В чем сходство и в чем различие компилятора и интерпретатора кратко

Обновлено: 04.07.2024

Как и в предыдущей статье этого цикла, я хочу обратить ваше внимание на ключевые принципы программирования, которые влияют на всё то, что мы делаем, но с которыми мы редко сталкиваемся напрямую и поэтому не до конца их понимаем. Тема сегодняшней статьи — компилируемые и интерпретируемые языки.

Будучи разработчиками, мы часто сталкиваемся с такими понятиями, как компилятор и интерпретатор, но я считаю, что многие не совсем понимают, что они означают. Между тем, компиляция и интерпретация — это основы работы всех языков программирования. Давайте взглянем на то, как на самом деле устроены эти понятия.

Вступление

Мы полагаемся на такие инструменты, как компиляция и интерпретация, чтобы преобразовать наш код в форму, понятную компьютеру. Код может быть исполнен нативно, в операционной системе после конвертации в машинный (путём компиляции) или же исполняться построчно другой программой, которая делает это вместо ОС (интерпретатор).

Компилируемый язык — это такой язык, что программа, будучи скомпилированной, содержит инструкции целевой машины; этот машинный код непонятен людям. Интерпретируемый же язык — это такой, в котором инструкции не исполняются целевой машиной, а считываются и исполняются другой программой (которая обычно написана на языке целевой машины). Как у компиляции, так и у интерпретации есть свои плюсы и минусы, и именно это мы и обсудим.

Прежде чем мы продолжим, стоит отметить, что многие языки программирования имеют как компилируемую, так и интерпретируемую версии, поэтому классифицировать их затруднительно. Тем не менее, чтобы не усложнять, в дальнейшем я буду разделять компилируемые и интерпретируемые языки.

Компилируемые языки

Главное преимущество компилируемых языков — это скорость исполнения. Поскольку они конвертируются в машинный код, они работают гораздо быстрее и эффективнее, нежели интерпретируемые, особенно если учесть сложность утверждений некоторых современных скриптовых интерпретируемых языков.

Низкоуровневые языки как правило являются компилируемыми, поскольку эффективность обычно ставится выше кроссплатформенности. Кроме того, компилируемые языки дают разработчику гораздо больше возможностей в плане контроля аппаратного обеспечения, например, управления памятью и использованием процессора. Примерами компилируемых языков являются C, C++, Erlang, Haskell и более современные языки, такие как Rust и Go.

Проблемы компилируемых языков, в общем-то, очевидны. Для запуска программы, написаной на компилируемом языке, её сперва нужно скомпилировать. Это не только лишний шаг, но и значительное усложнение отладки, ведь для тестирования любого изменения программу нужно компилировать заново. Кроме того, компилируемые языки являются платформо-зависимыми, поскольку машинный код зависит от машины, на которой компилируется и исполняется программа.

Интерпретируемые языки

В отличие от компилируемых языков, интерпретируемым для исполнения программы не нужен машинный код; вместо этого программу построчно исполнят интерпретаторы. Раньше процесс интерпретации занимал очень много времени, но с приходом таких технологий, как JIT-компиляция, разрыв между компилируемыми и интерпретируемыми языками сокращается. Примерами интерпретируемых языков являются PHP, Perl, Ruby и Python. Вот некоторые из концептов, которые стали проще благодаря интерпретируемым языкам:

Независимость от платформы; ; ;
Меньший размер исполняемых файлов: .

Основным недостатком интерпретируемых языком является их невысокая скорость исполнения. Тем не менее, JIT-компиляция позволяет ускорить процесс благодаря переводу часто используемых последовательностей инструкции в машинный код.

Бонус: байткод-языки

В байткод-языке сперва происходит компиляция программы из человекочитаемого языка в байткод. Байткод — это набор инструкций, созданный для эффективного исполнения интерпретатором и состоящий из компактных числовых кодов, констант и ссылок на память. С этого момента байткод передаётся в виртуальную машину, которая затем интерпретирует код также, как и обычный интерпретатор.

