Основные принципы программирования: компилируемые и интерпретируемые языки
Авторизуйтесь
Основные принципы программирования: компилируемые и интерпретируемые языки
Как и в предыдущей статье этого цикла, я хочу обратить ваше внимание на ключевые принципы программирования, которые влияют на всё то, что мы делаем, но с которыми мы редко сталкиваемся напрямую и поэтому не до конца их понимаем. Тема сегодняшней статьи — компилируемые и интерпретируемые языки.
Будучи разработчиками, мы часто сталкиваемся с такими понятиями, как компилятор и интерпретатор, но я считаю, что многие не совсем понимают, что они означают. Между тем, компиляция и интерпретация — это основы работы всех языков программирования. Давайте взглянем на то, как на самом деле устроены эти понятия.
Вступление
Мы полагаемся на такие инструменты, как компиляция и интерпретация, чтобы преобразовать наш код в форму, понятную компьютеру. Код может быть исполнен нативно, в операционной системе после конвертации в машинный (путём компиляции) или же исполняться построчно другой программой, которая делает это вместо ОС (интерпретатор).
Компилируемый язык — это такой язык, что программа, будучи скомпилированной, содержит инструкции целевой машины; этот машинный код непонятен людям. Интерпретируемый же язык — это такой, в котором инструкции не исполняются целевой машиной, а считываются и исполняются другой программой (которая обычно написана на языке целевой машины). Как у компиляции, так и у интерпретации есть свои плюсы и минусы, и именно это мы и обсудим.
Прежде чем мы продолжим, стоит отметить, что многие языки программирования имеют как компилируемую, так и интерпретируемую версии, поэтому классифицировать их затруднительно. Тем не менее, чтобы не усложнять, в дальнейшем я буду разделять компилируемые и интерпретируемые языки.
Компилируемые языки
Главное преимущество компилируемых языков — это скорость исполнения. Поскольку они конвертируются в машинный код, они работают гораздо быстрее и эффективнее, нежели интерпретируемые, особенно если учесть сложность утверждений некоторых современных скриптовых интерпретируемых языков.
Низкоуровневые языки как правило являются компилируемыми, поскольку эффективность обычно ставится выше кроссплатформенности. Кроме того, компилируемые языки дают разработчику гораздо больше возможностей в плане контроля аппаратного обеспечения, например, управления памятью и использованием процессора. Примерами компилируемых языков являются C, C++, Erlang, Haskell и более современные языки, такие как Rust и Go.
Проблемы компилируемых языков, в общем-то, очевидны. Для запуска программы, написаной на компилируемом языке, её сперва нужно скомпилировать. Это не только лишний шаг, но и значительное усложнение отладки, ведь для тестирования любого изменения программу нужно компилировать заново. Кроме того, компилируемые языки являются платформо-зависимыми, поскольку машинный код зависит от машины, на которой компилируется и исполняется программа.
Интерпретируемые языки
В отличие от компилируемых языков, интерпретируемым для исполнения программы не нужен машинный код; вместо этого программу построчно исполнят интерпретаторы. Раньше процесс интерпретации занимал очень много времени, но с приходом таких технологий, как JIT-компиляция, разрыв между компилируемыми и интерпретируемыми языками сокращается. Примерами интерпретируемых языков являются PHP, Perl, Ruby и Python. Вот некоторые из концептов, которые стали проще благодаря интерпретируемым языкам:
Основным недостатком интерпретируемых языком является их невысокая скорость исполнения. Тем не менее, JIT-компиляция позволяет ускорить процесс благодаря переводу часто используемых последовательностей инструкции в машинный код.
Бонус: байткод-языки
В байткод-языке сперва происходит компиляция программы из человекочитаемого языка в байткод. Байткод — это набор инструкций, созданный для эффективного исполнения интерпретатором и состоящий из компактных числовых кодов, констант и ссылок на память. С этого момента байткод передаётся в виртуальную машину, которая затем интерпретирует код также, как и обычный интерпретатор.
