В мире программирования и разработки программного обеспечения существуют различные технологии и инструменты, которые способствуют эффективному созданию и исполнению кода. В данной статье мы рассмотрим три основных элемента: интерпретатор, компилятор и виртуальная машина (на примере JVM). Мы разберем их архитектуру, преимущества и недостатки, их историю, а также особенности работы с памятью.
Интерпретатор
Интерпретатор – это программа, которая выполняет исходный код, преобразуя его в машинные инструкции по мере выполнения. Интерпретатор читает исходный код, анализирует его и выполняет инструкции непосредственно, не требуя предварительной компиляции.
- Быстрое начало исполнения кода;
- Легкость отладки и настройки;
- Платформонезависимость.
- Низкая производительность по сравнению с компилятором;
- Возможность просмотра исходного кода, что снижает безопасность программы.
Компилятор – это программа, которая преобразует исходный код, написанный на одном языке программирования, в другой язык (часто машинный код), с последующим исполнением на целевой платформе. Компиляция происходит заранее, перед выполнением программы.
Он вам не Open Source / Тайная империя свободного ПО
- Высокая производительность исполняемых программ;
- Большая степень оптимизации кода;
- Увеличение безопасности программы за счет отсутствия доступа к исходному коду.
- Затраты времени на компиляцию;
- Сложность отладки и настройки;
- Платформозависимость исполняемого кода.
Виртуальная машина (JVM)
Виртуальная машина (JVM – Java Virtual Machine) – это программное обеспечение, которое эмулирует аппаратное обеспечение и позволяет исполнять байт-код (промежуточное представление исходного кода). JVM служит основой для языка Java и обеспечивает платформонезависимость, так как байт-код может быть исполнен на любой платформе с соответствующей JVM.
Архитектура JVM состоит из следующих компонентов:
- Класс-лоадер: загружает и подготавливает классы для исполнения;
- Байт-код: промежуточное представление исходного кода, полученное в результате компиляции;
- Исполнительный движок: выполняет байт-код, обеспечивая обработку исключений и оптимизацию;
- Управление памятью: управляет выделением и освобождением памяти, сбором мусора и другими аспектами памяти.
- Платформонезависимость;
- Безопасность и изоляция кода;
- Оптимизация исполнения байт-кода;
- Автоматическое управление памятью и сборка мусора.
- Некоторая потеря производительности по сравнению с нативным кодом;
- Увеличение потребления ресурсов, таких как память и процессорное время, из-за сложности архитектуры;
- Сложность настройки и оптимизации JVM для различных систем.
Работа с памятью
Работа с памятью в интерпретаторе, компиляторе и JVM имеет свои особенности:
- Интерпретатор: память выделяется динамически, по мере выполнения кода. Это может привести к увеличению потребления памяти и замедлению выполнения кода.
- Компилятор: память выделяется статически, на этапе компиляции. Это позволяет оптимизировать использование памяти и увеличить производительность исполнения кода.
- JVM: память управляется автоматически, с использованием механизмов сборки мусора и оптимизации. Это обеспечивает безопасность и устойчивость кода, но может привести к увеличению потребления ресурсов.
Интерпретатор, компилятор и виртуальная машина (JVM) являются ключевыми технологиями в разработке программного обеспечения. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки, а также особенности работы с памятью и производительностью. При выборе подходящего инструмента для разработки и исполнения кода следует учитывать следующие факторы:
Открытый и закрытый исходный код. Ошибки и ситуативные баги.
- Требуемая производительность: компиляторы обычно обеспечивают более высокую производительность по сравнению с интерпретаторами и JVM, но могут быть менее подходящими для быстрой разработки и тестирования.
- Безопасность и изоляция кода: JVM предоставляет высокий уровень безопасности и изоляции кода, в то время как интерпретаторы могут быть более уязвимыми из-за доступа к исходному коду.
- Платформонезависимость: интерпретаторы и JVM обеспечивают платформонезависимость, что позволяет исполнять код на различных системах без перекомпиляции, в то время как компиляторы требуют специальной версии исполняемого кода для каждой платформы.
