Что значит интерпретировать в программировании

Компилятор и интерпретатор в программировании: в чем разница

Компиляция — это процесс преобразования программного кода из одного языка программирования в другой. Компилятор — это программа, которая проводит компиляцию.

Компилятор использует всю программу сразу и преобразует ее в код, который сможет запуститься на устройстве. Самый простой пример — это файлы с расширением «.ехе» на Windows. То ест ь в ы пишите какую-то программу для работы под управлением Виндовс, допустим , на языке С++. Сразу запустить ее в системе не получится, потому что система ее не поймет. Поэтому вам нужно будет провести ее через компилятор, то есть скомпилировать. Сделав это , вы получ ите вашу же программу, но уже в «.exe»-файле. Если вы откроете «.exe»-файл вашей программы, тогда вы заметите, что ничего общего с исходным кодом программы на С++ там нет. В «.ехе»-файлах вы увидите непонятный набор символов, но пока еще не двоичный код.

Суть компилятора — это взять всю программу и перевести ее из высокоуровневого представления в низкоуровневое.

Интерпретация и интерпретатор — что это такое?

Интерпретация — это процесс преобразования программного кода из одного языка в другой. Интерпретатор — это программа, которая проводит интерпретацию. Несложно заметить из описания, что интерпретатор и компилятор выполняют похожие операции — они переводят код из высокоуровневого представления в низкоуровневое , о днако делают это по-разному.

Интерпретатор не преобразует всю программу сразу. Процесс преобразования у него поставлен на поток прямо во время работы программы , т о ест ь в ы запускаете программный код, написанный на интерпретируемом языке, и о н преобразуется в машинное представление прямо в процессе.

Так мы дошли до главной мысли : и нтерпретатор и компилятор, по сути, выполняют одну и ту же работу , о днако компилятор преобразует весь код программы перед ее запуском, а интерпретатор преобразует код программы в процессе ее выполнения.

Компилятор и интерпретатор: особенности подходов

Компилятор хорош тем, что перед запуском программы он полностью ее обрабатывает. Соответственно, в процессе компиляции происходит оптимизация программного кода ; операторы, переменные, методы, функции проверяются на ошибки. Если в программном коде есть какие-то проблемы, т о компилятор сообщит об этом , и тогда разработчик сможет их исправить. По сути, компилятор как бы «моделирует» новую программу из того кода, что вы написали.

Интерпретатор не моделирует никаких програм м . Принцип его функционирования построен очень просто: он прочитал строчку кода и сразу ее выполнил. Соответственно, если в коде есть ошибка, интерпретатор либо выполнит код с ошибкой, либо не выполнит его вообще , а разработчику придется самостоятельно искать, где возникла проблема у интерпретатора и как исправить эту ошибку.

Невозможно сказать , что лучше: компилятор или интерпретатор, потому что это совершенно разные подходы, которые имеют свои особенности. В некоторых случая х и х применяют вместе, чтобы достичь максимальной производительности программы.

Отметим ряд особенностей интерпретации и компиляции:

1. После компиляции программный код готов к исполнению на устройстве, так как уже имеет машинное представление.
2. Скомпилированный код выполняется быстрее, чем исходный код при интерпретировании.
3. Скомпилированный код сложно откорректировать , п оэтому тут два эффекта : с одной стороны, компиляция защищает исходный код программы от постороннего вмешательства. С другой стороны, если разработчику программы нужно внести какие-то изменения, он это делает в исходном коде, а потом нужно перекомпилировать программу.
4. Компилятор оптимизирует и определяет наличие ошибок в коде во время компиляции.
5. Компилятор требует больше системных ресурсов, чем интерпретатор.
6. Интерпретатор не «грузит» систему, потому что преобразует по одной инструкции за один раз.
7. Интерпретируемые программы легко корректировать.
8. При интерпретации путь программы от исходного кода и до ее исполнения короче, чем при компиляции.
9. Компилятор сохраняет результат своей работы в виде отдельного файла, а интерпретатор выполняет работу «на лету».

Интерпретируется или компилируется программа — зависит от того, на каком языке программирования она написана.

Заключение

Теперь вы знаете, что «компилятор или компиляция» и «интерпретатор или интерпретация» — это разные инструменты одного действия. Это инструменты, которые конвертируют программы, написанные на высокоуровневых языках, в код, который понимает процессор устройства.

