Interpreti a kompilátoři: Co jsou a jak se liší?

Zdrojový kód programovacích jazyků na vysoké úrovni jako PHP, Swift a JavaScript vypadá trochu jako přirozený jazyk. V takovém kódu uvidíte anglická slova a budete schopni porozumět některým jeho funkcím, i když neznáte samotný jazyk. Ale takový zdrojový kód musí být ve strojově čitelném formátu, aby počítač mohl spustit konečný program.

K tomu potřebuje stroj prostředníka, který přeloží váš kód do něčeho, co dokáže zpracovat. Tímto prostředníkem může být interpret, kompilátor nebo assembler. Všichni dělají podobnou věc: překládají zdrojový kód z formy čitelné pro člověka do podoby čitelné strojově. Ale jak to dělají, je úplně jiné.

Co je to tlumočník?

Interpret čte každý řádek kódu, jeden po druhém, a provádí jej okamžitě za běhu. Interpret nečeká, až se celý zdrojový kód převede na strojový kód, než jej odešle do CPU. Místo toho převádí každý řádek kódu na bajtový kód specifický pro interpreta a provádí každou instrukci tak, jak je přeložena. Zatímco úloha provádění závisí přímo na interpretu, CPU pohání interpret sám.

Protože analyzuje a spouští každý řádek najednou, je tento proces často relativně pomalejší. S ohledem na to lze chyby v interpretovaných programovacích jazycích snadno rozpoznat, protože poskytují okamžitou zpětnou vazbu pro každý řádek kódu.

Nevýhodou tohoto chování je však to, že chyba při běhu zhroutí program během provádění, což má za následek špatnou uživatelskou zkušenost, zejména pokud váš projekt nemá dostatečné testování.

Co je to kompilátor?

Kompilátor přečte váš zdrojový kód a přeloží jej do strojově čitelného spustitelného souboru. Na rozdíl od interpretu čte celý zdrojový kód najednou a generuje strojový kód pro pozdější zpracování CPU. Protože kompilátor provede tento úkol pouze jednou, jsou kompilované programy obvykle rychlejší a efektivnější z hlediska paměti.

Kompilátor však nepočítá s chybami za běhu. Místo toho označí určité chyby v době kompilace, což je obvykle lepší. Tento typ chyby se objeví během vývoje, nikoli při spuštění programu. Mějte však na paměti, že chyby za běhu jsou stále možné, dokonce i v kompilovaných programech.

Klíčové rozdíly

Interprety a kompilátory jsou společné, takže je užitečné znát klíčové rozdíly mezi nimi.

Provádění kódu: Vstupní a výstupní zpracování

Interpret může pouze shromažďovat, překládat a provádět každý vstup na řádek. Spouští každý řádek zdrojového kódu postupně, jak přichází, a konečný výstup závisí na tom, co každý řádek vypíše během provádění.

Kompilátor sbalí celý zdrojový kód a přeloží jej pouze jednou. Vezme tedy celý váš zdrojový kód jako vstup, který převede a odešle do CPU, aby získal výstup.

Ladění a sledovatelnost chyb

U interpretovaného kódu jsou chyby lépe dohledatelné, protože je interpret může nahlásit přímým odkazem na původní zdroj. Jakmile však dojde k chybě v kterémkoli okamžiku provádění, překladač se zastaví. Takže chyby ladění mohou být trochu náročné, protože je musíte reprodukovat za běhu. Může se to ještě zhoršit, pokud dojde k nedostatečnému protokolování za běhu.

Na druhou stranu, run-time chyby v kompilovaném jazyce může být obtížnější vysledovat, protože neexistuje žádný interpret, který by o nich informoval. Ale chyby, které objevíte v době kompilace, se obvykle snáze vypořádají, protože je kompilátor důsledně identifikuje.

Většina kompilovaných jazyků má také mechanismus pro zjišťování nepoužívaných proměnných, typové nekompatibility a chybné syntaxe, čímž se těmto druhům chyb brzy zabrání.

