Трансляция, компиляция и интерпретация
Программа это последовательность инструкций, предназначенных для выполнения компьютером. В настоящее время программы оформляются в виде текста, который записывается в файлы. Этот текст является результатом деятельности программиста и, несмотря на специфику формального языка, остаётся программой для программиста.
Процесс создания программы предполагает несколько этапов. За этапом разработки проекта программы следует этап программирования. На этом этапе пишется программа. Программистами этот текст воспринимается легче двоичного кода, поскольку различные мнемонические сокращения и имена заключают дополнительную информацию.
Файл с исходным текстом программы (его также называют исходным модулем) обрабатывается транслятором, который осуществляет перевод программы с языка программирования в понятную машине последовательность кодов.
Транслятор программаили техническое средство, выполняющеетрансляцию программы. Машинная программа, которая транслирует с одного языкана другой и, в частности, с одногоязыка программированияна другой. Обрабатывающая программа, предназначенная для преобразования исходной программы вобъектный модуль.
Транслятор обычно выполняет также диагностику ошибок, формирует словари идентификаторов, выдаёт для печати тексты программы и т.д.
Трансляция программы преобразование программы, представленной на одном из языков программирования, в программу на другом языке и, в определённом смысле, равносильную первой.
Язык, на котором представлена входная программа, называется исходным языком, а сама программа исходным кодом. Выходной язык называется целевым языком или объектным кодом.
Виды трансляторов
Трансляторы подразделяют:
Адресный. Функциональное устройство, преобразующее виртуальный адрес (англ. Virtual address) в реальный адрес (англ. Memory address).
Диалоговый. Обеспечивает использование языка программирования в режиме разделения времени.
Многопроходной. Формирует объектный модуль за несколько просмотров исходной программы.
Обратный. То же, что детранслятор. См. также: декомпилятор, дизассемблер.
Однопроходной. Формирует объектный модуль за один последовательный просмотр исходной программы.
Оптимизирующий. Выполняет оптимизацию кода в создаваемом объектном модуле.
Синтаксически-ориентированный (синтаксически-управляемый). Получает на вход описание синтаксиса и семантики языка и текст на описанном языке, который и транслируется в соответствии с заданным описанием.
Тестовый. Набор макрокоманд языка ассемблера, позволяющих задавать различные отладочные процедуры в программах, составленных на языке ассемблера.
Трансляторы реализуются в виде компиляторов или интерпретаторов. С точки зрения выполнения работы компилятор и интерпретатор существенно различаются.
Компиля́тор (англ. compiler составитель, собиратель) транслятор, выполняющий преобразование программы, составленной на исходном языке, вобъектный модуль. Программа, переводящая текст программы наязыке высокого уровня, в эквивалентную программу намашинном языке.
Программа, предназначенная для трансляции высокоуровневого языка в абсолютный кодили, иногда, в язык ассемблера. Входной информацией для компилятора (исходный код) является описание алгоритма или программа напроблемно-ориентированном языке, а на выходе компилятора — эквивалентное описание алгоритма намашинно-ориентированном языке(объектный код).
Компиляция трансляция программы, составленной на исходном языке, в объектный модуль. Осуществляется компилятором.
Компилировать проводить трансляцию машинной программы с проблемно-ориентированного языка на машинно-ориентированный язык.
Компилятор читает всю программу целиком, делает ее перевод и создает законченный вариант программы на машинном языке, который затем и выполняется.
Интерпретатор (англ. interpreter истолкователь, устный переводчик) переводит и выполняет программу строка за строкой. Интерпретатор берёт очередной оператор языка из текста программы, анализирует его структуру и затем сразу исполняет (обычно после анализа оператор транслируется в некоторое промежуточное представление или даже машинный код для более эффективного дальнейшего исполнения). Только после того как текущий оператор успешно выполнен, интерпретатор перейдёт к следующему. При этом если один и тот же оператор будет выполняться в программе многократно, интерпретатор будет выполнять его так как, как будто встретил впервые. Вследствие этого программы, в которых требуется осуществить большой объём вычислений, будут выполняться медленно. Кроме того, для выполнения программы на другом компьютере там тоже должен стоять интерпретатор – ведь без него текст является просто набором символов.
По-другому можно сказать, что интерпретатор моделирует некоторую вычислительную виртуальную машину, для которой базовыми инструкциями служат не элементарные команды процессора, а операторы языка программирования.
Различия между компиляцией и интерпретацией.
1. После того, как программа откомпилирована, ни сама исходная программа, ни компилятор более не нужны. В то же время программа, обрабатываемая интерпретатором, должна заново переводиться на машинный язык при каждом очередном запуске программы.
2. Откомпилированные программы работают быстрее, но интерпретируемые проще исправлять и изменять.
3. Каждый конкретный язык ориентирован либо на компиляцию, либо на интерпретацию в зависимости от того, для каких целей он создавался. Например, Паскаль обычно используется для решения довольно сложных задач, в которых важна скорость работы программ. Поэтому данный язык обычно реализуется с помощью компилятора.
С другой стороны, Бейсик создавался как язык для начинающих программистов, для которых построчное выполнение программы имеет неоспоримые преимущества.
Практически все языки программирования низкого уровняитретьего поколения, вродеассемблера,СиилиМодулы-2, являются компилируемыми, а болеевысокоуровневые языки, вродеPythonилиSQL, — интерпретируемыми.
Иногда для одного языка имеется и компилятор, и интерпретатор. В этом случае для разработки и тестирования программы можно воспользоваться интерпретатором, а затем откомпилировать отлаженную программу, чтобы повысить скорость ее выполнения. Существует взаимопроникновение процессов трансляции и интерпретации: интерпретаторы могут быть компилирующими (в том числе с динамической компиляцией), а в трансляторах может требоваться интерпретация для конструкций метапрограммирования(например, длямакросов в языке ассемблера,условной компиляциив Си или дляшаблонов в C++).
4. Трансляция и интерпретация разные процессы: трансляция занимается переводом программ с одного языка на другой, а интерпретация отвечает за исполнение программ. Однако, поскольку целью трансляции как правило является подготовка программы к интерпретации, то эти процессы обычно рассматриваются вместе.
Вывод: Недостаток компилятора – трудоёмкость трансляции языков программирования, ориентированных на обработку данных сложных структур, часто заранее неизвестной или динамически меняющейся во время работы программы. Тогда в машинный код приходиться вставлять множество дополнительных проверок, анализировать наличие ресурсов операционной системы, динамически их захватывать и освобождать, формировать и обрабатывать в памяти компьютера сложные объекты, что на уровне жестко заданных машинных инструкций осуществить довольно трудно, а для задачи почти невозможно.
С помощью интерпретатора, наоборот, допустимо в любой момент остановить программу, исследовать содержимое памяти, организовать диалог с пользователем, выполнить сколь угодно сложные преобразования и при этом постоянно контролировать состояние окружающей программно - аппаратной среды, благодаря чему достигается высокая надёжность работы. Интерпретатор при выполнении каждого оператора проверяет множество характеристик операционной системы и при необходимости максимально подробно информирует разработчика о возникающих проблемах. Кроме того, интерпретатор очень удобен для использования в качестве инструмента изучения программирования, так как позволяет понять принципы работы любого отдельного оператора языка.