Существует много разных мнений насчет того , какой процесс лучше: интерпретация или компиляция. Главный минус интерпретации — это маленькая скорость работы программ, потому что интерпретатору приходится построчно выполнять программу. Главный плюс — программы на интерпретируемых языках пишутся быстрее и легче поддерживаются.

Главный минус компиляции — это сложность поддержки и сложность компилируемых языков. Главный плюс — компилируемые программы работают быстрее.

Мы будем очень благодарны

если под понравившемся материалом Вы нажмёте одну из кнопок социальных сетей и поделитесь с друзьями.

Компиляция и интерпретация кода: что это такое и в чем разница

Наши компьютеры — это переключатели, для которых мы пишем инструкции. При этом для их работы мы пишем тексты на английском (ну или русском, если мы говорим про 1С) языке. Рассказываем, как наши изощренные языковые инструкции превращаются в примитивный двоичный код, при этом абсолютно не теряя смысла.

Это адаптированный перевод статьи A Deeper Inspection Into Compilation And Interpretation от разработчика Vaidehi Joshi из компании Vimeo. Повествование ведется от имени автора.

Если у вас нет способа говорить с компьютером на человеческом языке, то вы вынуждены писать машинный код. При этом даже после появления первых компьютеров программирование как таковое появилось не сразу: тогда вычислительные устройства весили по 13 тонн, занимали комнату, стоили миллионы долларов, а годились только для выполнения арифметических операций.

Бесплатные курсы по программированию в Хекслете

• Освойте азы современных языков программирования
• Изучите работу с Git и командной строкой
• Выберите себе профессию или улучшите навыки

Когда одна программистка из Гарварда научила компьютер понимать инструкции, которые похожи на человеческую речь, ее открытием просто никто не воспользовался — люди не понимали, зачем это нужно. Инженеры 50-х не могли даже представить себе мир, в котором компьютеры выполняют инструкции, а не считают формулы.

Чтобы понять упрямство людей того времени, пройдем вместе с ними этот тернистый путь, выстланный перфокартами.

Все объединяет идея языков

Машинный код в конечном итоге является языком, пусть и очень простым. Код, который пишут программисты, тоже написан на каком-то языке. Если смотреть на два этих кода — машинный и созданный разработчиками, как на два текста на разных языках, становится очевидным, что нам нужен переводчик.

Давайте на минуту представим такой переводчик. Он обязан сохранить смысл текста, но чтобы сделать это хорошо, он также должен:

• Проверить текст на ошибки
• Сделать лексический и синтаксический анализ
• Сохранить результат перевода.

Теперь становится понятно, почему инженерам прошлого, которые до этого видели только калькуляторы, сложно было представить себе переводчик между языками. К счастью для нас, эти трудности не напугали парочку бунтарей — Грейс Хоппер и Стива Рассела. Они работали в разных лабораториях, но оба пошли наперекор начальству и придумали те переводчики, которыми мы пользуемся каждый день.

Чтобы познакомиться с ними, а заодно и с магией перевода, перенесемся в США прошлого века.

От цифр к словам

Преспер Эккерт и Джон Мокли делали компьютеры для военных. Сначала они работали в родном университете, но потом тот стал присваивать патенты преподавателей. Эккерту и Мокли это не понравилось, они ушли и открыли собственную фирму по продаже компьютеров.

Так они получили первый заказ от Бюро переписи населения США, но для этого им пришлось соврать по мелочи — например, занизить цену в три раза, но зато компьютер в итоге получился отличный. Еще бы, ведь над ним работали лучшие инженеры того времени.

В том числе и Грейс Хоппер.

Однажды Хоппер предложила коллегам не мучиться с машинным кодом, а говорить с компьютером на английском языке. Например, сказать ему: «Вычти подоходный налог из зарплаты». Как отреагировали ее коллеги и начальство, вы уже знаете: «Они мягко объяснили мне, что компьютеры могут решать лишь арифметические задачи и что они никогда не смогут выполнять программы», — рассказывала Хоппер в своей биографии «Grace Hopper: Navy Admiral and Computer Pioneer».

Но Грейс Хоппер не так легко сбить с толку. Эта женщина пошла на фронт добровольцем, причем исключительно благодаря напористости — ее не хотели брать из-за дефицита веса. Она закончила обучение с лучшими оценками и стала лучшим инженером штаба.

