- Kompilēšana pārveido avota kodu izpildāmā mašīnas kodā.
- Kompilators veic leksisko, sintaktisko un semantisko analīzi.
- Ir AOT, JIT, krusteniski kompilatori un transpilatori.
- Kompilētais kods ir ātrāks nekā interpretētais kods.
Ja esat iedziļinājies programmēšanas pasaulē, iespējams, esat dzirdējuši terminu " kompilēt ". Šis jēdziens ir programmatūras izstrādes pamatā, jo tas definē procesu, kurā programmēšanas valodā rakstīts pirmkods tiek pārveidots formātā, ko dators var izpildīt.
Izpratne par to, ko nozīmē kompilēšana un kā darbojas kompilators, ir būtiska ikvienam programmētājam, kurš vēlas optimizēt savu kodu un labāk izprast, kā darbojas programmēšanas valodas. Zemāk mēs detalizēti izskaidrojam, ko šis process ietver, esošos kompilatoru veidus un galvenās atšķirības starp kompilēto un interpretēto kodu.
Kas ir apkopošana?
Kompilēšana ir process, kurā augsta līmeņa valodas (piemēram, C++, Java vai Rust) avota kods tiek tulkots binārā kodā vai mašīnkodā, ko datora procesors var tieši izpildīt.
Pirmkods ir rakstīts valodā, ko cilvēki var lasīt un saprast, bet datori var interpretēt tikai bināro kodu. Tāpēc pirmkoda konvertēšanai izpildāmā kodā ir nepieciešama īpaša programma, ko sauc par kompilatoru . Ja vēlaties uzzināt vairāk par šo tēmu, varat iepazīties ar mūsu ceļvedi par kompilatoru un interpretētāju koncepcijām un atšķirībām.
Kas ir kompilators un kā tas darbojas?
Kompilators ir programma , kas specializējas pirmkoda pārveidošanā par objektkodu vai izpildāmu kodu. Šis pārveidošanas process sastāv no vairākām fāzēm:
1. Priekšapstrāde
Pirms kompilācijas pirmkods iziet priekšapstrādes fāzi, kurā tiek izvērsti makro, iekļauti nepieciešamie faili un tiek veiktas citas modifikācijas pirms faktiski apkopotā koda ģenerēšanas.
2. Leksiskā analīze
Kompilators skenē pirmkodu un sadala to tokenos , kas ir mazākās nozīmes vienības programmēšanas valodā, piemēram, atslēgvārdi, identifikatori un operatori.
3. Sintaktiskā analīze
Šajā fāzē tiek pārbaudīta koda struktūras pareizība atbilstoši programmēšanas valodas gramatikai. Ja ir sintakses kļūdas, kompilators tās atklās un paziņos programmētājam, kur tās atrodas, lai tās varētu labot.
4. Semantiskā analīze
Kompilators pārbauda, vai kodā esošajām darbībām un izteiksmēm ir loģiska nozīme. Tas verificē, vai mainīgie un funkcijas ir precīzi definētas un vai tiek veiktas derīgas darbības. Tas ir ļoti svarīgi, lai nodrošinātu, ka kods kompilējas bez problēmām.
5. Starpposma koda ģenerēšana
Pēc koda sintakses un semantikas pārbaudes kompilators ģenerē starpkodu — vienkāršotu attēlojumu, ko var optimizēt pirms galīgās tulkošanas mašīnkodā.
6. Koda optimizācija
Šajā posmā kompilators uzlabo ģenerēto kodu, lai padarītu to efektīvāku un samazinātu atmiņas patēriņu un apstrādes laiku.
7. Mašīnkoda ģenerēšana
Visbeidzot, starpposma kods tiek pārveidots datora procesora arhitektūrai specifiskās mašīnkoda instrukcijās . Šī procesa daļa ir ļoti svarīga, lai nodrošinātu programmas pareizu darbību aparatūrā.
8. Saistīšana
Ģenerētais objekta kods tiek apvienots ar bibliotēkām un citiem moduļiem, kas nepieciešami, lai izveidotu galīgo izpildāmo failu. Interesanti, kā šīs bibliotēkas tiek pārvaldītas, un šim nolūkam var būt noderīgs specializēts kompilators, piemēram, tāds, kādu varat atrast mūsu sadaļā par C valodas kompilatoriem.
Kompilatoru veidi
Ir dažādi kompilatoru veidi atkarībā no to darbības un mērķa:
- AOT (Ahead-Of-Time) kompilatori: viņi apkopo visu kodu pirms tā izpildes. Piemēri: GCC, Clang.
- JIT (Just-In-Time) kompilatori: tie apkopo kodu izpildes laikā, lai uzlabotu veiktspēju. Piemēri: Java JVM, JavaScript versijai V8. Lai iegūtu dziļāku izpratni par šo veidu, mēs iesakām mūsu ceļvedi par Just-In-Time kompilatori.
- Krustu sastādītāji: tie ģenerē izpildāmu kodu citai platformai, nevis tai, kuru tie izmanto. Ja jūs interesē, varat lasīt par Krustu kompilatori detalizēti.
- Transpilatori: tie pārveido kodu no vienas augsta līmeņa valodas uz citu, piemēram, TypeScript uz JavaScript.
Kompilēts kods pret interpretētu kodu
Viena no galvenajām atšķirībām programmas izpildē ir tā, vai kods tiek kompilēts vai interpretēts :
- Sastādīts kods: Tas ir pilnībā iztulkots pirms palaišanas un parasti ir ātrāks. Piemērs: C, C++.
- Interpretēts kods: tulkots pa rindiņai izpildlaikā, atvieglojot pārnesamību, bet samazinot veiktspēju. Piemērs: Python, JavaScript.
Praktisks kompilācijas piemērs
Pieņemsim, ka jūs uzrakstāt programmu C:
#iekļauts int main() { printf("Sveika, pasaule!\n"); atgriezties 0; }
Lai terminālī apkopotu šo kodu ar GCC, jums jāizpilda:
gcc programma.c -o programma
Visā rakstā mēs esam padziļināti izpētījuši kompilācijas procesu, sākot no tā definīcijas līdz tā nozīmei programmatūras izstrādē. Kaut arī tulkotās valodas piedāvā elastību, apkopotās valodas ir ievērojamas ar savu efektivitāti. Izpratne par kompilatora darbību un procesa fāzēm ir būtiska, lai uzlabotu mūsu programmētāju prasmes.