- Управление памятью: JVM автоматически управляет памятью, что облегчает разработку и поддержку кода, но может привести к увеличению потребления ресурсов. В то же время, компиляторы и интерпретаторы имеют различные подходы к выделению и освобождению памяти, которые могут влиять на производительность и стабильность программы.
В конечном итоге, выбор между интерпретатором, компилятором и виртуальной машиной зависит от специфических требований проекта и предпочтений разработчиков. Важно учитывать все доступные опции и их свойства, чтобы принять обоснованное решение и создать эффективное и надежное программное обеспечение.
С учетом всех особенностей интерпретаторов, компиляторов и виртуальных машин, рассмотрим некоторые современные языки программирования и технологии, использующие каждый из этих подходов.
картинка взята из открытых источников Яндекс.Картинки
Интерпретаторы:Python: один из самых популярных языков программирования, использует интерпретатор для выполнения кода. Python применяется во множестве областей, включая веб-разработку, научные вычисления, искусственный интеллект и машинное обучение.
JavaScript: широко используется для разработки веб-приложений. Браузеры имеют встроенные интерпретаторы JavaScript, что позволяет легко выполнять код на стороне клиента.
картинка взята из открытых источников Яндекс.Картинки
Компиляторы:C и C++: языки с компиляцией, обеспечивающие высокую производительность и позволяющие писать низкоуровневый код. Они используются для создания операционных систем, драйверов, игр и другого производительного ПО.
Rust: современный компилируемый язык программирования, обеспечивающий безопасность памяти и высокую производительность. Rust становится все более популярным для системного программирования, веб-разработки и разработки встраиваемых систем.
картинка взята из открытых источников Яндекс.Картинки
Виртуальные машины:Java: один из самых популярных языков программирования, использует виртуальную машину Java (JVM) для кросс-платформенного исполнения кода. Java применяется в корпоративных приложениях, веб-разработке и мобильной разработке (Android).
Kotlin: современный язык программирования, также работающий на JVM. Kotlin становится все более популярным благодаря своей совместимости с Java, улучшенной синтаксической структурой и поддержке многоплатформенной разработки.
Как видите, разные подходы к выполнению кода обуславливают разнообразие языков программирования и технологий. Важно учитывать различия между интерпретаторами, компиляторами и виртуальными машинами, чтобы выбрать наиболее подходящий инструмент для конкретного проекта и развития ваших навыков в программировании.
Источник: dzen.ru
Компилятор и интерпретатор. В чем разница?
Да, да. Это очередной вопрос о разнице между компилятором и интерпретатором ЯП. Только ответы, которые обычно даются меня не удовлетворяют. Обычно говорят, компилятор переводит код на каком либо ЯП в исполняемый и уже при выполнении код сразу выполняется непосредственно процессором.
В случае интерпретатора, в процессе выполнения программы специальная программа интерпретатор считывает исходный код программы построчно и выполняет его. Шаг за шагом. При этом говорится, что мол компиляторы не так-то просто еще написать. Собственно вопрос вот в чем.
Если в итоге программа выполняется, то какая в сущности разница выполняется сразу машинный код, или сначала интерпретатор что-то делает с исходным кодом, а уже потом выполняет его — в итоге-то процессор выполняет такие же инструкции машинные. Какая тогда разница? Явно же не в том, что компилятор сохраняет машинный код в файл заранее, а интерпрететор нет) Ну допустим я понимаю, что при интерпретации программы с if-ами какая-то часть никогда может быть и не выполнена, а следовательно не переведена в машинный код. Но, опять же, наверное не в этом проблема, что сложно перевести все if-ы в машинный код заранее, то есть скомпилировать код. Короче, в чем еще отличия и сложности реализации компилятора в отличии от интерпретатора?