Хоппер проявила упорство и на новой работе. Она в одиночку придумала первый в мире переводчик, который позволял говорить с компьютером на английском языке. Теперь программировать могли не только математики, а кто угодно! При этом сами программы теперь можно было сделать намного более сложными.

Первым переводчиком был компилятор

Хоппер показала коллегам свой переводчик в 1952 году, и ее проигнорировали. Три года технологией никто не пользовался, пока, наконец, проект не заметили в Министерстве обороны США.

Зачем военным понадобился компьютер, который заказали в Бюро переписи населения? Зачем им нужна была технология Хоппер, на которую махнули рукой ее более авторитетные коллеги?

Дело в устройстве первого переводчика (как говорят в программировании, транслятора). Вот как работал этот транслятор:

1. Хоппер писала инструкцию на английском языке — «Вычти подоходный налог»
2. Компилятор переводил инструкцию в машинный код — тогда это были цифры и буквы
3. Компьютер выполнял машинный код, не зная ничего про инструкцию на английском.

Как вы видите, транслятор Хоппер делал весь перевод текста за один подход. Транслятор, который делает весь перевод за один раз, называется компилятором. Это важный момент, потому что мы познакомимся и с другим видом трансляторов, интерпретатором, но для этого нужно подробнее изучить именно работу компиляторов.

Для Хоппера было важно, что благодаря компилятору инструкции можно было писать на языке программирования, похожим на человеческий — это был прообраз COBOL. Военных интересовало другое: в результате работы компилятора пользователь мог пользоваться программой, но не мог прочитать ее исходный код.

Военные давно искали способ делиться программами так, чтобы никто не мог узнать их исходный код. В том числе по этой причине мы до сих пор пользуемся скомпилированными программами, тогда как во времена Хоппер были только перфокарты, но принцип остался тем же.

Люди в американском правительстве считали компилятор временным решением. Однако концепция трансляторов, как и принципы языка COBOL, прочно вошли в инженерные практики на многие годы.

Но когда вы пишете код, то можете запустить его, не компилируя. Вы построчно видите выполнение кода в консоли и работаете с ошибками «на лету». Это работа интерпретатора — другого вида трансляции в машинный код.

Этот транслятор придумал другой бунтарь: его тоже отвергали авторитеты, и он тоже определил черты индустрии на многие годы. История Хоппер повторилась, но в этот раз в другом штате.

Как интерпретатор делает построчную трансляцию

На дворе идет 1958 год, компиляторы давно и успешно используются — в том числе в Массачусетском технологическом университете, где стоит IBM 704. Эта гигантская дорогая штуковина занимает всю комнату. И на ней куется Lisp — язык, на котором 30 лет после этого писался весь код для разработок в области искусственного интеллекта.

Но сейчас, в октябре 58-го, один из местных разработчиков прохлаждается вместо того, чтобы кормить адскую машину перфокартами. Он углубился в чтение статьи своего профессора и по совместительству босса, Джона Маккарти. Бездельника звали Стив Рассел.

«Потом Стив подошел ко мне и сказал: «Слушай, а почему у нас нет функции eval?». Я посмеялся конечно, и отвечаю: «Слушай, не путай теорию и практику, хорошо? Eval — это теоретическое понятие»», — Джон Маккарти для симпозиума ACM 1984 года.

Маккарти хотел как лучше, отказывая Расселу в проекте. Подумайте сами: eval — это команда, которая превращает любую строку в функцию и потом еще выполняет ее. Это два действия за один перевод! Невыполнимый трюк для транслятора, который умеет отдавать процессору только одну инструкцию за раз.

Рассел нашел решение всего за пару месяцев: он создал транслятор, который запускает код построчно. Такой транслятор и называется интерпретатором. Кстати, вы используете его и на Хекслете: пишете код и тут же запускаете без компиляции, чтобы отловить ошибки.

Построчный запуск кода — непростая задача. Потребуется скомпилировать код вручную много-много раз, прежде чем вы сможете создать свой первый интерпретатор.

Но если вы просто будете отправлять инструкции процессору построчно, то у вас не будет интерпретатора. Он отправляет результат перевода не в процессор, а обратно в программу — это позволяет создавать интересные многоступенчатые команды вроде eval .

От транслятора зависит не только опыт программиста, но и опыт пользователя. Как запустить код на любой операционной системе? Какой транслятор работает быстрее? Ответ в следующем разделе статьи.