При компиляции кода в байткод происходит задержка, но дальнейшая скорость исполнения значительно возрастает в силу оптимизации байткода. Кроме того, байткод-языки являются платформо-независимыми, превосходя при этом по скорости интерпретируемые. Для них также доступна JIT-компиляция.

Заключение

Многие языки в наши дни имеют как компилируемые, так и интерпретируемые реализации, сводя разницу между ними на нет. У каждого вида исполнения кода есть преимущества и недостатки.

Вкратце, компилируемые языки являются самыми эффективными, поскольку они исполняются как машинный код и позволяют использовать аппаратное обеспечение системы. Однако это вводит дополнительные ограничение на написание кода и делает его платформо-зависимым. Интерпретируемые же языки не зависят от платформы и позволяют использовать такие техники динамического программирования, как метапрограммирование. Тем не менее, в скорости исполнения они значительно уступают компилируемым языкам.

Байткод-языки, в свою очередь, пытаются использовать сильные стороны обоих видов языков, и у них это неплохо получается.

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?

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

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

3 ответа 3

Чтобы опеределить разницу, давайте узнаем, что это такое:

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.

Что такое интерпретатор и компилятор? И то, и другое является транслятором, однако они отличаются по принципу своей работы и служат для немного разных целей. Разобраться в этом поможет данная статья.

Существует огромное множество языков программирования, которые можно выбирать по целой группе параметров. Один из них – уровень. Именно с этим критерием будет связанна данная статья. Выделяют 2 типа языков программирования.

Низкоуровневые

Это языки, близкие к машинному коду (набор нулей и единиц). Они появились самыми первыми. Конечно, по мере развития, они обрастали функциями и возможностями, и теперь не представляют из себя комбинации цифр.

Пример кода ассемблера

На таких ЯП пишут драйвера, операционные системы и всевозможные технические программы, необходимые для работы компьютера. Это, например, языки семейства Ассемблер и C. Из их свойств следуют преимущества и недостатки:

Компактность – скрипты на таких ЯП занимают мало места в памяти компьютера.
Скорость – эти программы очень быстро запускаются, ведь языки их написания максимально понятны железу.
Привязанность – скрипты на низкоуровневых ЯП делают под определенные серии видеокарт или материнских плат, а драйвера, зачастую, привязаны к одному устройству, например, наушникам.
Сложность в изучении – они труднопонимаемы для человека, и разработка на них требует много сил. В отличие от компьютера, ему они очень ясны.

Высокоуровневые

Абстрактные языки, по своему строению похожи на человеческие.

На них разрабатывают разнообразные программы, начиная с игр и фоторедакторов, заканчивая нейросетями и обработчиками данных.

Код на JavaScript

Объемность – программы на этих языках занимают много места в памяти, да и по скорости уступают предыдущим.
Портативность – работать с языками такого рода можно на почти любом компьютере. Написанные на них скрипты не связаны одной моделью процессора, и, зачастую, ограничены только операционной системой (Linux, macOS, Windows).
Понятность – высокоуровневые ЯП состоят из слов английского языка, их изучение намного проще.

В этом заключается основная загвоздка. Компьютер не знает английских слов и не способен разобрать команды на таких языках. Поэтому для запуска этих программ нужны другие программы – трансляторы. По сути, это преобразователи высокоуровневого кода в машинный.

Что такое компилятор в программировании

Это транслятор текста на высокоуровневом языке программирования в машинный код, который может выполнить процессор.

Упрощенный принцип работы компилятора

Структура

Работа первых компиляторов обычно состояла из двух этапов:

Компиляция – сам транслятор кода;
Компоновка – процесс собирания переведенного кода в исполняемый файл.

Сегодня же компоновка вынесена в отдельные программы, а компилятор выполняет только перевод. Также, обычно, создают системы из компиляторов разных языков, что значительно расширяет доступный функционал. Это позволяет создавать программы на разных языках, но только если они сочетаются.

Результат работы

Как было сказано ранее, результатом работы компилятора является машинный код, но могут быть и другие варианты.

Байт код

Это промежуточное состояние между высокоуровневым языком и машинным кодом, по сути, скрипт на низкоуровневом ЯП. Его называют псевдокодом, и для каждого языка он обычно свой. Есть компиляторы с похожим принципом работы, но они транслируют изначальный скрипт в ассемблер.

