🚀 Компілятор та інтерпретатор: розуміння основ

Якщо ви коли-небудь задавалися питанням, як комп’ютер може розуміти і виконувати програми мовою, зрозумілою тільки людині, значить настав час дізнатися, що таке компілятор та інтерпретатор. Ласкаво просимо в захопливий світ програмування! У цій статті ми розглянемо один із ключових інструментів програміста – що таке компілятор, як він працює, які види бувають і де застосовуються. А найголовніше, яка різниця між компілятором та інтерпретатором. Готові зануритися у світ комп’ютерних мов разом із нами? Тоді почнемо!

Визначення

Компілятори – програм, які перетворюють вихідний код програми на машинний код, зрозумілий комп’ютеру. Серед цих видів є векторизуючі, гнучкі, діалогові, інкрементальні, інтерпретуючі, налагоджувальні, резидентні, самокомпілюючі та універсальні.

Крім того, всіх їх можна умовно розділити на дві групи:

1. ті, які працюють із конкретними мовами програмування;
2. ті, які слугують системами складання програм. Прикладами таких компіляторів є GCC, gnat, clang, xcode, gfortran, Makefile і CMake.

Інтерпретатори ж це програми, які виконують інтерпретацію, тобто читання і виконання програмного коду, без попередньої компіляції в машинну мову.

Існують два типи:

1. простий тип виконує команди моментально, але може виявити помилки тільки в момент виконання.
2. другий тип – компілюючий, використовує компілятор для перекладу вихідного коду в проміжний, а потім інтерпретує його. Цей тип працює швидше, але вимагає більше ресурсів і правильного вихідного коду.

Деякі такі транслятори можуть працювати в режимі діалогу або циклу читання-обчислення-друку (REPL). У такому режимі інтерпретатор зчитує закінчену конструкцію мови, виконує її та виводить результати.

Основні відмінності 

Коли потрібно написати програму, слід використовувати компілятор або інтерпретатор. Обидва ці інструменти потрібні, щоб перевести мову програмування в ту, яку розуміє комп’ютер. Хоча обидва інструменти виконують одне й те саме завдання, вони роблять це по-різному. Основна відмінність між ними в тому, як вони обробляють вихідний код програми. Компілятор перетворює весь код на машинну мову, а інтерпретатор виконує код порядково.

• Інтерпретатор виконує одну інструкцію за раз, транслюючи і виконуючи її, а потім переходячи до наступної. Компілятор же транслює всю програму відразу, а потім виконує її.

• Компілятор генерує звіт про помилки після трансляції всієї програми, тоді як інтерпретатор припиняє трансляцію після першої знайденої помилки.

• Компілятор потребує більше часу на аналіз і обробку мови високого рівня порівняно з інтерпретатором.

• Час виконання коду компілятора швидший, ніж в інтерпретатора, не тільки через час аналізу й обробки, а й тому, що програма вже скомпільована в машинну мову.

Компілятор

Компілятор являє собою програму, яка переводить код однією мовою програмування на іншу. Він працює з програмою в цілому, перетворюючи її на виконуваний комп’ютерний код, оскільки комп’ютер може розпізнавати тільки двійковий код. Головне його завдання в тому, щоб перетворити вихідний код мовою програмування високого рівня на мову нижчого рівня. Прикладами мов, які використовують компіляцію, є C і C++.

Компілятор може виконувати безліч операцій, включно з попереднім опрацюванням даних, парсингом, семантичним аналізом, перетворенням програми на проміжне представлення, оптимізацією та генерацією коду. Він найефективніший під час роботи з програмами, які не потребують построкового виконання.

Сама ж компіляція – це процес, який дає змогу програмі працювати швидше, але потребує більше ресурсів і може бути складним для розуміння для тих, хто не знайомий з комп’ютерною технологією.

Переваги:

• Виконання програмного коду відбувається швидше, ніж під час роботи з вихідним кодом.
• Виконувані файли (у форматі .exe) можна запускати в будь-який час, без необхідності перекладу в машинний код.
• Перевірка на наявність синтаксичних помилок відбувається під час компіляції.
• Вихідний код програми зберігається в зашифрованому вигляді, що робить його менш доступним для користувача.

Недоліки:

• Поцес вимагає великого обсягу пам’яті комп’ютера.
• Зміна програми можлива тільки шляхом повернення до вихідного коду.
• Створення виконуваного файлу може зайняти багато часу.
• Вихідний код має бути без помилок для успішної компіляції.

🎯 Тільки починаєте свій шлях у програмуванні? Наші стартові курси – ідеальне місце для старту! 🚀 Тут ви отримаєте знання з основ Java ☕, Python 🐍 та JavaScript 📜. Підходить для новачків і тих, хто вже має базові навички. Приєднуйтесь до нас і розпочніть свою подорож у світ коду сьогодні! 💻

Інтерпретатор

Це програмний засіб, який виконує набір інструкцій, представлених у вигляді програмного коду високого рівня, без їх попередньої компіляції в машинний код. Цей набір інструкцій може бути представлений вихідним кодом, попередньо скомпільованим, або сценаріями. Приклади мов програмування, які використовують інтерпретатори, включають Perl, Python і Matlab.

Процес інтерпретація – це аналіз і виконання вихідної програми або запиту в режимі рядкової обробки, без попередньої трансляції в машинний код. Це дає можливість швидко перевіряти і тестувати код без необхідності його компіляції. Однак, процес інтерпретації вимагає більших обчислювальних потужностей і може призводити до більш повільної роботи програми.

Переваги:

• Значно полегшує роботу з вихідним кодом програми.
• Використовує мінімальний обсяг пам’яті комп’ютера під час перекладу за однією інструкцією.
• Може пов’язати повідомлення про помилки з виконанням інструкцій.

Недоліки:

• Витрачається час на інтерпретацію програми кожного разу, коли вона виконується.
• Можливість виконання тільки на комп’ютерах, де встановлено відповідний транслятор.

Порівняння компілятора та інтерпретатора

Тут ми можемо побачити, що компілятори є швидшими, але складнішими у використанні при виправленні помилок та зміні програми, створюють швидший та ефективніший код. Водночас інтерпретатори дають змогу легше виправляти та змінювати програми, але виконуються повільніше, дають змогу більш швидко змінювати код, але можуть мати меншу продуктивність;

Мови, що компілюються, відрізняються від мов, що інтерпретуються, тим, що вони перетворюються на машинний код, що дає їм перевагу у швидкості та ефективності виконання програми. Крім того, розробники компільованих мов мають більший контроль над апаратними ресурсами, такими як пам’ять і процесор. Низькорівневі мови, такі як C, C++, Erlang, Haskell, Rust і Go, є прикладами мов, що компілюються.

Інтерпретовані ж – не потребують компіляції в машинний код, а натомість використовують інтерпретатор для виконання програми порядково. Раніше інтерпретація займала багато часу, але з появою JIT-компіляції розрив між мовами, що інтерпретуються, і мовами, що компілюються, зменшується. Python, Ruby, PHP і Perl – це приклади інтерпретованих мов;

Низька продуктивність є головним недоліком інтерпретованих мов, оскільки вони не конвертуються в машинний код.

Загалом, компільовані мови вважаються найефективнішими завдяки можливості виконання в машинному коді та контролю апаратного забезпечення, однак це призводить до обмежень у написанні коду та залежності від платформи. З іншого боку, інтерпретовані – не залежать від платформи і дозволяють використовувати метапрограмування та інші динамічні техніки програмування. Проте їхня швидкість виконання значно нижча, ніж у мов, що компілюються. 

Підсумок

Мови програмування спрощують створення програм, але для їх виконання потрібно перевести вихідний код у машинну мову. Для цього використовуються процеси компіляції та інтерпретації, кожен з яких має свої переваги та недоліки. Вибір між ними залежить від конкретних завдань і вимог до продуктивності програми. Важливо продовжувати розвивати ці інструменти, щоб забезпечити більш швидке та ефективне виконання програм у майбутньому.