Транслятор влияет на опыт пользователя

Представьте, что вы проходите уроки по циклам и решаете там задачи. Однажды вам попадается интересный ответ другого студента, поэтому вы копируете его код в редактор и смотрите на вывод в консоли.

Вы, как пользователь кода, запустили программу через интерпретатор. Так как это программа от студента и для студента, то здорово, что код не скомпилирован в исполняемый файл: вы можете посмотреть и отредактировать его.

Еще нам неважно, что у другого студента MacOS, а у вас — Windows: интерпретатор берет всю работу по совместимости на себя, для работы кода важно, чтобы у всех стоял интерпретатор.

Интерпретация идеальна для распространения небольших программ, но для больших проектов не подойдет.

Для крупных проектов выбирают компиляцию: компиляция быстрее и безопаснее, хотя времени на этот процесс может уйти очень много. Только вот придется озаботиться проблемами совместимости, хотя мы уже привыкли устанавливать только подходящие нашему железу и софту программы.

Компилятор и интерпретатор делают одну и ту же работу, так почему компилятор быстрее?

Компиляция работает быстрее интерпретации, потому что компилятор запускается только один раз: делает перевод и отдает его процессору. Интерпретатор же запускается на каждой строке кода и нужен при каждом запуске программы. Кроме того, программный код в компиляторе уже переведен в машинный, поэтому требуется намного меньше времени для его исполнения.

За последние десять минут мы прошли путь, который занял у программистов двенадцать лет, но оно стоило того: мы научили машины говорить с нами на одном языке.

Бесплатные курсы по программированию в Хекслете

• Освойте азы современных языков программирования
• Изучите работу с Git и командной строкой
• Выберите себе профессию или улучшите навыки

Интерпретатор

Интерпретатор (interpreter) — это программа, которая выполняет код, написанный на языке программирования. Она не переводит его в машинные коды целиком, а построчно принимает команды и сразу выполняет их. Можно отдать интерпретатору команду и сразу понять, сработала ли она.

«IT-специалист с нуля» наш лучший курс для старта в IT

Это один из двух способов перевода кода в понятный компьютеру вид. Второй вариант — компиляция, когда код «переводят» в машинные команды целиком. Мы расскажем об их различиях ниже.

Языки программирования, которые работают с интерпретаторами, называются интерпретируемыми. Большинство популярных сейчас языков именно такие. Некоторые из них — популярный вариант для обучения информатике и программированию.

Для чего нужны интерпретаторы

Языки программирования создаются такими, чтобы писать на их было удобно человеку. Они близки к английскому языку, команды на них — человекопонятные. Это в первую очередь касается высокоуровневых ЯП — тех, которые ближе к человеку, чем к «железу».

Компьютер такие языки не понимает. По умолчанию код на них для него — обычный текст, а не команды. Ведь компьютер — вычислительная машина, для которой понятен не текст, а наборы из нулей и единиц. Но писать команды на так называемых машинных кодах — задача очень трудная, почти невозможная. Ведь они очень длинные, особенно если программа сложная, и непонятны человеку.

Поэтому при разработке языка программирования для него всегда создается программа, переводящая код на нем в понятный компьютеру вид. Интерпретатор — один из вариантов, как можно реализовать этот процесс. Программа на интерпретируемом языке без интерпретатора просто не запустится — компьютер ее не поймет.

То есть интерпретатор нужен, чтобы программы на том или ином языке могли запускаться и выполняться.

Профессия / 8 месяцев
IT-специалист с нуля

Попробуйте 9 профессий за 2 месяца и выберите подходящую вам

Как работает интерпретатор

Интерпретатор получает на вход команду, написанную на языке программирования, читает ее и сразу же выполняет. Его работу можно условно разделить на два режима: интерактивный и пакетный.

Интерактивный режим. Это обычно работа в консоли. Его еще называют REPL — Read-eval-print loop, цикл чтения, исполнения и печати. Работает он так. Человек пишет в консоли какую-то команду интерпретатору, и она тут же выполняется, как только он нажимает Enter.

Обычно для этого сначала нужно запустить интерпретатор отдельной командой, но не всегда. Например, если команда на JavaScript пишется в консоли браузера, ничего дополнительно включать не надо — в браузеры по умолчанию встроен интерпретатор JS.

Пакетный режим. Он используется для более крупных задач, таких, которые не получится писать построчно и выполнять сразу же. Человек пишет какой-то код в файле, сохраняет его с нужным расширением и отдает интерпретатору. Тот получает файл, построчно считывает написанный там код и выполняет его.

