Что такое компилятор, как работает и какие типы бывают?

Компилятор — это программный инструмент, который преобразует написанный человеком компьютерный код в машинный код. Это достигается путем выполнения нескольких задач, таких как обнаружение и предотвращение ошибок, управление потоком, анализ синтаксиса, проверка типов и оптимизация. Если вы похожи на большинство разработчиков, вы, вероятно, когда-то писали код. Возможно, вы написали программу-пример кода в школе или, может быть, вы разработчик начального уровня, которого только что наняли, и вы должны научиться писать программное обеспечение. Независимо от того, на каком уровне разработки вы работали ранее, написание высококачественного программного обеспечения требует понимания различных языков и методов.

Что такое компилятор, как работает и какие типы бывают?

В этой статье мы рассмотрим различные типы компиляторов, доступные сегодня. Мы также обсудим, почему использование компилятора полезно при разработке программного обеспечения, включая его плюсы и минусы, а также примеры из реального мира.

Что такое компилятор?

Компилятор — это программа, которая переводит исходный код в машинный код. Затем эта программа используется для генерации машинного кода, который можно использовать для запуска программы. Компилятор можно использовать для перевода исходного кода, написанного на разных языках программирования, включая C, C++ и Java.

Основная цель компилятора — убедиться, что исходный код правильно сформирован и программа проста для понимания. Компилятор также помогает гарантировать, что сгенерированный машинный код корректен и оптимизирован для используемого оборудования. Компилятор можно использовать для самых разных целей, включая обнаружение ошибок и оптимизацию. Например, компилятор можно использовать для обнаружения ошибок в исходном коде и оптимизации сгенерированного машинного кода для повышения производительности или эффективности.

Типы компиляторов:

Компиляторы можно разделить на несколько категорий:

Кросс-компилятор

Кросс-компилятор — это технология, которая позволяет разработчику компилировать и запускать свой код на нескольких платформах. Это может быть полезно, когда вы работаете над несколькими версиями своего кода и хотите убедиться, что все платформы, на которые вы ориентируетесь, поддерживаются. Это также полезно, когда вы работаете на новой платформе и хотите убедиться, что ваш код работает на новой платформе.

Компилятор исходного кода

Компилятор исходного кода — это программный инструмент, который переводит исходный код в исполняемый код. Инструмент полезен для перевода исходного кода, написанного на разных языках программирования. Процесс перевода обычно выполняется компилятором, который переводит исходный код в машинный код определенного типа. Сгенерированный машинный код затем выполняется на целевой машине. Процесс перевода может быть выполнен вручную или автоматически. Программный инструмент можно использовать для перевода исходного кода, написанного на разных языках программирования, таких как C++, Java и C#.

Компилятор «Just-in-time» (JIT)

Компилятор «Just-in-time» (JIT) — это компилятор, предназначенный для компиляции программ по мере их выполнения. Это делает компилятор намного быстрее, чем традиционный компилятор, который должен компилировать программу с нуля каждый раз, когда она запускается. Основное преимущество компилятора JIT заключается в том, что он позволяет уменьшить размер вашей программы за счет устранения избыточного кода. Это означает, что ваша программа будет меньше и эффективнее. Еще одним преимуществом JIT-компилятора является то, что он может оптимизировать вашу программу для разных платформ. Например, если вы разрабатываете мобильное приложение, вы можете использовать JIT-компилятор для оптимизации кода под разные устройства. Компилятор JIT также имеет много других преимуществ, таких как сокращение использования памяти, повышение производительности и повышение надежности.

Компиляторы байт-кода

Компилятор байт-кода — это программный инструмент, который переводит язык высокого уровня (например, Java) в машинный код. Полученный код затем компилируется в машинный код, который может выполняться на целевой машине. Основное преимущество компиляторов байт-кода заключается в том, что они позволяют разработчикам писать код на языке высокого уровня, а затем компилировать его в машинный код. Это позволяет разработчикам писать более лаконичный и понятный код. Основным недостатком компиляторов байт-кода является то, что они должны быть написаны на языке высокого уровня. Это означает, что они не подходят для разработки низкоуровневого кода. Компиляторы байт-кода чаще всего используются при разработке мобильных приложений.

