В процессе разработки программного обеспечения приходится сталкиваться с разными этапами жизненного цикла проекта. Одним из них является компиляция. Обойтись без этой операции при проверке приложения или его отладке практически невозможно. За компиляцию кодов отвечают специальные инструменты. Они носят название компиляторов.
Сегодня предстоит познакомиться с этими инструментами для работы с кодом поближе. Также необходимо выяснить, что собой представляет компиляция. А еще – познакомиться с так называемыми интерпретаторами и выяснить, чем они отличаются от компиляторов.
Опубликованная ниже информация рассчитана на широкий читательский круг. Она подойдет как обычным пользователям, интересующимся информационными технологиями и приложениями, так и начинающим разработчикам.
Ключевые определения
Компилятор – это специальная программа, которая переводит текст, написанный на языке программирования, в машинные коды. С помощью данного инструмента проект, созданный так, чтобы он был понятен человеку, преобразовывается в ясный для компьютера или любого цифрового устройства.
С помощью компиляторов гаджеты получают возможность понимать языки разработки, включая высокоуровневые – приближенные к человеку и отдаленные от «железа».
Компиляция кода – это процесс работы компилятора с исходным кодом (текстом). Данная процедура также носит название сборки.
Компилятор представляет собой некого посредника между проектом и компьютером. Он является комплексным «переводчиком», который собирает (или компилирует) программу в исполняемый файл.
Исполняемый файл – это некоторый набор инструкций для устройства, который оно способно понять и выполнить.
Языки программирования, для перевода которых используются компиляторы, называются компилируемыми. Если данный инструмент не нужен, средство разработки будет считаться некомпилируемым.
Для чего необходим
Чтобы понять, что собой представляет компиляция в программировании, необходимо сначала выяснить, для чего вообще нужны компиляторы.
Изначально компьютеры не понимают смысл написанного на том или ином языке программирования текста. Языком компьютера выступают машинные коды. Они представлены сочетанием нулей и единиц. Эти элементы используются для «шифрования» информации и разнообразных команд.
Писать проекты при помощи машинных кодов почти невозможно – даже элементарную операцию придется описывать очень долго (несколько часов). Это привело к появлению языков разработки, которые в большей степени понятны разработчикам. В машинные коды их потом преобразовывают специальные программы. Эти приложения и есть компиляторы.
Без рассматриваемого элемента любой код, написанный при помощи компилируемого языка, будет для компьютера просто текстом. Устройство не сможет:
- считать команду;
- обработать представленную информацию;
- выполнить ту или иную операцию.
Компиляция программы нужна для того, чтобы программы могли распознаваться цифровым устройством, а также выполняться. Без данной процедуры и соответствующего инструмента программирования ничего работать не будет.
Еще одной задачей компиляторов является сбор всех модулей (в качестве примера можно взять подключенные библиотеки) в единый файл. Необходимо, чтобы исполняемый документ включал в себя все необходимое для нормального функционирования программы, а также полноценного выполнения инструкций.
Интерпретатор – отличие от компилятора
Компиляция – не единственный вариант преобразования исходных кодов проектов в машинную интерпретацию. Есть еще так называемые интерпретаторы, а также байт-код. Они используют совершенно другие технологии для работы с «человекопонятными» языками.
Чтобы понять разницу между этими инструментами, необходимо запомнить следующее:
- Интерпретатор – программа, «переводящая» текст на высокоуровневом языке программирования. Отличие заключается в способе реализации. Весь код здесь не собирается в один исполняемый документ для последующего запуска. Проект исполняется интерпретатором сразу, строка за строкой. Интерпретация работает медленнее компиляции, но иногда именно такой подход служит оптимальным решением в разработке. Языки, использующие соответствующую «технологию», носят название интерпретируемых.
- Байт-код. Служит промежуточным звеном между подходами компиляции и интерпретации. Приложение преобразуется в особый код, запускаемый специальной виртуальной машиной. Такую концепцию использует очень малое количество языков разработки. Наиболее известным примером служит Java.
Теперь разница между компиляцией программы, ее интерпретацией и преобразованием в байт-код стала более заметна. Далее предстоит выяснить, какие средства разработки являются компилируемыми, а также на чем пишут изучаемые инструменты.
Компилируемые языки
Изучаемый инструмент не является обязательным при разработке программного обеспечения. Он активно используется только определенными языками.
Наиболее популярными компилируемыми инструментами программирования выступают:
- C и C++;
- Swift;
- Go;
- Objective-C.
Компилируемыми выступают еще и: Pascal, Haskell, Rust, Delphi, Visual Basic, Lisp, Prolog. Это неполный список языков, работающих с компиляторами. Менее известные средства разработки тоже пользуются ими.
Ассемблер – это тоже компилируемое средство программирования. Он очень низкоуровневый и написан напрямую на машинных кодах.
Отдельно стоит выделить языки, которые преобразовываются в байт-код. Данная операция может тоже рассматриваться в качестве своеобразной компиляции. Сюда относят: Kotlin, Java, C#, Scala, а также языки .NET-платформы.
На чем пишутся
Компиляторы – это программы, которые не существуют сами по себе. Их необходимо программировать. Делается это несколькими способами:
- При помощи других инструментов разработки. Писать компиляторы на машинном коде – это долго и не всегда хорошо. Иногда добиться желаемого результата вовсе невозможно. Это привело к тому, что компиляторы кодов пишут на уже существующих языках. Данная ситуация приводит к тому, что большинство языков написано на других. В качестве примера можно привести один из компиляторов Go. Он частично написан на C++. А самый первый компилятор C++ – на ассемблере. Ассемблер – на машинном коде.
- Через тот же инструмент разработки. Написать компилятор для того или иного инструмента программирования можно на других версиях того же самого языка. Такой подход допускается на практике. Он активно используется в программировании. Это необходимо, чтобы компиляторы были более гибкими и «умными», а также поддерживали более широкие возможности.
Процедура создания кодов рассматриваемого инструмента выглядит примерно так:
- Первое средство компиляции пишется на ассемблере.
- Второе приложение для преобразования кодов пишется при помощи подходящего инструмента разработки. Он компилируется ранее сформированным проектом.
- Переведенное в машинные коды второе приложение преобразования кодов компилирует свои же исходники. Это приводит к появлению его более совершенной и мощной версии.
Большинство современных инструментов рассматриваемого типа для C и C++ написаны при помощи них же. Такие приложения называются самокомпилируемыми.
Разновидности
Для компиляции кодов используются приложения самых разных видов. Некоторые из них являются узкоспециализированными. Они запускаются только под процессоры конкретного семейства и оптимизированы под корректную работу с ними. А есть более широкие программы – кросс-компиляторы. Они могут поддерживать несколько различных операционных систем.
Одно приложение рассматриваемого типа может распознавать несколько средств разработки. Наиболее распространенным примером является GCC. Он представляет собой кросс-компилятор для нескольких операционных систем и языков. Данный инструмент является полностью бесплатным и свободным. На нем написаны коды программного обеспечения GNU.
А еще есть компиляторы компиляторов. Они генерируют рассматриваемый тип программ для того или иного инструмента программирования, опираясь на его формальное описание.
Принцип работы
Рассматриваемое программное обеспечение «считывает» пришедшую на вход программу и переводит ее в команды, которые соответствуют машинным кодам. Детализация данного процесса сложнее. Она зависит от реализации. В качестве примера можно привести модульные гибкие проекты компиляции. Они пишутся на высокоуровневых средствах. А есть отладочные приложения компиляции – с поддержкой возможности устранения части синтаксических ошибок и так далее.
Компиляция бывает:
- Построчной. В машинную интерпретацию переводится каждая строка.
- Пакетной. Исходный код разбирается на блоки или пакеты. Каждый потом компилируется.
- Условной. Особенности процесса в этом случае зависят от прописанных в исходном коде условий.
Сначала компилятор разбирает то, что написано в тексте приложения, затем – анализирует команды и генерирует машинные «тексты». Запуск скомпилированного кода им не производится. За это отвечает отдельная операция.
Хотите освоить современную IT-специальность? Огромный выбор курсов по востребованным IT-направлениям есть в Otus!