Переход от высокоуровневого языка к машинному коду

Такой подход помогает создать много платформенный компилятор. Так, например, если результатом работы является машинный код, то для каждой операционной системы или семейства процессоров нужен новый транслятор. В то время как байт код можно запустить на разных платформах, или же в виртуальной машине, которая предусмотрена для того или иного языка. Но у этого есть свой недостаток – потеря скорости и производительности.

Интерпретатор

В целом, этот тип трансляторов похож на компиляторный. Он также нужен для работы программ. Но есть одно существенное отличие. В то время как компилятор сначала переводит весь код, затем компонует его, а после получается рабочая программа, интерпретатор обрабатывает одну строку кода и сразу выполняет.

Обычный

Механизм его работы был описан выше. Он просто переводит и сразу выполняет команды по строкам и продолжает, если нет ошибок или каких-либо помех.

Компилирующего типа

Что такое компилирующий интерпретатор в программировании можно понять из названия. Его особенность в том, что он включает в себя компилятор, и это накладывает свой отпечаток на алгоритм выполнения кода. Сначала компилируется вся программа, а после происходит ее интерпретация, причем интерпретироваться может и машинный, и байт код. Такой подход позволяет ускорить выполнение скрипта.

Как он устроен

Чем же всё-таки различаются компиляторы и интерпретаторы?

Перед началом сравнения стоит более подробно изучить объекты, которые мы будет сравнивать.

Сильные и слабые стороны:

Преимущества компилятора:

Быстрота – пожалуй, самый основной плюс. Сначала код переводится в понятный машине вид, а уже после ее можно выполнить. Также прибавку к скорости дает тот факт, что перед исполнением вся программа проходит проверку на ошибки, и соответственно, программист не будет ждать пол часа, чтобы обнаружить пропущенную запятую в середине программы.
Надёжность – результат работы компилятора не зависит от исходного скрипта, поэтому у неаккуратного пользователя будет меньше шансов его испортить. Да и работа злоумышленников в таком случае значительно затруднена.
Кроссплатформенность – после компиляции можно получить выполняемую программу, например exe файл, распространение которого между операционными системами не составит труда.

Недостатки компилятора:

Объем — во время компиляции переводится вся программа, поэтому выходной файл выходит большим.
Точность – для того, чтобы компилировать программу, в ней не должно быть ошибок, что может быть проблематично, если вы хотите проверить только ее часть.

Преимущества интерпретатора:

Простота отладки – интерпретатор позволяет довольно легко устранять ошибки из скрипта. Ведь он выполняет код по строкам, и остановится, если в проверяемой строке ошибка, тем самым указав на нее.
Компактность – интерпретатор занимает намного меньше места в памяти компьютера.

Недостатки интерпретатора:

Медлительность – из-за особенностей своей работы, интерпретатор значительно уступает по скорости обработки кода другим трансляторам.
Привязанность – в то время как компилятор создает рабочую программу, интерпретатор лишь выполняет ее, поэтому каждый раз эту операцию нужно выполнять по новой, поэтому передавать интерпретируемый скрипт между компьютерами без подходящего интерпретатора не выйдет.

Компилятор и интерпретатор отличия

Сходства

Интерпретатор и компилятор производят трансляцию кода, служат для его выполнения и понимания машиной;
Оба типа переводчиков помогают в отладке.

Что же выбрать?

Важнейшую роль в выборе играет тот факт, что бывают компилируемые и интерпретируемые языки. Так, например, низкоуровневые языки обычно являются компилируемыми, ведь для них важна скорость выполнения. Если бы операционные языки писали на интерпретируемых ЯП, то они были бы очень медленными.

Интерпретируемые:

Компилируемые:

Компилируемые в байт код:

Также важен уровень мастерства программиста. Для новичка скорее подойдет интерпретатор, ведь на нём намного легче искать ошибки. Для профессионала же важнее скорость, поэтому ему лучше выбрать компилятор.

Надеюсь, эта статья была полезна, до новых встреч на портале АйтиСтанция!

Читайте также: