Чем компилятор отличается от интерпретатора

Компилятор VS интерпретатор: ключевые отличия

Интерпретаторы и компиляторы отвечают за преобразование языка программирования или сценариев (язык высокого уровня) в машинный код. Но если обе программы делают одно и то же, чем они различаются? Давайте разберемся.

Компилятор

Что такое компилятор?

Компилятор — это компьютерная программа, которая переводит компьютерный код с одного языка программирования на другой. Компилятор берет программу целиком и преобразует ее в исполняемый компьютерный код. Для этого требуется целая программа, так как компьютер понимает только то, что написано двоичным кодом. Задача компилятора — преобразовать исполняемую программу в машинный код, который и распознается компьютером. Примерами скомпилированных языков программирования являются C и C++.

Компилятор в основном используется для программ, которые переводят исходный код с языка программирования высокого уровня на язык программирования более низкого уровня.

Компилятор способен выполнять многие или даже все операции: предварительную обработку данных, парсинг, семантический анализ, преобразование входных программ в промежуточное представление, оптимизацию и генерацию кода.

Интерпретатор

Что такое интерпретатор?

Интерпретатор — это компьютерная программа, которая преобразует каждый программный оператор высокого уровня в машинный код. Сюда входят исходный код, предварительно скомпилированный код и сценарии.

Интерпретатор представляет собой машинную программу, которая непосредственно выполняет набор инструкций без их компиляции. Примерами интерпретируемых языков являются Perl, Python и Matlab.

  • И компилятор, и интерпретатор выполняют одну и ту же работу — преобразовывают язык программирования высокого уровня в машинный код. Однако компилятор преобразовывает исходный материал в машинный код перед запуском программы. Интерпретатор выполняет эту функцию при ее запуске.

Как это работает?

Сначала компилятор создает программу. Он анализирует все операторы языка, чтобы проверить, правильны они или нет. Если компилятор найдет какую-нибудь ошибку, он выдаст соответствующее сообщение. Если же он не обнаружит никаких ошибок, то преобразует исходный код в машинный. Компилятор связывает различные кодовые файлы в программы, которые можно запустить (например, формата .exe). После этого запускается программа.

Интерпретатор создает программу. Он не связывает файлы и не генерирует машинный код. Происходит построчное выполнение исходных операторов во время исполнения программы.

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

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

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.

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 Хоппер 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.

Никогда не останавливайтесь: В программировании говорят, что нужно постоянно учиться даже для того, чтобы просто находиться на месте. Развивайтесь с нами — на Хекслете есть сотни курсов по разработке на разных языках и технологиях

Чем компилятор отличается от интерпретатора

Как Компилятор так и Интерпретатор имеют одно предназначение — конвертировать инструкции языка высокого уровня (как C или Java) в бинарную форму, понятную компьютеру. Это программное обеспечение, используемое для запуска высокоуровневых программ и кодов выполняемых различные задачи. Для разных высокоуровневых языков разработаны специфичные компиляторы/интерпретаторы. Не смотря на то что как компилятор так и интерпретатор преследуют одну и ту же цель, они отличаются способом выполнения своей задачи, то есть конвертирования высокоуровневого языка в машинные инструкции. В этой статье мы поговорим о базовой работе обоих и выделим главные отличия между компилятором и интерпретатором.

Компилятор

Компилятор транслирует высокоуровневый язык в машинный. Когда пользователь пишет код на языке высокого уровня, таком как Java, и хочет его выполнить, то прежде чем это может быть сделано, будет использован специальный компилятор разработанный для Java. Компилятор сначала сканирует всю программу, а потом транслирует ее в машинный код, который будет выполнен компьютерным процессором, после чего будут выполнены соответствующие задачи.

Процесс компиляции Разница между компилятором и интерпретатором

На картинке показано базовое очертание процесса компиляции. Тут программа написанная на языке высокого уровня показана как «Исходный код», а сконвертированный называется «Исполняемый код».

Интерпретатор

Интерпретаторы не очень сильно отличаются от компиляторов. Они также конвертируют высокоуровневые языки в читаемые машиной бинарные эквиваленты. Каждый раз когда интерпретатор получает на выполнение код языка высокого уровня, то прежде чем сконвертировать его в машинный код, он конвертирует этот код в промежуточный язык. Каждая часть кода интерпретируется и выполняется отдельно и последовательно, и если в какой-то части будет найдена ошибка, она остановит интерпретацию кода без трансляции следующей части кода.

Процесс интерпретации Разница между компилятором и интерпретатором

Очертание процесса интерпретации на картинке выше показывает, что сначала исходный код конвертируется в промежуточную форму, а затем выполняется интерпретатором.

Разница между компилятором и интерпретатором

Какая разница между компилятором и интерпретатором? Может ли язык программирования иметь и компилятор и интерпретатор?

Arhadthedev's user avatar

Чтобы опеределить разницу, давайте узнаем, что это такое:

Компиля́тор — программа или техническое средство, выполняющее компиляцию.

Компиля́ция — трансляция программы, составленной на исходном языке высокого уровня, в эквивалентную программу на низкоуровневом языке, близком машинному коду (абсолютный код, объектный модуль, иногда на язык ассемблера). Входной информацией для компилятора (исходный код) является описание алгоритма или программа на предметно-ориентированном языке, а на выходе компилятора — эквивалентное описание алгоритма на машинно-ориентированном языке (объектный код). Википедия

Интерпрета́тор — программа (разновидность транслятора), выполняющая интерпретацию.

Интерпрета́ция — пооператорный (покомандный, построчный) анализ, обработка и тут же выполнение исходной программы или запроса (в отличие от компиляции, при которой программа транслируется без её выполнения). Википедия

Таким образом, можно заключить, что компилятор преобразует исходный код к близкому к машинному коду. Интерпретатор же, позволяет выполнять некоторое представление программы, налету преобразуя в машинный код.

Если взять язык java , то он имеет, как компилятор, так и интерпретатор. Компилятор преобразует исходный код в байткод. А байткод в начальной стадии выполнения программы обрабатывается интерпретатором.

Компилятор, это отдельная программа javac , интерпретатор же встроен в jvm . Помимо обычного компилятора, в jvm присутствует just-in-time компиляция. т.к. интерпретация довольно медленна, то горячие места в программе компилируются в машинный код jit компилятором, тем самым ускоряя выполнение.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *