Компилятор и интерпретатор: отличия? Один и другой выполняют аналогичные, на первый взгляд, задачи, переводят исходный код в машинный, но способы исполнения этого перевода разные.
Всё это потому, что разные программы и языки, в соответствии со своими задачами, требуют разной реализации. Одним нужен компилятор, другим интерпретатор.
Как компьютер выполняет программы и зачем нужен машинный язык
Программист пишет программу на каком-то из языков программирования. Для того чтобы эта программа была быстро и легко выполнена, нужно чтобы компьютер, сама машина, понял, что от него требуется, какие команды выполнять и т.д. Процессор компьютера понимает машинный код.
Машинный код — это набор инструкций для процессора, он представляет собой бинарный код, состоящий из нулей и единиц. Из-за своей сложности и трудоёмкости написания, машинный язык не популярен и не используется программистами для написания обычных приложений, приложений общего пользования, поэтому он используется как промежуточный, для перевода более высокоуровневых языков программирования в команды для процессора.
Такое преобразование исходного кода в машинный, может быть выполнено двумя способами: компиляцией или интерпретацией, а само программное обеспечение, которое это преобразование выполняет: компилятор и интерпретатор.
Как работают и чем отличаются компилятор и интерпретатор
Отличия компилятора от интерпретатора становятся очевидными, если ознакомиться с принципом работы одного и другого хотя бы в общих чертах.
Компилятор переводит исходный код программы в машинный сразу, целиком ещё до её запуска. Компилятор создаёт исполняемый файл, который запускается на компьютере и представляет собой инструкцию понятную для процессора.
Интерпретатор не делает полного перевода кода из одного языка в другой (в нашем случае машинный), а непосредственно выполняет этот код, транслируя каждую команду в машинный код в режиме реального времени, прям на лету.
Области применения компилятора и интерпретатора
Компилятор и интерпретатор имеют разные области применения. Там, где эффективен один, другой будет нецелесообразным и наоборот.
Так, компилятор используется для программ, которые должны выполняться на какой-то одной аппаратной платформе или операционной системе. Интерпретатор, в свою очередь, используется для программ, которые будут выполняться на разных аппаратных платформах и операционных системах.
Языки программирования также, имеют свои цели и задачи, которые в большой степени определяют, что наиболее применимо для их выполнения: компилятор или интерпретатор.
Например, языки: C, C++, Java, как правило, предназначены для написания высокопроизводительных программ, которые широко применяются, например:
- В оптимизация производительности приложений, программном обеспечении для научных вычислений
- В разработке наиболее быстрых и эффективных операционных систем и драйверов для устройств
- В написании программ с минимальным объёмом памяти и высокой производительностью (для микроконтроллеров и встроенных систем)
- В написании программ, где используются огромные объёмы данных и требуется высокая производительность (базы данных, сервера и т.п.)
- В создании криптографических приложений (максимальная безопасность и защита от взлома)
Для таких программ применяется только компиляция.
С другой стороны, языки: python, JavaScript, ruby, PHP используются для написания приложений, которые решают следующие задачи:
- Разработка скриптов для автоматизации (написание отчетов, обработка текстовых документов и прочее)
- Создание веб-приложений, которые работают на стороне сервера и используют языки программирования, такие как PHP или Python
- Разработка кроссплатформенных программ для научных вычислений, но не требующих высокой производительности
- Создание приложений для обработки данных (например, таблиц и графиков)
- Разработка приложений для управления базами данных, которые не требуют максимальной производительности и могут быть запущены на различных платформах.
В этом случае единственное оптимальное решение – интерпретатор.
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
Недостатки
Недостатки компилятора:
- Скорость. Компиляторы могут существенно подтупливать, особенно при выполнении масштабных проектов
- Перекомпиляция. Если в исходный код вносятся какие-нибудь изменения, то нужно перекомпилировать всю программу. Естественно, на это затрачивается определённое время и ресурсы
- Языковые ограничения. Может с какими-то языками работать, а с какими-то нет
- Ограничение на использование. Компилятор может установить ограничение, например, на использование какой-нибудь библиотеки по причине проблем с безопасностью или совместимостью. Могут быть ограничены функции бесплатных версий компиляторов и т.д.
- Сложность. Особенно для новичков. Настройка и использование предполагает определённый опыт в разработке
Недостатки интерпретатора:
- Производительность. Для выполнения кода интерпретатор должен предварительно проанализировать текст команды. Выполняется лексический, синтаксический анализ, генерируется промежуточный код, это естественно замедляет работу программы
- Ограничения на использование. Например, тех же библиотек. Интерпретатор может быть ограничен в доступе к системным ресурсам, такими как файловая система
- Уязвимость. Из-за своей гибкости и динамичности, интерпретатор очень подвержен несанкционированному доступу к системным ресурсам. Например, если вводные данные не проверяются на вредоносность, то очень легко злоумышленнику, в виде отправки веб-формы, или какого-нибудь иного механизма ввода данных, отправить вредоносный код в программу
- Необходимость наличия на используемом компе интерпретатора, причем именно того языка, на котором написана программа. Если его нет, то нужно будет скачать на офф. Сайте языка программирования
- Плохая защита от ошибок. Интерпретатор не может спрогнозировать все сценарии развития, в виду особенности своего построчного выполнения, поэтому ошибки здесь весьма обыденное дело
Итак, теперь в общих чертах, но тем не менее относительно подробно, особенно для начинающих разработчиков, раскрыта суть работы, область применения, достоинства и недостатки таких инструментов как компилятор и интерпретатор, и отличия между ними. Это всегда поможет правильно сориентироваться в правильном подходе при выполнении практических задач. Интерпретатор более гибкий и удобный для быстрой разработки, компилятор, в свою очередь, более производительный и более автономный.
P.S.
IT – самое прогрессивное направление научного прогресса. Перспективы развития просто фантастичны. Классик сказал: «кто владеет информацией – владеет миром!». Тогда он просто ещё не знал, как далеко вперёд сможет шагнуть человечество и каких высот достигнут технологии работы с информацией.
Знать и уметь эффективно использовать информационные технологии – вот проездной билет в светлое будущее. Начни изучение уже сейчас, не теряй времени. Бесплатная библиотека «Слюнявый джун» — идеальное место для старта в профессию будущего. Здесь вы сможете познакомиться с структурированными, четко и доступно изложенными книгами по основам программирования.
Или посетите наш телеграмм-канал. В нём обучающие видеокурсы, лекции и статьи. Информация может быть не всегда самой актуальной, но всегда бесплатная.
Рады видеть Вас на своих ресурсах!