В пакетном режиме пишется большинство программ: писать их в консоль и сразу же выполнять было бы неудобно. А REPL используют для быстрых подсчетов, отправки запросов и других действий, которым достаточно одной команды.

Разница между интерпретатором и компилятором

Еще один способ «переводить» код в понятный машине вид — компиляция. Программы, которые ею занимаются, называются компиляторами, а языки, которые с ними работают, — компилируемыми. Разница в том, что компилятор ничего не выполняет: он получает на вход файл с кодом, расшифровывает его и переводит в машинные коды целиком. Получается исполняемый файл, который можно запустить внутри той или иной операционной системы.

У интерпретаторов и компиляторов есть ряд различий — теоретических и чисто практических.

• Интерпретатор работает с кодом построчно, а компилятор переводит весь блок кода целиком.
• Интерпретатор исполняет код, как только «прочтет» нужную строку, а компилятор отдает его на выполнение системе — сам он только переводит.
• С компилятором нельзя работать в режиме REPL — только в пакетном.

Интерпретатор можно сравнить с синхронным переводчиком, который сразу же озвучивает перевод. А компилятор — с литературным переводчиком, который переводит тексты, а потом отправляет перевод тем, кто будет с ним работать.

Курс для новичков «IT-специалист
с нуля» – разберемся, какая профессия вам подходит, и поможем вам ее освоить

Известные интерпретируемые языки и их применение

Самые популярные сегодня языки, работающие с интерпретатором, — JavaScript и Python. Первый обрел популярность благодаря тому, что именно он работает в браузере. Поэтому им активно пользуются в вебе, особенно во фронтенде. Python же применяют в машинном обучении, анализе данных, при работе с математикой, аналитикой и автоматизацией, а еще в вебе и во многих других отраслях.

Другие примеры интерпретируемых языков — PHP, который активно применяют в вебе для «серверной» части, универсальный Ruby и Perl — его часто используют для автоматизации, системного администрирования или работы с текстом.

Интерпретируемые языки не зависят от системы, поэтому их в теории можно использовать где угодно. Главное, чтобы на конечном устройстве, где будет запускаться код, был установлен интерпретатор.

А вот там, где нужно максимальное быстродействие или близость к «железу», обычно предпочитают компилируемые языки. В них код исполняется быстрее за счет перевода в машинные коды: система понимает их и быстро выполняет.

У некоторых языков, таких как Basic или Python, есть и компилируемая, и интерпретируемая версии. Они используются для разных целей.

Несколько интерпретаторов у одного языка

Чаще всего бывает так, что у одного языка есть несколько интерпретаторов, или, как говорят, несколько реализаций или движков. Яркий пример — JavaScript: там основных интерпретаторов три, причем одним пользуются браузеры на базе Chromium, другим — Mozilla, а третьим — браузеры Apple.

Разные реализации могут чуть-чуть отличаться в исполнении или в обработке некоторых сложных запросов. У каждого движка свои механизмы оптимизации, свои особенности. Если предполагается, что код будет запускаться из-под разных движков, желательно учесть их все. Например, тот же JavaScript: фронтенд-разработчики, работающие с «браузерной» частью сайта, должны учитывать и тестировать поведение кода в разных браузерах. Но общий принцип работы похож у всех.

Как именно должен работать код, определяет спецификация — большой документ, обычно от разработчиков языка, который подробно описывает все возможные команды и принципы. Создатели интерпретаторов ориентируются именно на этот документ.

Достоинства интерпретируемых языков

Интерактивность. Код выполняется построчно, и это удобно. Если нужно протестировать какой-то простой запрос, можно просто включить интерпретатор и отдать ему команду в консоли — все выполнится тут же без временных затрат на компиляцию и передачу системе. А еще так можно выполнять простые действия, например для автоматизации рутины.

Скорость освоения и написания кода. Благодаря уже упомянутой интерактивности язык проще учить. Во-первых, сразу видно, к какому результату приведет то или иное действие, во-вторых, если появится ошибка, интерпретатор укажет где. Да и код пишется быстрее — по этой же причине.

Удобство отладки. Отлаживать код, написанный на интерпретируемом языке, проще по той же причине: он исполняется сразу. В случае с компилируемыми языками ошибка может возникнуть в одном месте, а заметной для компилятора стать в другом. Это затрудняет отладку. С интерпретируемыми языками в этом смысле проще: интерпретатор начинает «ругаться», как только доходит до ошибочного места.