При компиляции кода в байткод происходит задержка, но дальнейшая скорость исполнения значительно возрастает в силу оптимизации байткода. Кроме того, байткод-языки являются платформо-независимыми, превосходя при этом по скорости интерпретируемые. Для них также доступна JIT-компиляция.
Заключение
Многие языки в наши дни имеют как компилируемые, так и интерпретируемые реализации, сводя разницу между ними на нет. У каждого вида исполнения кода есть преимущества и недостатки.
Вкратце, компилируемые языки являются самыми эффективными, поскольку они исполняются как машинный код и позволяют использовать аппаратное обеспечение системы. Однако это вводит дополнительные ограничение на написание кода и делает его платформо-зависимым. Интерпретируемые же языки не зависят от платформы и позволяют использовать такие техники динамического программирования, как метапрограммирование. Тем не менее, в скорости исполнения они значительно уступают компилируемым языкам.
Байткод-языки, в свою очередь, пытаются использовать сильные стороны обоих видов языков, и у них это неплохо получается.
Чем отличаются компилируемые и интерпретируемые языки программирования?
Компилировать или нет? Ответить на этот вопрос почти невозможно. Если вы хотите научиться программировать в профессиональных целях, тогда хорошей идеей будет присмотреться к тому, что используют другие.
Что такое компилируемый язык программирования?
Приведенная выше команда превращает код из формата, удобного для восприятия человеком, в машинный код, который может выполнить компьютер. gcc сам является скомпилированной программой ( компилятор gnu c ).
Скомпилированную программу можно выполнить, просто запустив имя программы следующим образом:
Преимущества использования компилятора заключаются в том, что он обычно работает быстрее, чем интерпретируемый код, так как ему не нужно обрабатывать код « на лету » во время работы приложения.
Кроме этого, скомпилированная программа будет проверена на наличие ошибок во время компиляции. Если есть команды, которые не понравились компилятору, то о них будет сообщено. Это позволяет исправлять все ошибки перед запуском программы.
Но то, что программа скомпилирована успешно, еще не означает, что она будет работать так, как вы ожидаете. Поэтому все равно нужно протестировать приложение.
Что такое интерпретируемый язык?
Для выполнения кода нужно его компилировать сначала. Вместо этого я могу просто запустить следующую команду:
Приведенный выше код не нужно компилировать. Но необходимо, чтобы python был установлен на компьютере, на котором будет работать скрипт.
Интерпретатор python принимает удобный для восприятия человеком код и превращает его в промежуточное « состояние », прежде чем сформировать то, что может прочитать ПК. Все это происходит за кадром, и пользователь увидит только слова « hello world ».
Принято считать, что интерпретируемый код будет работать медленнее, чем скомпилированный код, потому что он должен проходить этап преобразования кода в отличие от скомпилированный кода, который просто выполняется.
Еще одно преимущество заключается в том, что код всегда доступен для чтения, и его можно легко изменить. В случае со скомпилированным кодом нужно найти, где находится код, изменить его, скомпилировать и заново запустить программу.
В случае использования интерпретируемого кода вы открываете программу, меняете ее, и она готова к работе.
Так какой же язык использовать?
Сомневаюсь, что выбор языка программирования для изучения будет определен тем, что вы узнали, какие языки являются компилируемыми.
Дайте знать, что вы думаете по данной теме в комментариях. За комментарии, лайки, отклики, подписки, дизлайки низкий вам поклон!
Пожалуйста, оставляйте ваши отзывы по текущей теме статьи. За комментарии, дизлайки, отклики, подписки, лайки огромное вам спасибо!
Компилируемый язык программирования
Компилируемый язык программирования — язык программирования, исходный код которого преобразуется компилятором в машинный код и записывается в файл, с особым заголовком и/или расширением, для последующей идентификации этого файла, как исполняемого, операционной системой (в отличие от интерпретируемых языков программирования, чьи программы выполняются программой-интерпретатором).
Классификация языков программирования на компилируемые и интерпретируемые, является неточной и весьма условной, поскольку для любого языка программирования может быть создан как компилятор, так и интерпретатор. И, в действительности, существует множество языков, инструментарий которых включает в себя и компилятор, и интерпретатор (напр. Ch и CINT [1] для C или Lisp). Кроме того, существуют реализации языков, которые компилируют исходный текст программы в байт-код, который затем либо интерпретируется, либо выполняется т. н. JIT-компилятором. Это привносит ещё больше неясности в вопрос о том, где именно должна быть проведена граница между компилируемым языком и языком интерпретируемым.
Языки программирования принято разделять на компилируемые и интерпретируемые в силу типичных различий:
Содержание
Применение
Компилируемые языки обычно позволяют получить более быструю и, возможно, более компактную программу, и поэтому применяются для создания часто используемых программ.
Компилируемые языки программирования
Следующие языки принято считать компилируемыми:
Примечания
Ссылки
 |
Полезное
Смотреть что такое «Компилируемый язык программирования» в других словарях:
Язык программирования Си — Си Семантика: процедурный Тип исполнения: компилируемый Появился в: 1969 73 г. Автор(ы): Кен Томпсон, Денис Ритчи Типизация данных: статическая Основные реализации … Википедия
Язык программирования C — Си Семантика: процедурный Тип исполнения: компилируемый Появился в: 1969 73 г. Автор(ы): Кен Томпсон, Денис Ритчи Типизация данных: статическая Основные реализации … Википедия
Go (язык программирования) — О языке программирования, появившемся в 2003 году, см.: Go! (язык программирования) Go Класс языка: компилируемый, многопоточный, императивный, структурированный Появился в: 2009 г … Википедия
Си (язык программирования) — У этого термина существуют и другие значения, см. Си. Запрос «Язык программирования Си» перенаправляется сюда; см. также другие значения. Си Класс языка: процедурный Тип исполнения: компилируемый Появился в: 1969 1973 Автор( … Википедия
Ада (язык программирования) — У этого термина существуют и другие значения, см. Ада. Ада Семантика: мультипарадигменный: конкурентное, обобщённое, императивное, объектно ориентированное, распределённое программирование Тип исполнения: компилируемый Появился в: 1980 … Википедия
Oz (язык программирования) — Oz Семантика: функциональный, процедурный, декларативный, объектно ориентированный, вычисления с ограничениями, Н модели, параллельные вычисления Тип исполнения: компилируемый Появился в: 1991 Автор(ы): Gert Smolka his students Релиз … Википедия
Джулия (язык программирования) — У этого термина существуют и другие значения, см. Джулия. Джулия Класс языка: процедурный Тип исполнения: компилируемый (JIT) Появился в: 2009 Автор(ы): Стефан Карпински, Джефф Безансон, Вирал Шах … Википедия
Cyclone (язык программирования) — У этого термина существуют и другие значения, см. Cyclone. Cyclone Семантика: процедурный … Википедия
Леда (язык программирования) — У этого термина существуют и другие значения, см. Леда (значения). Леда (Leda) мультипарадигмальный язык программирования, спроектированный Тимоти Баддом. Язык Leda исходно создавался с целью совмещения императивного программирования, объектно… … Википедия
ABC (язык программирования) — ABC Класс языка: императивный, процедурный, структурный Тип исполнения: интерпретируемый, компилируемый Появился в: 1987 Автор(ы): Leo Geurts, Lambert Meertens ( … Википедия
Что такое компилируемые и интерпретируемые языки?
Будучи разработчиками, мы часто сталкиваемся с такими понятиями, как компилятор и интерпретатор, но я считаю, что многие не совсем понимают, что они означают. Между тем, компиляция и интерпретация — это основы работы всех языков программирования. Давайте взглянем на то, как на самом деле устроены эти понятия.
Что нужно знать?
Компилируемый язык — это такой язык, что программа, будучи скомпилированной, содержит инструкции целевой машины; этот машинный код непонятен людям. Интерпретируемый же язык — это такой, в котором инструкции не исполняются целевой машиной, а считываются и исполняются другой программой (которая обычно написана на языке целевой машины). Как у компиляции, так и у интерпретации есть свои плюсы и минусы, и именно это мы и обсудим.
