Компилируемость vs Интерпретируемость
Contents
Компилируемость vs Интерпретируемость¶
Компилятор — программа, переводящая текст, написанный на языке программирования, в набор машинных кодов.
Интерпретация — построчный анализ, обработка и выполнение исходного кода программы или запроса.
Компилятор python¶
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.
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.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.
Третья часть (back end) транслирует промежуточное представление в машинный код для конкретной машины, попутно производя оптимизации, специфичные для архитектуры этой машины.
Такая трехэтапная структура позволяет использовать один и тот же middle end для разных языков программирования и архитектур процессоров, меняя front end и back end.
Интерпретатор C/C++¶
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, cython, PyPy и др.
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.
Интерпретатор vs. компилятор¶
Требования к наличию транслятора:
компилятор требуется только на этапе компиляции программы. Когда программа скомпилирована, она может полноценно функционировать без наличия самого компилятора.
интерпретатор требуется при каждом запуске программы. Без интерпретатора запустить программу не удастся.
Возможность оптимизации:
Так как компилятор анализирует весь исходный код программы целиком, то он может оценить сценарии её работы и сгенерировать эффективный машинный код.
Так как интерпретатор видит код программы кусками, то он не может оценить возможные сценарии её работы и возможности оптимизации сводятся к минимуму.
Интерактивность:
Так как компилятор требует весь исходный код программы целиком, то возможности интерактивного взаимодействия сильно ограничены.
Так как интерпретатор обрабатывает исходный код кусками, то открываются возможности к интерактивной подаче новых команд на лету.
Кроссплатформенность:
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.
Исходный код на
pythonзапускается внутри виртуальной машиныpython(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.