Более того: если компилируемая программа обнаружит ошибку, она не выполнится совсем. А интерпретируемая — выполнится до места сбоя. Это тоже удобно при поиске ошибок, а еще помогает решить хотя бы часть задачи, прежде чем программа «упадет».

Понятность для человека. Большинство интерпретируемых языков — высокоуровневые, близкие к человеку. Поэтому у них понятный синтаксис, код на них легко читается, а сами языки освоить относительно просто. И уж точно проще, чем писать на низкоуровневых языках или вообще на машинных кодах.

Независимость от платформы. Исполнение берет на себя интерпретатор, а не система. Поэтому язык не зависит от ОС, то есть по умолчанию кроссплатформенный. Это выгодно отличает интерпретируемые языки от компилируемых: в них исполнение напрямую зависит от системы. Ведь разные ОС воспринимают машинные коды по-разному, поэтому программы-компиляторы — свои для каждой системы . И код, скомпилированный для Windows, не запустится в Linux или на Mac.

Механизмы оптимизации. На руку программисту играют и сами интерпретаторы: в них встраивают механизмы, которые оптимизируют код сами. Это значит, что, если код написан не самым оптимальным способом, интерпретатор сгладит недостаток оптимизации за счет встроенных механизмов.

Конечно, это не означает, что нужно забыть о качестве кода. Оно все еще важно. Но такая возможность позволяет сконцентрироваться на том, чтобы код был чистым и понятным для человека, и не жертвовать понятностью ради нескольких миллисекунд.

Недостатки интерпретируемых языков

Низкая скорость программ. Сами программы на интерпретируемых языках работают медленнее, чем на компилируемых, потому что код выполняет не система напрямую. Но разница в скорости сглаживается за счет двух факторов: оптимизация самих интерпретаторов и отсутствие промежуточного шага — компиляции, перевода в машинный код. Хотя в критичных по быстродействию процессах предпочитают использовать компилируемые языки, для большинства задач интерпретируемых вполне достаточно.

Риск ошибки. Выше мы говорили, что отлаживать код на интерпретируемых языках легче. Это так, но у преимущества есть оборотная сторона. Так как программа запускается сразу и выполняется до ошибочного места, какую-то ошибку в редко выполняемых блоках кода легко пропустить. Есть риск, что программа выполнится, а разработчик так и не узнает, что в ней ошибка. Компилируемые языки от этого защищены: если ошибка есть хоть где-то, программа просто не запустится. Проблемы, правда, можно избежать за счет качественного тестирования.

Зависимость от установленного интерпретатора. Интерпретируемые языки не зависят от операционной системы, но зависят от интерпретатора. Чтобы код запустился, нужно не только скачать файл с ним, но и установить интерпретатор. Если тот не установлен, компьютер просто не сможет выполнить программу — нечему будет понимать ее. А вот исполняемый файл, созданный через компилятор, можно запустить где угодно, но только в нужной ОС.

Открытость исходного кода. При компиляции в машинные коды «исходники» скрываются, и никто не может посмотреть, как была реализована та или иная функция. Интерпретируемые языки такого достоинства лишены: код не переводится в исполняемый файл, а выполняется интерпретатором сразу. Поэтому исходники остаются открытыми и их может посмотреть кто угодно. Это минус, если код программы — коммерческая тайна или разработчик просто по какой-то причине хочет его скрыть. Придется пользоваться дополнительными инструментами, чтобы «спрятать» написанное.

Какие языки лучше учить: компилируемые или интерпретируемые

Нет однозначного ответа, что лучше: у обоих типов свои сферы применения, достоинства и недостатки. Поэтому мы рекомендуем ориентироваться на область, в которой вы хотите работать, и на языки, которые в ней принято использовать. Например, в геймдеве и при создании приложений под разные ОС обычно применяют компилируемые языки. В вебе и для автоматизации — интерпретируемые. А еще вы можете попробовать разные варианты и разобраться, какой подход вам ближе.

Узнайте больше о программировании и информационных технологиях на наших курсах. Мы поможем получить новую высокооплачиваемую профессию.

IT-специалист с нуля

Наш лучший курс для старта в IT. За 2 месяца вы пробуете себя в девяти разных профессиях: мобильной и веб-разработке, тестировании, аналитике и даже Data Science — выберите подходящую и сразу освойте ее.