Прежде чем мы продолжим, обязательно стоит отметить, что многие языки программирования имеют как компилируемую, так и интерпретируемую версии, поэтому классифицировать их затруднительно. Тем не менее, чтобы не усложнять, в дальнейшем я буду разделять компилируемые и интерпретируемые языки.
Компилируемые языки
Главное преимущество компилируемых языков — это скорость исполнения. Поскольку они конвертируются в машинный код, они работают гораздо быстрее и эффективнее, нежели интерпретируемые, особенно если учесть сложность утверждений некоторых современных скриптовых интерпретируемых языков.
Низкоуровневые языки как правило являются компилируемыми, поскольку эффективность обычно ставится выше кроссплатформенности. Кроме того, компилируемые языки дают разработчику гораздо больше возможностей в плане контроля аппаратного обеспечения, например, управления памятью и использованием процессора. Примерами компилируемых языков являются C, C++, Erlang, Haskell и более современные языки, такие как Rust и Go.
Проблемы компилируемых языков, в общем-то, очевидны. Для запуска программы, написаной на компилируемом языке, её сперва нужно скомпилировать. Это не только лишний шаг, но и значительное усложнение отладки, ведь для тестирования любого изменения программу нужно компилировать заново. Кроме того, компилируемые языки являются платформо-зависимыми, поскольку машинный код зависит от машины, на которой компилируется и исполняется программа.
Выше приведен простой пример программы, написанной на языке программирования C. Как я говорил выше, чтобы выполнить код, его необходимо запустить с помощью компилятора. Для этого я использую следующую команду Linux:
Приведенная выше команда превращает код из формата, удобного для восприятия человеком, в машинный код, который может выполнить компьютер. gcc сам является скомпилированной программой (компилятор gnu c).
Скомпилированную программу можно выполнить, просто запустив имя программы следующим образом:
Интерпретируемые языки
В отличие от компилируемых языков, интерпретируемым для исполнения программы не нужен машинный код; вместо этого программу построчно исполнят интерпретаторы. Раньше процесс интерпретации занимал очень много времени, но с приходом таких технологий, как JIT-компиляция, разрыв между компилируемыми и интерпретируемыми языками сокращается. Примерами интерпретируемых языков являются PHP, Perl, Ruby и Python. Вот некоторые из концептов, которые стали проще благодаря интерпретируемым языкам:
Основным недостатком интерпретируемых языков является их невысокая скорость исполнения. Тем не менее, JIT-компиляция позволяет ускорить процесс благодаря переводу часто используемых последовательностей инструкции в машинный код.
Приведенный выше код представляет собой программу на языке python, которая отображает слова «hello world».
Для выполнения кода его нужно компилировать сначала. Вместо этого я могу просто запустить следующую команду:
Приведенный выше код не нужно компилировать. Но необходимо, чтобы python был установлен на компьютере, на котором будет работать ваш код/скрипт.
Так какой же язык использовать?
Сомневаюсь, что выбор языка программирования для изучения будет определен тем, что вы узнали, какие языки являются компилируемыми.
Изучайте то, что вам интересно. Ведь не все так просто и каждый язык используется для своих задач. Но если вы совсем новичок, то лучшим выбором для вас будет Python — на нем можно сделать все что угодно — начиная от программы, которая выводит «hello world», заканчивая сложнейшими сайтами.
Надеюсь, после прочтения этой статьи, вам стало понятно, что такое компилируемые и интерпретируемые языки.
Помните, теория без практики ничего не стоит — всем спасибо за внимание!
Это скрипт или программа? Как их отличать и зачем
Немного матчасти для тех, кто хочет глубже понимать программирование
⚠️ Минутка матчасти! Эта статья создана для расширения кругозора и повышения разрешения в мире компьютерных технологий. В ней мало практической пользы кроме развития вашего интеллекта.
Здесь мы говорим о двух типах компьютерных языков: условно говоря, языков скриптования (интерпретируемые языки) и языков программирования (компилируемые языки). Это деление — не самое верное и не самое полное с точки зрения опытных программистов, но статья рассчитана на тех, кто только начинает.
