Tlmočníci a kompilátori: Čo sú a ako sa líšia?

Zdrojový kód programovacích jazykov na vysokej úrovni ako PHP, Swift a JavaScript vyzerá trochu ako prirodzený jazyk. V takomto kóde uvidíte anglické slová a budete schopní porozumieť niektorým jeho funkciám, aj keď nepoznáte samotný jazyk. Ale takýto zdrojový kód musí byť v strojovo čitateľnom formáte, aby počítač mohol spustiť konečný program.

Na to potrebuje stroj sprostredkovateľa, ktorý preloží váš kód na niečo, čo dokáže spracovať. Týmto sprostredkovateľom môže byť tlmočník, kompilátor alebo assembler. Všetci robia podobnú vec: prekladajú zdrojový kód z ľudsky čitateľnej formy do strojovo čitateľnej. Ale ako to robia, je úplne iné.

Čo je to tlmočník?

Tlmočník číta každý riadok kódu, jeden po druhom, a vykoná ho okamžite za behu. Tlmočník nečaká, kým sa celý zdrojový kód skonvertuje na strojový kód, kým ho odošle do CPU. Namiesto toho konvertuje každý riadok kódu na bajtový kód špecifický pre interpreta a vykoná každú inštrukciu, keď sa preloží. Zatiaľ čo vykonávacia úloha závisí priamo od tlmočníka, CPU napája tlmočník sám.

Keďže analyzuje a spúšťa každý riadok naraz, proces je často relatívne pomalší. S ohľadom na to je ľahké zistiť chyby v interpretovaných programovacích jazykoch, pretože poskytujú okamžitú spätnú väzbu pre každý riadok kódu.

Nevýhodou tohto správania je však to, že chyba behu zrúti program počas vykonávania, čo má za následok zlú používateľskú skúsenosť, najmä ak vášmu projektu chýba primerané testovanie.

Čo je to kompilátor?

Kompilátor prečíta váš zdrojový kód a preloží ho do strojom čitateľného spustiteľného súboru. Na rozdiel od tlmočníka načíta celý zdrojový kód jedným ťahom a generuje strojový kód na neskoršie spracovanie procesorom. Keďže kompilátor vykoná túto úlohu iba raz, skompilované programy sú zvyčajne rýchlejšie a pamäťovo efektívnejšie.

Kompilátor však neberie do úvahy chyby spustenia. Namiesto toho označí určité chyby v čase kompilácie, čo je zvyčajne lepšie. Tento typ chyby sa objaví počas vývoja, nie pri spustení programu. Majte však na pamäti, že chyby pri spustení sú stále možné, dokonca aj v kompilovaných programoch.

Kľúčové rozdiely

Tlmočníci a kompilátory sú bežné, takže je užitočné poznať kľúčové rozdiely medzi nimi.

Spustenie kódu: Vstupné a výstupné spracovanie

Tlmočník môže iba zhromažďovať, prekladať a vykonávať každý vstup na riadok. Spúšťa každý riadok zdrojového kódu postupne, ako prichádza, a konečný výstup závisí od toho, čo každý riadok vypíše počas vykonávania.

Kompilátor zbalí celý zdrojový kód a preloží ho iba raz. Takže berie celý váš zdrojový kód ako vstup, ktorý skonvertuje a odošle do CPU, aby získal výstup.

Ladenie a sledovateľnosť chýb

V prípade interpretovaného kódu sú chyby vysledovateľnejšie, pretože ich interpret môže nahlásiť priamym odkazom na pôvodný zdroj. Keď sa však v ktoromkoľvek bode počas vykonávania vyskytne chyba, tlmočník sa zastaví. Takže chyby ladenia môžu byť trochu náročné, pretože ich musíte reprodukovať za behu. Môže sa to ešte zhoršiť, ak dôjde k nedostatočnému zaznamenávaniu času spustenia.

Na druhej strane, run-time chyby v kompilovanom jazyku môžu byť ťažšie vysledovateľné, pretože neexistuje žiadny tlmočník, ktorý by o nich informoval. Ale chyby, ktoré objavíte počas kompilácie, sa zvyčajne ľahšie rieši, pretože kompilátor ich bude dôsledne identifikovať.

Väčšina kompilovaných jazykov má tiež mechanizmus na zisťovanie nepoužívaných premenných, typovej nekompatibility a chybnej syntaxe, čím sa predchádza týmto typom chýb hneď na začiatku.

