{
 "cells": [
  {
   "cell_type": "markdown",
   "id": "ab56029a",
   "metadata": {},
   "source": [
    "(interpretability)=\n",
    "\n",
    "# Компилируемость vs Интерпретируемость\n",
    "\n",
    "**Компилятор** — программа, переводящая текст, написанный на языке программирования, в набор машинных кодов.\n",
    "\n",
    "**Интерпретация** — построчный анализ, обработка и выполнение исходного кода программы или запроса.\n",
    "\n",
    "Источник - Wikipedia ([1](https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BE%D0%BC%D0%BF%D0%B8%D0%BB%D1%8F%D1%82%D0%BE%D1%80) и [2](https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%98%D0%BD%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%BF%D1%80%D0%B5%D1%82%D0%B0%D1%82%D0%BE%D1%80)).\n",
    "\n",
    "## Компилятор `python`\n",
    "\n",
    "Компилируемых языков много. Ограничимся в рассмотрении `C/C++`. Цель компилятора `C/C++` --- преобразовать текст программы на языке программирования высокого уровня (`C/C++` в данном случае) и преобразовать его в машинный код. Большинство современных компиляторов (например, `gcc`) являются  трехэтапными в соответствии с следующей структурой.\n",
    "\n",
    "```{figure} /_static/lecture_specific/interpretability/Compiler_design.png\n",
    ":scale: 50%\n",
    ":name: comp_design\n",
    "```\n",
    "\n",
    "- Первая часть (*front end*) просматривает файлы исходного кода (файлы `.cpp`, например), проводит проверку на синтаксис, проверку типов (`C/C++` статически типизированный язык) и т.п. Если обнаруживается ошибка, то генерируется ошибка компиляции. В ином случае на выходе получается внутреннее или промежуточное представление исходного кода. Это внутреннее представление обычно представляет из себя более низкоуровневый код, который уже не несёт в себе информации об исходном языке.\n",
    "\n",
    "- Вторая часть (*middle end*) производит такие оптимизации над промежуточным кодом, которые не зависят ни от архитектуры процессора под который компилируется исходный код, ни от языка программирования, на котором исходный код написан.\n",
    "\n",
    "- Третья часть (*back end*) транслирует промежуточное представление в машинный код для конкретной машины, попутно производя оптимизации, специфичные для архитектуры этой машины.\n",
    "\n",
    "\n",
    "Такая трехэтапная структура позволяет использовать один и тот же *middle end* для разных языков программирования и архитектур процессоров, меняя *front end* и *back end*.\n",
    "\n",
    "## Интерпретатор `C/C++`\n",
    "\n",
    "`Python` --- интерпретируемый язык программирования и установка `python` как раз и подразумевает установку интерпретатора. В большинстве случаев устанавливают стандартный написанный на языке `C` интерпретатор `CPython`. Существуют и альтернативные менее распространенные интерпретаторы для `python`, такие как [jython](https://www.jython.org/), [cython](https://cython.org/), [PyPy](https://www.pypy.org/) и др.\n",
    "\n",
    "Исходный код `python` не транслируется в машинный код непосредственно, а вместо этого транслируется в *байт код*, который исполняется *виртуальной машинной python*. При этом трансляция кода и его исполнение происходят одновременно, т.е. интерпретатору не требуется заранее увидеть исходный код всей программы, чтобы начать его исполнять. Говоря конкретнее, интерпретатор `python` исполняет команды в скрипте сверху вниз, не заглядывая вперёд.\n",
    "\n",
    "\n",
    "## Интерпретатор vs. компилятор\n",
    "\n",
    "1. **Требования к наличию транслятора**:\n",
    "   - **компилятор** требуется только на этапе компиляции программы. Когда программа скомпилирована, она может полноценно функционировать без наличия самого компилятора.\n",
    "   - **интерпретатор** требуется при каждом запуске программы. Без интерпретатора запустить программу не удастся.\n",
    "2. **Возможность оптимизации**:\n",
    "   - Так как **компилятор** анализирует весь исходный код программы целиком, то он может оценить сценарии её работы и сгенерировать эффективный машинный код.\n",
    "   - Так как **интерпретатор** видит код программы кусками, то он не может оценить возможные сценарии её работы и возможности оптимизации сводятся к минимуму. \n",
    "3. **Интерактивность**:\n",
    "   - Так как **компилятор** требует весь исходный код программы целиком, то возможности интерактивного взаимодействия сильно ограничены.\n",
    "   - Так как **интерпретатор** обрабатывает исходный код кусками, то открываются возможности к интерактивной подаче новых команд на лету.\n",
    "4. **Кроссплатформенность**:\n",
    "   - **компилятор** старается оптимизировать генерируемый код с учетом особенностей операционной системы и архитектуры целевой платформы. В связи с этим требуется отдельная компиляция исходного кода, чтобы сгенерировать машинный код под машину с отличной архитектурой.\n",
    "   - Исходный код на `python` запускается внутри виртуальной машины `python` (**интерпретатора**), которая изначально компилируется для работы на определенной платформе. За счет этого в подавляющем большинстве случаев программист может абстрагироваться от особенностей операционной системы и архитектуры целевой платформы."
   ]
  }
 ],
 "metadata": {
  "jupytext": {
   "text_representation": {
    "extension": ".md",
    "format_name": "myst"
   }
  },
  "kernelspec": {
   "display_name": "Python 3",
   "language": "python",
   "name": "python3"
  },
  "language_info": {
   "codemirror_mode": {
    "name": "ipython",
    "version": 3
   },
   "file_extension": ".py",
   "mimetype": "text/x-python",
   "name": "python",
   "nbconvert_exporter": "python",
   "pygments_lexer": "ipython3",
   "version": "3.8.10"
  },
  "source_map": [
   10
  ]
 },
 "nbformat": 4,
 "nbformat_minor": 5
}