Скриптовые, или интерпретируемые, языки
Обычно примеры кода в наших статьях работают по такому принципу:
Браузер берёт наш код, проверяет его на ошибки и, если ошибок нет, — выполняет команды по очереди в нужной последовательности. Или даже выполняет без проверки, а если в процессе появится ошибка — остановится.
Чтобы такие скрипты работали, нужна какая-то программа, которая будет выполнять команды скрипта, — их называют интерпретаторами. В нашем случае это браузер: Chrome, Safari, Firefox, Яндекс-браузер и т. д. Отсюда и название — интерпретируемые языки.
Пример скриптового языка, который вы уже знаете, — JavaScript. На скриншоте ниже он вписан внутрь веб-страницы. Сам код из одной строки прописан между тегами : браузер будет рисовать страницу, в какой-то момент увидит этот скрипт, выполнит его и пойдёт дальше рисовать страницу.
Ещё один популярный пример интерпретируемого языка — Python. Он работает по тому же принципу, только вместо браузера Python использует собственный интерпретатор команд. Когда мы в среде разработки запускаем скрипт на питоне, то интерпретатор шаг за шагом выполняет команды.
👉 В интерпретируемых языках сам скрипт — это и есть готовая программа, но для её запуска и работы нужен внешний интерпретатор, который выполнит команды. Без интерпретатора скрипт не запустится.
Программные, или компилируемые, языки и машинный код
Другой подход к разработке: программные, или компилируемые, языки. Они устроены так: программист пишет исходный код программы, а потом прогоняет её через компилятор. Компилятор берёт исходный код целиком, анализирует его и создаёт машинный код.
Компиляция — это превращение программного кода в исполняемый код для процессора: на входе было то, что могли прочитать вы, а на выходе — то, что может прочитать и исполнить компьютер. Если скрипт — это сценарий для актёра на сцене, то компиляция — это отснятый фильм на киноленте.
Машинный код — последовательность байтов, которая даёт инструкции напрямую процессору. Для человека такой код выглядит как просто набор знаков, но компьютер его понимает.
Чтобы вы понимали, чем исходный код отличается от машинного, держите пример. Вот исходный код на Swift, который выводит сообщение «Hello, world»:
А вот так выглядит фрагмент машинного кода, который получился после работы компилятора:
Как так получилось: компьютер взял исходный код из двух строк и преобразовал его в набор символов на несколько тысяч строк. Размер машинного кода вырос за счёт того, что компилятор добавил в него много нужных и обязательных функций: научил выводить сообщения на экран, рассказал, как обращаться к памяти и что делать после запуска. Кода стало больше, зато теперь он работает без посторонней помощи.
Примеры компилируемых языков: С, С++, Pascal, Swift и ещё десятки других. Ассемблер, кстати, тоже компилируемый язык — процессор не умеет понимать его исходный код без посторонней помощи.
👉 Результат работы компилятора — самостоятельная программа в виде машинного кода, которая потом может работать сама, без компилятора. Один раз скомпилировал — и потом можно запускать её самостоятельно, без внешних программ.
Особенности компилируемых языков
У машинного кода есть один недостаток: он работает только с определёнными процессорами и компьютерами. Если программа написана для Виндоус, запустить на макбуке без специальных ухищрений не получится. Программа для телефона на компьютере заработает только при особых условиях — например, поддержка приложений Android появилась только в Windows 11, а приложения iOS научили запускаться на MacOS только в 2020 году.
Дело в том, что у разных компьютеров разный тип процессора, а машинный код знает, как работать только со своим типом. Чтобы запустить приложение iOS на Mac OS, операционка должна «обернуть» приложение в эмулятор мобильного устройства, и только потом — запустить.
Снова про снобизм
Некоторые любители программных языков считают скриптовиков ненастоящими программистами. Мол, они пишут программы, которые сами по себе не работают и которым нужен интерпретатор. Если вы такое слышите, то знайте, что перед вами — программист-сноб.
Настоящие разработчики знают, что главное — решить задачу. Если она скриптом решается лучше, чем машинным кодом, значит, в этой ситуации лучше сработает скрипт, и наоборот.