Výkon a rychlost

Jak se očekávalo, kompilátor pomáhá stroji spouštět programový kód rychleji, protože CPU zpracovává kód pouze jednou. To neplatí pro tlumočníky, kteří překládají každý řádek za běhu.

I když existují principy programování, které můžete použít pro optimalizaci interpretovaného kódu bude interpret stále trávit čas analýzou a prováděním každého řádku, než přejde na další. K urychlení překladu jazyků jsou však k dispozici pomocníci kompilátoru.

Například prohlížeč Chrome zpracovává JavaScript pomocí enginu V8; toto běží na kompilátoru Just-In-Time (JIT). Modul Pyinstaller je dalším pomocníkem, který sbalí a zkompiluje skript Python do spustitelného balíčku.

I když jsou tito pomocníci užiteční pro sdružování interpretovaného jazyka do kompilátoru, nic to nemění na skutečnosti, že základní překladač je stále překladač.

Využití paměti

Chování využití paměti interpretem a kompilátorem je relativní a často závisí na zdrojovém kódu a dalších faktorech. Zatímco někteří programátoři tvrdí, že dělení kódu v interpretech snižuje využití paměti, interpreti také zaznamenávají agregované využití paměti.

Například, když zkoumáte profil využití paměti vašeho kódu Python, množství paměti, které spotřebovává, vás může překvapit.

Obecně řečeno, kompilované programy vyžadují méně paměti za běhu. Vzhledem k tomu, že předem převádějí celý zdrojový kód do strojově čitelného kódu, dávají CPU méně práce. To je na rozdíl od interpretů, které překládají kód pouze za běhu.

Podpora programovacích jazyků

Interpret a kompilátor mají spravedlivý podíl distribuce programovacích jazyků. Některé populární kompilované jazyky zahrnují C, C#, Rust a Golang. Oblíbené jsou také interpretované jazyky, mezi nimi Python, JavaScript a PHP.

Více programátorů dává přednost interpretovaným jazykům. Zatímco JavaScript a Python používají tlumočníky, jedná se o dva celkově nejžádanější jazyky 2023 Stack Overflow Developer Survey. Rust a C# představují sestavené skupiny na páté a šesté pozici.

Kde září tlumočené jazyky

Tlumočníci září v těchto oblastech:

• Umožňují snadné sledování chyb, protože interpret provádí každý řádek kódu samostatně.
• Často je rychlejší dosáhnout minimálního životaschopného produktu dříve s interpretovanými jazyky, protože mají méně složité syntaxe ve srovnání s kompilovanými jazyky.
• Na rozdíl od staticky typovaných kompilovaných jazyků používají interpretované jazyky dynamické psaní, což snižuje složitost kódu a zlepšuje čitelnost.

Kde vítězí kompilované jazyky

A co kompilátory? Zde je několik aspektů, které jejich jazyky vykazují určitou sílu:

• Kompilované jazyky jsou obvykle rychlejší při provádění a vyžadují méně paměti za běhu, protože překlad kódu probíhá pouze jednou předem.
• Spuštění po kompilaci pomáhá při včasné detekci chyb. Kompilátor zajistí, že nasazení selže, jakmile dojde k chybě. To je lepší než zachycování chyb za běhu.
• Přestože jsou kompilované jazyky staticky typované, jasně definují záměry proměnných a funkcí, díky čemuž jsou dokumentovány.

Výběr správného překladatele pro váš projekt

Jak jste viděli, kompilátor a interpret mají své oblasti, ve kterých vynikají. Zatímco někteří programátoři tvrdí, že kompilované jazyky jsou celkově rychlejší a lepší, jiní tvrdí, že výkon závisí na struktuře kódu a platformě.

Ale co je důležitější, váš výběr překladatele by měl kromě jejich technických mechanismů záviset také na několika dalších faktorech. Snadnost učení, komunita a záměr projektu patří mezi faktory, které je třeba vzít v úvahu při výběru mezi interpretovanými a kompilovanými jazyky.