Аппаратные компиляторы

Аппаратные компиляторы — это программные инструменты, которые компилируют исходный код в машинный код. Они используются для преобразования исходного кода в машинный код, который затем выполняется компьютером. Они используются в самых разных приложениях, включая компьютерные игры, встроенные системы и операционные системы. Наиболее распространенным типом аппаратного компилятора является ассемблер. Он преобразует исходный код в машинный код, который затем выполняется компьютером. Ассемблер обычно пишется на языке высокого уровня (например, C или C++) и используется для сборки программ, написанных на языках низкого уровня (например, на языке ассемблера). Другие типы аппаратных компиляторов включают компоновщик, который переводит исходный код в машинный код; и загрузчик, который переводит машинный код в исходный код. Компоновщик и загрузчик используются для создания динамических компоновщиков, которые позволяют программам быть связанными друг с другом. Аппаратные компиляторы часто используются для преобразования исходного кода в машинный код. Этот процесс перевода называется компиляцией. Компиляция преобразует исходный код в машинный код, который затем выполняется компьютером. Компилятор обычно пишется на языке высокого уровня (например, C или C++) и используется для компиляции программ, написанных на языках низкого уровня (например, на языке ассемблера).

Двоичный компилятор

Двоичный компилятор — это программный инструмент, который переводит файл исходного кода в двоичный формат. Двоичный формат используется для хранения информации о программе в компактной форме, которая может быть легко прочитана и понята компьютером. Двоичный формат также известен как машинный код, ассемблерный код или машинный язык. Это низкоуровневый язык программирования, который используется для управления аппаратным и программным обеспечением машины. Двоичные компиляторы используются во многих различных ситуациях, в том числе для веб-разработки, администрирования баз данных и сетевого программирования.

Как работает компилятор?

Компиляторы используют разные подходы к преобразованию кода в вывод, несмотря на их различия. Обычно они выполняют следующие шаги:

  1. Лексический анализ — это процесс токенизации кода, чтобы сделать его синтаксическим и семантическим.
  2. Во время синтаксического анализа компилятор создает абстрактные синтаксические деревья, отображающие логические структуры определенных элементов кода. Эти деревья известны как синтаксические деревья.
  3. Проверка семантической правильности логики кода зависит от семантического анализа. Например, можно проверить тип или определение переменной, чтобы убедиться, что им присвоены правильные типы или они правильно определены.
  4. Промежуточный код, генерируемый после того, как код проходит через все три этапа анализа, называется IR-кодом. Легче преобразовать код в другой формат, используя код IR, а не новый код. Тем не менее, он должен быть точным во всех отношениях, включая упущение какой-либо функциональности.
  5. Оптимизация выполняется в рамках подготовки к окончательной генерации кода на оптимизированном компилятором IR-коде с целью экономии процессорного времени. Некоторые компиляторы допускают настройку степени оптимизации.
  6. Код создается компилятором с использованием оптимизированного кода IR.

Функции компилятора:

  1. Разработка компиляторов помогает полностью реализовать языки программирования высокого уровня.
  2. Улучшение компьютерной архитектуры.
  3. Проектирование новых иерархий памяти машин.
  4. Использование для перевода программ.
  5. В дополнение к Программному обеспечению должны использоваться другие инструменты повышения производительности программного обеспечения.

Чем компилятор отличается от интерпретатора?

  1. Компилятор программы сразу ищет ошибки программы. При обнаружении ошибки программа останавливается. Интерпретатор проверяет каждую строку кода по отдельности.
  2. Оператор программы высокого уровня кодируется с помощью интерпретатора или компилятора в машинный код. Напротив, интерпретатор преобразует высокоуровневую программу в машинный код, а компилятор преобразует код перед запуском программы.
  3. Компиляторы преобразуют языки программирования в машинный код во время работы программы, а не в интерпретируемые языки. С другой стороны, интерпретаторы преобразуют каждое выражение отдельно в машинный код по мере выполнения программы.
  4. Скомпилированный код работает быстрее, чем код, который интерпретируется.
  5. Компилятор основан на методологии загрузки-связывания перевода, а интерпретатор основан на методе интерпретации.

Заключение

Компилятор — это программа, которая переводит исходный код в машинный код. Компилятор можно использовать для преобразования исходного кода в формат, который легче понять и оптимизировать. Чаще всего компилятор используется для преобразования исходного кода, написанного на языке программирования, таком как C или Java, в машинный код, понятный процессору компьютера. Когда компилятор преобразует исходный код в машинный код, он также создает байт-код, который является машинным кодом, который компьютер использует для интерпретации исходного кода. Компиляторы также можно использовать для оптимизации исходного кода путем удаления ненужных или избыточных инструкций.

Оцените статью
Поделиться с друзьями
Валерий Матафонов

Автор блога WM-IT.pro. Занимаюсь разработкой и оптимизацией сайтов с 2010 года.

WM-IT.pro - Блог об информационных технологиях
Добавить комментарий

  1. Константин

    Всё так просто и доходчиво, мне кажется, из Вас вышел бы отличным преподаватель информатики в школе. А то, как читаю во многих местах (и по собственному опыту), их качество оставляет желать лучшего…

    Ответить