Что такое компиляция в программировании?

Одной из ключевых характеристик PHP является то, что это интерпретируемый язык программирования. С другой стороны, языки программирования наподобие C , изначально разрабатывались для компиляции. Что это значит?

Компилируется ли язык программирования или интерпретируется, на самом деле это не зависит от природы языка программирования. Любой язык программирования может интерпретироваться так называемым интерпретатором или компилироваться с помощью так называемого компилятора.

Рабочий цикл программы

При использовании любого языка программирования существует определенный рабочий цикл создания кода. Вы пишете его, запускаете, находите ошибки и отлаживаете. Таким образом, вы переписываете и дописываете программу, проверяете ее. То, о чем пойдет речь в этой статье, это » запускаемая » часть программы.

Когда пишете программу, вы хотите, чтобы ее инструкции работали на компьютере. Компьютер обрабатывает информацию с помощью процессора, который поэтапно выполняет инструкции, закодированные в двоичном формате. Как из выражения « a = 3; » получить закодированные инструкции, которые процессор может понять?

Мы делаем это с помощью компиляции. Существует специальные приложения, известные как компиляторы. Они принимают программу, которую вы написали. Затем анализируют и разбирают каждую часть программы и строят машинный код для процессора. Часто его также называют объектным кодом.

На одном из этапов процесса обработки задействуется компоновщик, принимающий части программы, которые отдельно были преобразованы в объектный код, и связывает их в один исполняемый файл. Вот схема, описывающая данный процесс:

Конечным элементом этого процесса является исполняемый файл. Когда вы запускаете или сообщаете компьютеру, что это исполняемый файл, он берет первую же инструкцию из него, не фильтрует, не преобразует, а сразу запускает программу и выполняет ее без какого-либо дополнительного преобразования. Это ключевая характеристика процесса компиляции — его результат должен быть исполняемым файлом, не требующим дополнительного перевода, чтобы процессор мог начать выполнять первую инструкцию и все следующие за ней.

Первые компиляторы были написаны непосредственно через машинный код или с использованием ассемблеров. Но цель компилятора очевидна: перевести программу в исполняемый машинный код для конкретного процессора.

Некоторые языки программирования разрабатывались с учетом компиляции. C , например, предназначался для того, чтобы дать возможность программистам с легкостью реализовать разные вещи. Но в итоге он разрабатывался таким образом, чтобы его можно было легко перевести на машинный код. Компиляция в программировании это серьезно!

Не все языки программирования учитывают это в своей концепции. Например, Java предназначался для запуска в « интерпретирующей » среде, а Python всегда должен интерпретироваться.

Интерпретация программы

Альтернативой компиляции является интерпретация. Чем отличаются компиляторы и интерпретаторы? Основная разница между компилятором и интерпретатором заключается в том, как они работают. Компилятор берет всю программу и преобразует ее в машинный код, который понимает процессор.

Интерпретатор — это исполняемый файл, который поэтапно читает программу, а затем обрабатывает, сразу выполняя ее инструкции.

Другими словами, программа-интерпретатор выполняет программу поэтапно как часть собственного исполняемого файла. Объектный код не передается процессору, интерпретатор сам является объектным кодом, построенным таким образом, чтобы его можно было вызвать в определенное время.

Это ломает рабочий цикл, который был приведен на диаграмме выше. Теперь у нас есть новая диаграмма:

На ней мы видим, что в отличии от компилятора, интерпретатор всегда должен быть под рукой, чтобы мы могли вызвать его и запустить нашу программу. В некотором смысле интерпретатор становится процессором. Программы, написанные для интерпретации, называются « скриптами », потому что они являются сценариями действий для другой программы, а не прямым машинным кодом.

Например, так работают такие языки программирования, как Python . Вы пишете программу. Затем вводите код в интерпретатор Python , и он выполняет все описанные вами шаги. В командной строке вы можете ввести примерно следующее:

C:>python myprogram.py

В этой команде Python — это исполняемый файл. Вы вводите в него все, что находится в файле myprogram.py, и он выполняет эти инструкции. Компьютер не запустит myprogram.py без Python . Это не машинный код, который понимает процессор. Можно скомпилировать программы Python в объектный или машинный код и запустить его непосредственно в процессоре. Но эта процедура включает в себя компиляцию кода и добавление в качестве ее части всего интерпретатора Python .