Výkon a rýchlosť

Ako sa očakávalo, kompilátor pomáha stroju spustiť programový kód rýchlejšie, pretože CPU spracuje kód iba raz. To neplatí pre tlmočníkov, ktorí prekladajú každý riadok za behu.

Hoci existujú princípy programovania, ktoré môžete použiť na optimalizáciu interpretovaného kódu bude tlmočník stále tráviť čas analýzou a vykonaním každého riadku pred prechodom na ďalší. Na zrýchlenie interpretovaných jazykov sú však k dispozícii pomocníci kompilátora.

Napríklad prehliadač Chrome spracováva JavaScript pomocou motora V8; toto beží na kompilátore Just-In-Time (JIT). Modul Pyinstaller je ďalším pomocníkom, ktorý spája a skompiluje skript Python do spustiteľného balíka.

Aj keď sú títo pomocníci užitoční na spojenie interpretovaného jazyka do kompilátora, nič to nemení na skutočnosti, že základný prekladateľ je stále tlmočník.

Využitie pamäte

Správanie tlmočníka a kompilátora pri využívaní pamäte je relatívne a často závisí od zdrojového kódu a iných faktorov. Zatiaľ čo niektorí programátori tvrdia, že delenie kódu v tlmočníkoch znižuje využitie pamäte, tlmočníci zaznamenávajú aj agregované využitie pamäte.

Napríklad, keď skúmate profil využitia pamäte vášho kódu Python, množstvo pamäte, ktorú spotrebuje, vás môže prekvapiť.

Vo všeobecnosti však skompilované programy vyžadujú menej pamäte za chodu. Keďže vopred konvertujú celý zdrojový kód na strojovo čitateľný kód, dávajú CPU menej práce. To je na rozdiel od tlmočníkov, ktorí prekladajú kód iba za behu.

Podpora programovacieho jazyka

Tlmočník a kompilátor majú primeraný podiel distribúcia programovacích jazykov. Niektoré populárne kompilované jazyky zahŕňajú C, C#, Rust a Golang. Interpretované jazyky sú tiež populárne, medzi nimi Python, JavaScript a PHP.

Viac programátorov má tendenciu uprednostňovať interpretované jazyky. Zatiaľ čo JavaScript a Python používajú tlmočníkov, sú to dva celkovo najžiadanejšie jazyky Prieskum vývojárov pretečenia zásobníka 2023. Rust a C# predstavujú zostavené skupiny na piatej a šiestej pozícii.

Kde žiaria interpretované jazyky

Tlmočníci žiaria v týchto oblastiach:

• Umožňujú jednoduché sledovanie chýb, pretože tlmočník vykonáva každý riadok kódu samostatne.
• S interpretovanými jazykmi je často rýchlejšie dosiahnuť minimálny životaschopný produkt skôr, pretože majú menej zložité syntaxe v porovnaní s kompilovanými jazykmi.
• Na rozdiel od staticky typizovaných kompilovaných jazykov používajú interpretované jazyky dynamické písanie, čím sa znižuje zložitosť kódu a zlepšuje sa čitateľnosť.

Kde vyhrávajú kompilované jazyky

A čo kompilátory? Tu je niekoľko aspektov, v ktorých ich jazyky vykazujú určitú silu:

• Kompilované jazyky sú zvyčajne rýchlejšie pri vykonávaní a vyžadujú menšiu pamäť pri spustení, pretože preklad kódu sa vykonáva iba raz vopred.
• Spustenie po kompilácii pomáha pri skorej detekcii chýb. Kompilátor zaisťuje, že nasadenie zlyhá, keď sa vyskytne chyba. Je to lepšie ako zachytávanie chýb počas behu.
• Aj keď sú kompilované jazyky staticky typizované, jasne definujú zámery premenných a funkcií, vďaka čomu sú viac zdokumentované.

Výber správneho prekladateľa pre váš projekt

Ako ste videli, kompilátor a tlmočník majú svoje oblasti, v ktorých vynikajú. Zatiaľ čo niektorí programátori tvrdia, že kompilované jazyky sú celkovo rýchlejšie a lepšie, iní tvrdia, že výkon závisí od štruktúry kódu a platformy.

Čo je však dôležitejšie, váš výber prekladateľa by mal okrem ich technických mechanizmov závisieť aj od niekoľkých ďalších faktorov. Jednoduchosť učenia, komunita a zámer projektu patria medzi faktory, ktoré treba zvážiť pri výbere medzi tlmočenými a kompilovanými jazykmi.