В чем отличия между компилятором и интерпретатором?

Преимущества

Преимущества компилятора:

• Быстрый код (благодаря предварительной обработки исходного кода в машинный)
• Независимость. Компилятор до запуска создаёт автономный исполняемый файл, который можно запустить на любой машине, не требуя при этом никакого дополнительного программного обеспечения.
• Статическая проверка типов. Ещё на этапе компиляции выполняется статическая проверка типов данных, выявляются потенциальные ошибки, которые могут возникнуть при выполнении программы.
• Оптимизация. Компилятор проводит глубокий анализ кода, на основе которого оптимизация осуществляется самыми расширенными инструментами и технологиями
• Защита. Оптимизация может быть выполнена с расчетом на дальнейший запрет на чтение и корректировку исходного кода, это обычно делается с целью безопасности и защиты интеллектуальной собственности

Преимущества интерпретатора:

• Переносимость. Интерпретатор работает с исходным кодом программы, это позволяет ему работать на любой платформе без перекомпиляции. Написанный один раз код можно запускать на любой поддерживаемой платформе без необходимости вносить изменения
• Быстрый старт. Разработчики могут сразу приступать к написанию и тестированию кода, так как нет необходимости ждать выполнения компиляции кода компьютером
• Отладка. Процесс отладки у интерпретатора представлен в более удобном и простом исполнении чем у компилятора. Интерпретаторы предоставляют интерактивную среду разработки, в которой есть возможность проверять результаты каждой строки кода
• Динамическая типизация. Интерпретатор обеспечивает более гибкий подход к обработке типов данных и может заменять их в процессе выполнения программы
• Гибкость. Интерпретатор позволяет выполнять динамическую загрузку модулей и расширений, что увеличивает функционал языка

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.

Распространенные ошибки

Даже зная особенности компилятора файлов, что это и как работает, программисты могут допускать следующие ошибки:

1. Синтаксические, связанные с неверным синтаксисом языка программирования. Например, отсутствие точки с запятой в конце строки, неправильное использование скобок, и так далее.
2. Типов данных. Ошибочное применение переменных, передача аргументов некорректного типа в функции или операции с несовместимыми видами информации.
3. Необъявленные переменные. Предусматривает использование переменной, которая не была объявлена.
4. Логические. Связаны с ошибочной логикой программы, которые не вызывают сбоев, но приводят к неверному поведению.

Также нельзя исключать забытые или неправильно поставленные операторы завершения циклов, использование некорректных или несогласованных имен переменных и функций.

Интерпретатор или компилятор: суть и отличия

Интерпретатор работает таким образом, что выполняет код построчно в режиме реального времени. Когда интерпретатор обнаруживает команду, он немедленно выполняет соответствующие действия, не создавая промежуточного исполняемого файла. Это означает, что код интерпретируется по мере его выполнения, одна строка за другой.

Компилятор, в свою очередь, работает иначе. Компиляция — это процесс преобразования исходного кода в низкоуровневый машинный код, который может быть непосредственно выполнен компьютером. Компиляция происходит перед выполнением программы, и в результате этого процесса создается исполняемый файл, который содержит машинный код. Таким образом, компилятор преобразует весь исходный код программы сразу и создает его исполняемый эквивалент, который может быть запущен без дополнительных преобразований.

Основное отличие между интерпретатором и компилятором заключается в этапе выполнения программы. В случае интерпретатора каждая строка кода анализируется и выполняется непосредственно во время работы программы, в то время как компилятор предварительно конвертирует весь код в исполняемый файл, который уже может быть запущен на компьютере.

Преимущества интерпретатора включают более быструю разработку и отладку программ по сравнению с компилятором, так как любые изменения в коде отражаются немедленно во время выполнения. Кроме того, интерпретатор может быть переносимым и работать на разных платформах без изменений в исходном коде.

В свою очередь, компилятор имеет свои преимущества. Например, он может создавать более оптимизированный и быстрый код, так как он имеет возможность анализировать всю программу целиком и оптимизировать ее выполнение. Кроме того, исполнение компилированной программы обычно более эффективно по скорости, чем исполнение интерпретируемой программы.

В итоге, выбор между интерпретатором и компилятором зависит от требований и особенностей конкретного проекта. Компилятор подходит для проектов, где требуется максимальная производительность и эффективность выполнения, в то время как интерпретатор предпочтителен для проектов, где важна быстрая разработка и отладка программы.

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

Это всем знакомые Python, C++, C#, Java, PHP и многие другие ЯП. Они обладают как плюсами, так и минусами:

• 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.

Подробнее о видах ЯП тут: Что такое язык программирования: виды и востребованность

Компиляция программы

В любом языке программирования есть некоторые рабочие процедуры формирования кода. Программист пишет программу, запускает её, ищет ошибки и устраняет их, то есть выполняет отладку программы, исправляя и добавляя некоторые коды. Это и есть исполняемая программная часть. Цель программиста, составить так программу, чтобы все её операции успешно исполнялись компьютером.

Получи помощь с рефератом от ИИ-шки

ИИ ответит за 2 минуты

Компьютер выполняет обработку команд исполняемой программы при помощи процессора, поочерёдно выполняющем процедуры, представленные в двоичных кодах. То есть необходимо сначала преобразовать, к примеру, выражение «Х=5», в кодовые последовательности, понятные процессору. Эту задачу выполняет процесс компиляции при помощи специальных программных приложений, именуемых компиляторами. Компилятор получает, написанную программистом на выбранном им языке, программу, выполняет её подробный анализ и разборку всех участков программы. И затем уже, на основании анализа, формирует программу в машинных кодах процессора.

Замечание 1

Часто такую сформированную программу именуют «объектный код».

На каком-то шаге компиляции в работу подключается компоновщик, который принимает уже преобразованные ранее в машинные коды участки программы, и собирает их в единый файл, подлежащий в дальнейшем исполнению, то есть это и будет исполняемый файл. Когда программист запускает этот файл на компьютере, процессор выбирает из него начальную инструкцию и теперь просто её исполняет без всяких добавочных преобразований. Это и есть основное свойство операции компиляции, то есть её итогом является выдача исполняемого файла, который не требует больше никаких дополнительных действий и преобразований. Процессор понимает его коды, принимает их, и поочерёдно исполняет заложенные в них инструкции.

Первые программы компиляции писались прямо в машинных кодах или на языке ассемблера. Но цель была именно такая, преобразовать прикладную программу в набор исполняемых машинных кодов, понятных конкретному процессору. Отдельные программные языки изначально проектировались под дальнейшую процедуру компиляции. Язык Си, к примеру, был спроектирован для предоставления возможности программисту легко осуществлять задуманные операции. Но при этом проектировщики языка Си предусмотрели облегчение перевода программного приложения в машинные коды. Следует заметить, что далеко не все программные языки закладывают такой подход в свою базу. К примеру, Python подлежит только интерпретации, а язык Java был предназначен для использования в среде интерпретации.

Ошибки и отладка

Компиляторы обычно обнаруживают ошибки в коде на более ранних этапах – во время компиляции. Если в программе есть синтаксические ошибки или ошибки типа, компилятор выдаст соответствующие сообщения об ошибках и не сможет скомпилировать программу до тех пор, пока все ошибки не будут исправлены. Это позволяет раньше обнаружить и исправить ошибки, что может сэкономить время и упростить процесс отладки.

С другой стороны, интерпретаторы выполняют программный код построчно, что означает, что они могут обнаружить ошибки только во время выполнения. Если в коде есть ошибка, интерпретатор может остановить выполнение программы и сообщить об ошибке, указав строку, в которой она находится. Это может быть полезным для поиска и исправления ошибок в программном коде.

Компиляторы:	Интерпретаторы:
Обнаруживают ошибки на этапе компиляции	Обнаруживают ошибки во время выполнения
Требуют исправления всех ошибок перед компиляцией	Могут остановить выполнение программы при обнаружении ошибки

Кроме того, существуют инструменты отладки, которые позволяют программистам искать, исправлять и профилировать код. Компиляторы и интерпретаторы могут быть интегрированы с такими инструментами, чтобы облегчить процесс отладки. В зависимости от используемого языка программирования и окружения разработки, отладчики могут предоставлять широкий спектр функций, таких как пошаговое выполнение кода, установка точек останова, просмотр значений переменных и т. д.

В итоге, выбор между компилятором и интерпретатором может зависеть от конкретной задачи и требований проекта. Оба подхода имеют свои достоинства и недостатки, и определение наиболее подходящего решения требует анализа различных факторов, таких как производительность, скорость разработки, возможности отладки и т. д.

Переносимость программного кода

Интерпретаторы работают с исходным кодом программы, выполняя его построчно. Это означает, что код интерпретируется во время выполнения. Такой подход делает программы, написанные на интерпретируемых языках, более переносимыми, поскольку они не зависят от конкретной платформы или аппаратного обеспечения. Программа может быть запущена на любой системе, где установлен соответствующий интерпретатор.

Компиляторы, с другой стороны, преобразуют исходный код программы в машинный код, который может быть выполнен компьютером напрямую. В результате компиляции, программа становится зависимой от конкретной архитектуры процессора и операционной системы. Это ограничивает переносимость компилируемых программ, поскольку каждая система требует своей специфичной версии исполняемого файла.

Однако, существуют также кросс-компиляторы, которые позволяют компилировать программы под различные архитектуры и операционные системы. Такие кросс-компиляторы позволяют разработчикам создавать переносимые программы, которые могут быть запущены на различных платформах.

Преимущества переносимости программного кода:

• Упрощение процесса разработки программного обеспечения, так как разработчики могут использовать один и тот же исходный код на различных платформах.
• Сокращение времени разработки и улучшение поддержки программы, поскольку ошибки исправляются один раз и исправления применяются на всех платформах.
• Увеличение аудитории программы, так как она может быть запущена на различных операционных системах и устройствах.

Ограничения переносимости программного кода:

• Ограничения в функциональности и производительности, поскольку переносимый код может ограничиваться возможностями наименьшего общего знаменателя платформы.
• Необходимость поддержки и обновлений для каждой платформы, на которую программа будет переноситься.
• Проблемы совместимости и зависимости от конкретных версий операционной системы или библиотек.

В результате, переносимость программного кода является важным фактором при разработке программного обеспечения, и разработчики часто выбирают подходящую технологию, учитывая требования по переносимости и особенности платформы, на которую программа будет выпускаться.

Различие и понимание компилятора, интерпретатора, интегрированной среды разработки, IDE и т. Д. (Памятка)

y http-equiv=”Content-Type” content=”text/html;charset=UTF-8″>le=”margin-bottom:5px;”>Теги:  IDE  переводчик

переводчик

Компилятор – это компьютерная программа, которая отвечает за преобразование исходного кода, написанного на одном языке программирования, в другой компьютерный код, который часто называют объектным кодом в двоичной форме. Общей целью этого процесса преобразования является создание исполняемых программ.

Переводчик

Интерпретатор – это также компьютерная программа, которая непосредственно выполняет код, написанный на языке программирования или языке сценариев, и не прекомпилирует исходный код в машинный код. Интерпретатор обычно выполняет программный код следующими жестами: (1) Проанализировать исходный код и выполнить его напрямую. (2) Преобразуйте исходный код в относительно более эффективный промежуточный код, а затем немедленно выполните его. (3) Выполнить код, предварительно скомпилированный и сохраненный компилятором внутри интерпретатора. Для облегчения понимания см. рисунок ниже:

Интегрированная среда разработки (IDE)

IDE – это английское сокращение от Integrated Development Environment. Как правило, компилятор и интерпретатор интегрированы в интегрированную среду разработки. Инструмент компиляции – это инструмент с функцией компиляции. . .

Интеллектуальная рекомендация

RStudio R Commander StatET Rattle RStudio RStudioЭто среда развития интеграции R (IDE). Он содержит консоль, редактор, который поддерживает синтаксис, может запускать код напрямую, поддерживать рисуно…

Life’s pathetic, let’s python！ Жизнь короткая, я использую Python Статьи Справочник IDE интегрированная среда разработки введение и установка Тип интерпретатора Python Jython IPython PyPy …

Целевая C-интегрированная среда разработки (IDE) под Windows (IDE) Классификация:Objective-C2012-04-20 21:54 26631 ЧтениеКомментарий(42) собирать отчет windowsideпереводчикcompilerlibra…

Новичок часто путает компилятор и интерпретатор и отчаянно просит эксперта о помощи. Мастер сказал: “ Интерпретатор является интерпретированным исходным языком исполнения один за другим. Наприме…

Преимущество напечатает ES6； Мощная поддержка IED; Тип проверки – это указанный тип переменной – вероятность уменьшения неверной фазы разработки Грамматические советы – повышение эффективности развити…

Вам также может понравиться

Pycharm – это IDE Python, построенный Jetbrains, поддерживает MacOS, Windows, Systems Linux. Pycharm Функция: отладки, подсветка грамматики, управление проектами, прыжок кода, Smart Tips, автоматическ…

Компилятор и интерпретатор 1. Определение Компилятор: программа, которая преобразует исходную программу в целевую программу, то есть исходную программу-компилятор-целевая программа.В то же время компи…

Создание интегрированной среды разработки (IDE) Objective-C под Windows (2) Следуя предыдущему шагу настройки интегрированной среды разработки (IDE) Objective-C под Windows (1) После настройки и запус…

Перепечатано: https://blog.51cto.com/962410314/1533818…

Общая математическая функция Другие полезные методы в классе математики разделены на три категории:Метод треугольной функции、Метод индекса функциииМетод обслуживания。 Метод обслуживания включает консо…

На каком языке говорит ваш компьютер?

Итак, что же такое транслятор? Транслятор – переводчик. Строго говоря, и человека-переводчика с русского на китайский можно назвать транслятором. Люди могут переводить:

• синхронно с оригиналом, по одной фразе, как только она произнесена;
• последовательно, когда сначала выслушивается (и при необходимости фиксируется) фрагмент текста или весь текст и переводится уже после его произнесения через паузу, но целиком.

В ИТ транслятором может быть программа или устройство. Его цель – перевести программу на исходном языке (программирования или, скажем, языка разметки HTML) в целевой язык процессора или программы-исполнителя.

Компиляция

Компилятор – это специальная программа на компьютере. Она переводит имеющийся код с одного языка разработки на другой. Популярный инструмент, без которого трудно представить современное программирование.

Компиляторы берут приложения целиком, а затем преобразовывают в исполняемый компьютерный код. Чтобы справиться с поставленной задачей, требуется целое программное обеспечение. Связано это с тем, что современные компьютеры понимают лишь то, что выражено при помощи двоичных кодов.

У интерпретаторов и компиляторов языков есть одна цель – преобразовать исполняемое приложение в машинный код. После выполнения процедуры считывания устройство будет успешно распознавать имеющийся контент. Примеры – это приложения, интерпретация которых проведена через C или C++.

Здесь стоит обратить внимание на следующие моменты:

1. Компиляторы применяются для программ, которые переводят исходное приложение с высокого уровня на язык разработки более низкого.
2. Compiler выполняет различные функции. Он может организовывать предварительную обработку данных, семантический анализ, парсинг, а также оптимизацию контента. Это делает работу с приложением более удобным и простым.

Выше – пример того, как выглядит компиляция исходного кода той или иной программы.

Сильные стороны

Компиляторы имеют далеко не одно преимущество. К сильным сторонам соответствующих компонентов относят следующие моменты:

1. Программный код уже переведен в машинный. На его обработку требуется намного меньше времени.
2. Документы типа .exe выполняются быстрее, чем исходный код. Объектные программы сохраняются. Это делает приложение более удобным – оно может быть запущено в любое удобное пользователю время.
3. Полученные объектные приложения сложнее скорректировать. Такие утилиты будут обладать надежной защитой.

А еще программирование с использованием компиляторов предусматривает проверку исходного кода на синтаксические ошибки. Это делает процесс написания софта более быстрым и удобным. Обнаруженная ошибка многими языками будет подчеркиваться. Устранить ее станет намного проще даже новичкам.

Слабые стороны

Несмотря на достоинства, рассматриваемый инструмент имеет недостатки. К ним относят такие моменты:

1. Использование большого количества памяти на компьютере. Связано это с особенностями выполняемых преобразований.
2. Затраты по времени. Процесс формирования объектного приложения производится не моментально.
3. Толкования исходного кода должны быть 100% достоверными и однозначными. В противном случае сформировать объектное программное обеспечение не получится.

Это – только один из двух доступных вариантов преобразования исходного кода. Теперь можно рассмотреть интерпретаторы языков и их особенности.

Интерпретация: преимущества и недостатки

Интерпретация является другим способом выполнения программного кода, отличным от компиляции. Вместо того чтобы предварительно компилировать весь код в машинный код, интерпретация выполняет программный код построчно или по блокам непосредственно во время исполнения.

Преимущества интерпретации:

1. Портативность: интерпретация может работать на разных архитектурах и операционных системах без необходимости перекомпилирования. Это делает программы, написанные на интерпретируемых языках, переносимыми и универсальными.
2. Удобство разработки: интерпретация обычно проще в использовании и позволяет более быстро переходить к этапу отладки. Отсутствие необходимости в компиляции исходного кода позволяет разработчикам немедленно видеть результаты своей работы и вносить изменения без задержек.
3. Динамическая типизация: интерпретируемые языки обычно поддерживают динамическую типизацию, что позволяет гибко изменять типы переменных во время выполнения программы и облегчает написание гибкого и масштабируемого кода.

Недостатки интерпретации:

1. Более низкая скорость выполнения: поскольку интерпретация выполняет код на лету, она обычно медленнее по сравнению с компилированными языками. Это особенно заметно в случае выполнения больших программных проектов или при работе с высокопроизводительными задачами.
2. Зависимость от интерпретатора: интерпретация требует наличия специфического интерпретатора для каждого языка программирования. Это означает, что для запуска программы необходимо установить соответствующий интерпретатор на компьютере пользователя.
3. Отсутствие нативных оптимизаций: компилирующие языки позволяют проводить различные оптимизации кода во время компиляции, что увеличивает производительность программы. В интерпретируемых языках эти оптимизации отсутствуют или возможны только в ограниченной степени.

В итоге, выбор между компиляцией и интерпретацией зависит от конкретной задачи и требований к программе. Оба подхода имеют свои преимущества и недостатки, и выбор должен быть обоснован исходя из требований проекта.

Интерпретатор

Основное отличие интерпретатора от компилятора заключается в том, что интерпретатор выполняет команды непосредственно на исполнение в процессе работы, в то время как компилятор преобразует весь исходный код в машинный код заранее, перед запуском программы.

Интерпретаторы наиболее часто применяются в языках программирования, где требуется быстрая разработка и тестирование кода, таких как Python, JavaScript и Ruby. Они обладают гибкостью, позволяя программистам мгновенно видеть результат выполнения своего кода и проводить его отладку в реальном времени.

Однако интерпретация кода требует большего времени на выполнение по сравнению с компиляцией, так как каждая строка кода анализируется во время выполнения программы. Это ограничивает скорость работы интерпретируемых программ и делает их менее эффективными при обработке большого объема данных или выполнении сложных вычислений.

Интерактивное выполнение кода

Интерактивное выполнение кода представляет собой способ выполнения программного кода прямо в пользовательском интерфейсе, обеспечивая мгновенную обратную связь и возможность взаимодействия с кодом в реальном времени.

В интерактивных средах разработки, таких как REPL (Read-Eval-Print Loop), пользователь может вводить код по одной команде или блоку кода, который будет немедленно выполнен и отображен результат. Это позволяет разработчикам прототипировать и отлаживать код эффективно и эффективно учиться программированию.

Интерактивное выполнение кода также может быть реализовано с помощью онлайн-интерпретаторов или кодовых редакторов с функцией выполнения кода в реальном времени. Это позволяет пользователям проверять свои идеи и тестировать различные комбинации кода без необходимости установки программного обеспечения на своем компьютере.

Одной из популярных платформ для интерактивного выполнения кода является Jupyter Notebook, который обеспечивает интерактивную среду для создания и запуска блокнотов, содержащих код, текст и графику. Это удобное средство для работы с данными и исследования, а также для обучения программированию и выполнения экспериментов.

Интерактивное выполнение кода упрощает процесс разработки и улучшает обучение программированию, предоставляя немедленную обратную связь и мгновенные результаты.

Для чего нужен компилятор

Выдвинем дерзкое утверждение: компьютеры очень глупы, они не понимают человеческого языка — и, в частности, языков программирования. Всё, что они умеют, — это принимать электрические сигналы и как-то на них реагировать.

Если упрощать, то компьютер — это коробка с миллиардами переключателей. Дёрнули одни — сложили два числа, дёрнули другие — записали данные на жёсткий диск. И хотя современные компьютеры с аппаратной точки зрения устроены сложнее, принцип остаётся похожим.

Когда мы пишем код, то используем понятные для людей слова, такие как print, string, import, Процедура и Исключение. Нам их значение кажется очевидным: здесь вывели результат на печать, а там объявили строковую переменную. Но для компьютера эти слова ничего не значат.

Компьютер видит слово print и воспринимает его ровно так же, как вы воспринимаете слова из любого неизвестного вам языка. Ничего не понятно, но какой-то смысл у них точно есть. Поэтому компьютеру, как и нам, нужен переводчик — или компилятор.

Компилятор понимает, что значит слово print — и даже умеет сказать компьютеру, как его правильно обработать. Таким образом, он решает три задачи:

• разбирает синтаксис написанного;
• анализирует его;
• генерирует машинный код.

На вход компилятор принимает исходный код, а отдаёт исполняемый файл — программу, которая готова к работе.

Как работают компиляторы

Итак, ещё раз: чтобы компьютеры выполняли команды программистов, им нужны переводчики с человеческого на машинный. Рассмотрим процесс перевода — сначала в общих чертах, а потом подробно.

Коротко

Компилятор получает на вход файл с кодом на каком-то языке программирования. Он преобразовывает конструкции языка в формат, понятный компьютеру, и возвращает файл, который тот сможет выполнить.

Чтобы преобразовать исходный код, компилятор использует собственный словарь с определениями — например, оператор if меняет на 11010011100110, а сложение — на 101011. Он делает это, пока не закончатся все строки в файле. Получается исполнительный файл, который выглядит так:

001011011010010101110101010101010100001100001110111100110100001010001001110…

В таком формате компьютеру уже удобно читать инструкции и выполнять их. А значит, компилятор сделал свою работу хорошо.

Подробнее. Компилирование состоит из пяти этапов: синтаксического анализа, парсинга, семантического анализа, оптимизации и генерации кода. Давайте разберём каждую стадию.

Синтаксический анализ. Это что-то вроде разбора грамматики языка. Когда мы пишем код, то следуем определённым правилам — синтаксису. Например, в Java между командами ставим точку с запятой. Если этого не сделать, то получим ошибку.

На этапе синтаксического анализа компилятор проверяет, соответствует ли код правилам конкретного языка программирования. И пока он не думает о том, что именно написано, — проверка идёт только по формальным признакам.

Парсинг. На этом этапе компилятор разбивает код на маленькие кусочки — токены. Каждый токен — это какое-то слово или символ, например if, while, int или (.

Из токенов строится синтаксическое дерево, которое содержит слова и символы, и пригодится на следующем этапе — семантическом анализе. Каждый узел дерева — это либо операция, например сложение, либо переменная. Обычно, когда мы доходим до переменной, то дальше ветви не разрастаются.

Давайте посмотрим, как выглядит такое дерево.

Допустим, у нас есть простой код со сложением двух чисел:

x = 5 + 3

Здесь пять токенов: x, =, 5, + и 3. Пробелы считать не будем. Из этих токенов строится такое дерево:

Обычно синтаксические деревья намного сложнее — очень намного.Изображение: Skillbox Media

Мы видим, что на вершине находится главная операция — присваивание переменной x результата сложения двух чисел. От неё отходит две ветви — сама переменная x и символ сложения, который ветвится на слагаемые числа.

В процессе парсинга компилятор не понимает, зачем нужен каждый из токенов. Пока что он машинально выполняет свою работу — думать будет на следующем этапе.

Семантический анализ. Компилятор начинает вдумываться в то, что написано в коде, анализируя составленное синтаксическое дерево. Например, если мы объявили переменную, он понимает, что это значит и какие операции можно с ней выполнить.

Ещё компилятор на этом этапе может предполагать, какие именно действия с переменной возможны. Если он видит, что у нас есть переменная неизменяемого типа, например константа, то при попытке кода её изменить, выдаст ошибку.

Оптимизация. Когда синтаксис разобран и стало понятно, что делает программа, время ускорить работу кода. Компилятор ищет способы повысить скорость его выполнения или уменьшить количество занимаемой им памяти.

Самый простой пример оптимизации — умножение на ноль. Например, у нас есть фрагмент кода:

Чтобы определить значение переменной y, потребуется сначала вычислить сложную формулу для переменной x. Но мы, люди, сразу видим, что при умножении на ноль, результат будет нулём, а значит, смысла считать переменную x нет. Компилятор тоже видит такие вещи — и не будет вычислять то, что вычислять бесполезно. Он просто заменит эти две строки кода на одну:

Удобно, правда? Но это сработает только в том случае, если переменная x не пригодится нам в программе дальше.

Это возможно из-за особенностей работы компилятора — он не выполняет код, а сначала читает его и ищет способы оптимизации программы.

Генерация кода. Синтаксис разобран, анализ проведён, код оптимизирован — пора перевести его на язык компьютера. На этом этапе все команды, что мы писали на языке программирования, переводятся в машинные инструкции.

Ключевые различия

Интерпретаторы и компиляторы широко распространены, поэтому полезно знать ключевые различия между ними.

Выполнение кода: обработка ввода и вывода

Интерпретатор может только собирать, транслировать и выполнять каждый ввод в каждой строке. Он запускает каждую строку исходного кода последовательно по мере ее поступления, и окончательный результат зависит от того, что выводит каждая строка во время выполнения.

Компилятор объединяет весь исходный код и транслирует его только один раз. Таким образом, он принимает весь исходный код в качестве входных данных, которые преобразует и отправляет в ЦП для получения выходных данных.

Отладка и отслеживание ошибок

В интерпретируемом коде ошибки легче отслеживать, поскольку интерпретатор может сообщить о них, напрямую ссылаясь на исходный источник. Однако если на каком-либо этапе выполнения возникает ошибка, интерпретатор останавливается. Поэтому отладка ошибок может быть немного сложной задачей, поскольку вам необходимо воспроизводить их во время выполнения. Ситуация может даже ухудшиться, если ведется неадекватное ведение журнала во время выполнения.

С другой стороны, ошибки во время выполнения компилируемого языка может быть труднее отследить, поскольку нет интерпретатора, который мог бы сообщить о них. Но с ошибками, которые вы обнаруживаете во время компиляции, обычно легче справиться, поскольку компилятор последовательно их идентифицирует.

Большинство компилируемых языков также имеют механизм обнаружения неиспользуемых переменных, несовместимости типов и ошибочного синтаксиса, предотвращающий подобные ошибки на раннем этапе.

Производительность и скорость

Как и ожидалось, компилятор помогает машине запускать программный код быстрее, поскольку ЦП обрабатывает код только один раз. Это не так для интерпретаторов, которые переводят каждую строку во время выполнения.

Хотя существуют принципы программирования, которые можно использовать для оптимизации интерпретируемого кода, интерпретатор все равно будет тратить время на анализ и выполнение каждой строки, прежде чем перейти к следующей. Однако доступны помощники компилятора, позволяющие ускорить интерпретируемый язык.

Например, браузер Chrome обрабатывает JavaScript с помощью движка V8; это выполняется с помощью JIT-компилятора. Модуль Pyinstaller — еще один помощник, который объединяет и компилирует скрипт Python в исполняемый пакет.

Хотя эти помощники удобны для объединения интерпретируемого языка в компилятор, это не меняет того факта, что базовый переводчик по-прежнему является интерпретатором.

Использование памяти

Поведение интерпретатора и компилятора в использовании памяти относительно и часто зависит от исходного кода и других факторов. Хотя некоторые программисты утверждают, что разбиение кода на фрагменты в интерпретаторах снижает использование памяти, интерпретаторы также фиксируют совокупное использование памяти.

Например, когда вы изучаете профиль использования памяти вашим кодом Python, объем потребляемой им памяти может вас удивить.

Однако, вообще говоря, скомпилированные программы требуют меньше оперативной памяти. Поскольку они заранее преобразуют весь исходный код в машиночитаемый код, они дают процессору меньше нагрузки. В этом отличие от интерпретаторов, которые переводят код только во время выполнения.

Поддержка языков программирования

Интерпретатор и компилятор имеют значительную долю распространения языка программирования. Некоторые популярные компилируемые языки включают C, C#, Rust и Golang. Интерпретируемые языки также популярны, среди них Python, JavaScript и PHP.

Все больше программистов предпочитают интерпретируемые языки. Хотя JavaScript и Python используют интерпретаторы, они являются двумя наиболее востребованными языками, согласно опросу разработчиков Stack Overflow 2023 года. Rust и C# представляют скомпилированные группы на пятой и шестой позициях.