Природа интерпретатора

Интерпретаторы могут создаваться по-разному. Существуют интерпретаторы, которые читают исходную программу и не выполняют дополнительной обработки. Они просто берут определенное количество строк кода за раз и выполняют его.

Некоторые интерпретаторы выполняют собственную компиляцию, но обычно преобразуют программу байтовый код, который имеет смысл только для интерпретатора. Это своего рода псевдо машинный язык, который понимает только интерпретатор.

Такой код быстрее обрабатывается, и его проще написать для исполнителя ( части интерпретатора, которая исполняет ), который считывает байтовый код, а не код источника.

Есть интерпретаторы, для которых этот вид байтового кода имеет более важное значение. Например, язык программирования Java « запускается » на так называемой виртуальной машине. Она является исполняемым кодом или частью программы, которая считывает конкретный байтовый код и эмулирует работу процессора. Обрабатывая байтовый код так, как если бы процессор компьютера был виртуальным процессором.

У меня есть эмулятор для игровой приставки NIntendo . Когда я загружаю ROM-файл Dragon Warrior , он форматируется в машинный код, который понимает только процессор NES . Но если я создаю виртуальный процессор, который интерпретирует байтовый код во время работы на другом процессоре, я могу запустить Dragon Warrior на любой машине с эмулятором.

Это использует концепция компиляции Java , а также все интерпретаторы. На любом процессоре, для которого я могу создать интерпретатор / эмулятор, можно запускать мои интерпретируемые программы / байтовый код. В этом заключается основное преимущество интерпретатора над компилятором.

За и против

Основным аргументом за использование процесса компиляции является скорость. Возможность компилировать любой программный код в машинный, который может понять процессор ПК, исключает использование промежуточного кода. Можно запускать программы без дополнительных шагов, тем самым увеличивая скорость обработки кода.

Но наибольшим недостатком компиляции является специфичность. Когда компилируете программу для работы на конкретном процессоре, вы создаете объектный код, который будет работать только на этом процессоре. Если хотите, чтобы программа запускалась на другой машине, вам придется перекомпилировать программу под этот процессор. А перекомпиляция может быть довольно сложной, если процессор имеет ограничения или особенности, не присущие первому. А также может вызывать ошибки компиляции.

Основное преимущество интерпретации — гибкость. Можно не только запускать интерпретируемую программу на любом процессоре или платформе, для которых интерпретатор был скомпилирован. Написанный интерпретатор может предложить дополнительную гибкость. В определенном смысле интерпретаторы проще понять и написать, чем компиляторы.

С помощью интерпретатора проще добавить дополнительные функции, реализовать такие элементы, как сборщики мусора, а не расширять язык.

Другим преимуществом интерпретаторов является то, что их проще переписать или перекомпилировать для новых платформ.

Написание компилятора для процессора требует добавления множества функций, или полной переработки. Но как только компилятор написан, можно скомпилировать кучу интерпретаторов и на выходе мы имеем перспективный язык. Не нужно повторно внедрять интерпретатор на базовом уровне для другого процессора.

Самым большим недостатком интерпретаторов является скорость. Для каждой программы выполняется так много переводов, фильтраций, что это приводит к замедлению работы и мешает выполнению программного кода.

Это проблема для конкретных real-time приложений, таких как игры с высоким разрешением и симуляцией. Некоторые интерпретаторы содержат компоненты, которые называются just-in-time компиляторами ( JIT ). Они компилируют программу непосредственно перед ее исполнением. Это специальные программы, вынесенные за рамки интерпретатора. Но поскольку процессоры становятся все более мощными, данная проблема становится менее актуальной.

Заключение

Всегда июмейте всегда в виду, что некоторые языки программирования специально предназначены для компиляции кода, например, C . В то время как другие языки всегда должны интерпретироваться, например Java .

Для меня не имеет значения, скомпилировано что-то или интерпретировано, если оно может выполнить задачу эффективно.

Некоторые системы не предлагают технические условия для эффективного использования интерпретаторов. Поэтому вы должны запрограммировать их с помощью чего-то, что может быть непосредственно скомпилировано, например C . Иногда нужно выполнить вычисления настолько интенсивно, насколько это возможно. Например, при точном распознавании голоса роботом. В других случаях скорость или вычислительная мощность могут быть не столь критичными, и написать эмулятор на оригинальном языке может быть проще.

Сообщите мне, что бы вы предпочли: интерпретацию или компиляцию? Спасибо за уделенное время!