Отслеживать
11.4k 8 8 золотых знаков 42 42 серебряных знака 69 69 бронзовых знаков
задан 28 мая 2017 в 5:58
115 6 6 бронзовых знаков
Похожий вопрос: ru.stackoverflow.com/a/606948/208074
28 мая 2017 в 6:24
2 ответа 2
Сортировка: Сброс на вариант по умолчанию
- Интерпретатор не занимается генерацией машинного кода. Вместо этого он вызывает для каждой интерпретируемой команды специальную функцию (являющуюся частью кода интерпретатора), которая и делают всю работу. Компилятор же (как обычный, так и JIT) сначала генерирует машинный код, который затем скармливается процессору для непосредственного исполнения.
- Компилятор делает всю работу единожды (при сборке программы), а интерпретатор — каждый раз при чтении очередной инструкции. То есть при компилировании накладные расходы выполнения меньше, а следовательно, выше скорость работы конечного кода.
Теперь касательно сложности реализации компилятора. Интерпретатор просто берёт и выполняет очередное выражение программы; а как выполнит — тут же забывает про него (разумеется, предварительно сохранив результат). Компилятор же вынужден мыслить более глобально: тут и оптимизации, и межмодульный импорт/экспорт сущностей (ведь программа может состоять из множества файлов исходных кодов). В придачу, компилятор должен придерживаться определённых соглашений и стандартов для взаимодействия с другими инструментами (компоновщиком, к примеру); интерпретатор же является «вещью в себе», делающей всю работу самостоятельно.
Отслеживать
ответ дан 28 мая 2017 в 6:12
Arhadthedev Arhadthedev
11.4k 8 8 золотых знаков 42 42 серебряных знака 69 69 бронзовых знаков
Ну а когда интерпретатор берет и «просто выполняет очередное выражение» он же выполняет это на процессоре, то есть он «знает» как эта строка на ЯП переводится в машинный код. Почему бы тогда сразу не пройтись по коду и не записать инструкции в машинном коде и потом их уже выполнять, собственно что и делает компилятор. Какая там такая сложность в реализации компоновки той же или подключении модулей?
28 мая 2017 в 6:37
28 мая 2017 в 7:12
28 мая 2017 в 7:23
28 мая 2017 в 8:37
28 мая 2017 в 11:17
«компилятором и интерпретатором» — не совсем корректный вопрос. Вещи абсолютно разные. Компилятор — преобразует исходный код в исполняемый (машинный, который будет исполняться процессором или какой-нибудь промежуточный, который будет исполняться виртуальной исполняющей средой). Интерпретатор же исполняем исходный код.
Видите разницу ? Компилятор преобразует(компилирует), а интерпретатор исполняет(интерпретирует). Возможно вы хотели иначе поставить вопрос: в чем отличие компилируемых яп от интерпретируемых. Разница очевидна: вторые можно исполнять как есть и для это не нужно дополнительных инструментов.
Ну в общем попробую подытожить: в конечном счете да, в конечном счете мы имеем изменение состояния процессора, реального физического процессора и к этому сводится исполнение любой программы. Но различия ведь есть: 1) компилируемые языки требуют специальных инструментов (компиляторов), конечный продукт частично защищен и сложно получить исходный код, конечный продукт более компактен , так как состоит из бинарных инструкций, а не из человеко понятных — слов.
Конечный продукт исполняется быстрее — ибо он описан инструкция, которые напрямую поддерживаются целевой платформой. 2) интерпретируемый язык исполняется как есть — не требует доп. инструментов для доведения до финального состояния, не защищен — любой может украсть и изменить. Я понимаю, что написал очевидные вещи. Я просто не понимаю что вы вообще кроме этого хотите услышать.
Если про сложность, то компилятор и интерпретатор могут быть одинаково сложны в написании. Если язык сложный, то в любом случае его будет сложно разбирать на лексемы, не важно для какой цели для исполнения или компиляции. Ну лишь тот момент, что перед комплятором всегда будет стоять задача приведения инструкций к какой-то канонической, придуманной не вами форме
Отслеживать
ответ дан 28 мая 2017 в 6:25
139 9 9 бронзовых знаков
Ну если упростить, то я не понимаю в чем сложность реализовать компилятор, когда реализован интерпретатор, при очевидном преимуществе в скорости выполнения скомпилированной программы? И как это интерпретируемый язык не требует дополнительных инструментов? А интерпретатор?) Как по мне, так наоборот, это скомпилированная программа не требует дополнительных инструментов. Ну это если говорить о этапе выполнения программы.
Источник: ru.stackoverflow.com
Компилятор VS интерпретатор: ключевые отличия
Интерпретаторы и компиляторы отвечают за преобразование языка программирования или сценариев (язык высокого уровня) в машинный код. Но если обе программы делают одно и то же, чем они различаются? Давайте разберемся.
Компилятор
Что такое компилятор?
Компилятор — это компьютерная программа, которая переводит компьютерный код с одного языка программирования на другой. Компилятор берет программу целиком и преобразует ее в исполняемый компьютерный код. Для этого требуется целая программа, так как компьютер понимает только то, что написано двоичным кодом. Задача компилятора — преобразовать исполняемую программу в машинный код, который и распознается компьютером. Примерами скомпилированных языков программирования являются C и C++.
Компилятор в основном используется для программ, которые переводят исходный код с языка программирования высокого уровня на язык программирования более низкого уровня.
Компилятор способен выполнять многие или даже все операции: предварительную обработку данных, парсинг, семантический анализ, преобразование входных программ в промежуточное представление, оптимизацию и генерацию кода.
Интерпретатор
Что такое интерпретатор?
Интерпретатор — это компьютерная программа, которая преобразует каждый программный оператор высокого уровня в машинный код. Сюда входят исходный код, предварительно скомпилированный код и сценарии.
Интерпретатор представляет собой машинную программу, которая непосредственно выполняет набор инструкций без их компиляции. Примерами интерпретируемых языков являются Perl, Python и Matlab.
- И компилятор, и интерпретатор выполняют одну и ту же работу — преобразовывают язык программирования высокого уровня в машинный код. Однако компилятор преобразовывает исходный материал в машинный код перед запуском программы. Интерпретатор выполняет эту функцию при ее запуске.
Как это работает?
Сначала компилятор создает программу. Он анализирует все операторы языка, чтобы проверить, правильны они или нет. Если компилятор найдет какую-нибудь ошибку, он выдаст соответствующее сообщение. Если же он не обнаружит никаких ошибок, то преобразует исходный код в машинный. Компилятор связывает различные кодовые файлы в программы, которые можно запустить (например, формата .exe).
После этого запускается программа.
Интерпретатор создает программу. Он не связывает файлы и не генерирует машинный код. Происходит построчное выполнение исходных операторов во время исполнения программы.
Преимущества и недостатки
Преимущества компилятора
- Программный код уже переведен в машинный, и, следовательно, требуется меньше времени на его исполнение.
- Файлы .exe выполняются быстрее, чем исходный код. Объектные программы сохраняются и могут быть запущены в любое время.
- Объектные программы пользователю сложнее изменить, чем исходный код.
- Компилятор проверяет исходный код на наличие синтаксических ошибок во время компиляции.
Недостатки компилятора
- Поскольку переводится вся программа, она использует гораздо больше памяти компьютера.
- При работе с компилятором невозможно изменить программу, не вернувшись к исходному коду.
- Необходимо создавать объектную программу перед окончательным исполняемым файлом. Это может занять много времени.
- Исходный код должен быть на 100% верным для создания исполняемого файла.
Преимущества интерпретатора
- Интерпретатор значительно облегчает работу с исходным кодом.
- Он переводит по одной инструкции за раз, поэтому использует минимальный объем памяти.
- Интерпретатор может связать сообщения об ошибках с выполняемой инструкцией, что может оказаться полезным в процессе отладки.
Недостатки интерпретатора
- Каждый раз, когда программа выполняется, тратится время на интерпретацию, из-за чего затягивается время исполнения.
- Интерпретируемые программы могут выполняться только на компьютерах, на которых имеются соответствующие интерпретаторы.
Различия
Рассмотрим основные различия между компилятором и интерпретатором
Источник: codengineering.net