解释器和编译器，编译型原理和解释型原理

Posted 2020-06-14

 

解释器：

• 解释器（英语：Interpreter），又译为直译器，是一种电脑程序，能够把高级编程语言一行一行直接转译运行。解释器不会一次把整个程序转译出来，只像一位“中间人”，每次运行程序时都要先转成另一种语言再作运行，因此解释器的程序运行速度比较缓慢。它每转译一行程序叙述就立刻运行，然后再转译下一行，再运行，如此不停地进行下去。
• 解释器运行程序的方法有：
  1.直接运行高级编程语言 （如 Shell 自带的解释器）
  2.转换高级编程语言码到一些有效率的字节码 (Bytecode)，并运行这些字节码
  3.以解释器包含的编译器对高级语言编译，并指示处理器运行编译后的程序 (例如:JIT)

• 解释具有良好的动态特性和可移植性，比如在解释执行时可以动态改变变量的类型、对程序进行修改以及在程序中插入良好的调试诊断信息等，而将解释器移植到不同的系统上，则程序不用改动就可以在移植了解释器的系统上运行。同时解释器也有很大的缺点，比如执行效率低，占用空间大，因为不仅要给用户程序分配空间，解释器本身也占用了宝贵的系统资源。

 

编译器：

• 编译器是把源程序的每一条语句都编译成机器语言,并保存成二进制文件,这样运行时计算机可以直接以机器语言来运行此程序,速度很快; 
  而解释器则是只在执行程序时,才一条一条的解释成机器语言给计算机来执行,所以运行速度是不如编译后的程序运行的快的. 
  这是因为计算机不能直接认识并执行我们写的语句,它只能认识机器语言(是二进制的形式)

• 编译是将源程序翻译成可执行的目标代码，翻译与执行是分开的；而解释是对源程序的翻译与执行一次性完成，不生成可存储的目标代码。这只是表象，二者背后的最大区别是：对解释执行而言，程序运行时的控制权在解释器而不在用户程序；对编译执行而言，运行时的控制权在用户程序。

• 简单讲，编译器就是将“一种语言（通常为高级语言）”翻译为“另一种语言（通常为低级语言）”的程序。一个现代编译器的主要工作流程：源代码 (source code) → 预处理器 (preprocessor) → 编译器 (compiler) → 目标代码 (object code) → 链接器 (Linker) → 可执行程序 (executables)

编译型语言和解释型语言，混合语言

在具体计算机上实现一种语言，首先要确定的是表示该语言语义解释的虚拟计算机，一个关键的问题是程序执行时的基本表示是实际计算机上的机器语言还是虚拟机的机器语言。这个问题决定了语言的实现。根据这个问题的回答，可以将程序设计语言划分为两大类：编译型语言和解释型语言。
编译型语言：
     编译是指在应用源程序执行之前，就将程序源代码“翻译”成目标代码(机器语言)，因此其目标程序可以脱离其语言环境独立执行，使用比较方便、效率 较高。但应用程序一旦需要修改，必须先修改源代码，再重新编译生成新的目标文件(＊ .OBJ)才能执行，只有目标文件而没有源代码，修改很不方便。现在大多数的编程语言都是编译型的。编译程序将源程序翻译成目标程序后保存在另一个文件中，该目标程序可脱离编译程序直接在计算机上多次运行。大多数软件产品都是以目标程序形式发行给用户的，不仅便于直接运行，同时又使他人难于盗用其中的技术C、C++、Fortran、Visual Foxpro、Pascal、Delphi、Ada都是编译实现的。
 
解释型语言：
     解释型语言的实现中，翻译器并不产生目标机器代码，而是产生易于执行的中间代码，这种中间代码与机器代码是不同的，中间代码的解释是由软件支持的，不能直接使用硬件，软件解释器通常会导致执行效率较低。用解释型语言编写的程序是由另一个可以理解中间代码的解释程序执行的。与编译程序不同的是，解释程序的任务是逐一将源程序的语句解释成可执行的机器指令，不需要将源程序翻译成目标代码后再执行。释程序的优点是当语句出现语法错误时，可以立即引起程序员注意，而程序员在程序开发期间就能进行校正。对于解释型Basic语言，需要一个专门的解释器解释执行 Basic程序，每条语言只有在执行才被翻译。这种解释型语言每执行一次就翻译一次，因而效率低下。一般地，动态语言都是解释型的，如Tcl、Perl、Ruby、VBScript、 javascript等。
混合型：
     Java很特殊，Java程序也需要编译，但是没有直接编译称为机器语言，而是编译称为字节码，然后在Java虚拟机上用解释方式执行字节码。Python 的也采用了类似Java的编译模式，先将Python程序编译成Python字节码，然后由一个专门的Python字节码解释器负责解释执行字节码。(Java虚拟机对字节码的执行相当于模拟一个cpu，而ruby1.8--在虚拟机还未出现前--是通过解释成语法树执行。)

 

解释器和编译器的区别：

菜鸟经常将编译器和解释器弄混淆，无奈之下，于是向高手请教。

　　高手说：

“

　　解释器是一条一条的解释执行源语言。比如php，postscritp，javascript就是典型的解释性语言。　　

　　编译器是把源代码整个编译成目标代码，执行时不在需要编译器，直接在支持目标代码的平台上运行，这样执行效率比解释执行快很多。比如C语言代码被编译成二进制代码（exe程序），在windows平台上执行。

”

 

　　菜鸟说：“我还是不明白，能给个形象的比喻么？”

　　高手说：“给你讲个故事。”

　　母亲打电话给儿子说：“你爸最近身体不好，家里人少不热闹”。

      儿子想，对啊，爸年纪大了，身体不好，买点牦牛骨髓壮骨粉不错，于是儿子就去超市买了牦牛骨髓壮骨粉。

　　儿子又想啊，最近黄金搭档很火，买点给爸试试。于是儿子又去买了黄金搭档。

　　从超市回来后，儿子又寻思母亲说的“家里不热闹”，嗯，家里的小皇帝自从上寄宿学校后就比较少回来，估计是老人家想孙子了。儿子于是给上高中的儿子打了个电话，让他周末回来看看。

　　

　　母亲打电话给女儿说：“你爸最近身体不好，家里人少不热闹”。

　　女儿就想，应该给爸做点什么呢？于是她拿出张纸开始罗列条目，先写上了壮骨粉和黄金搭档。然后，想着让老人家看看外孙应该不错，于是就在纸上加上了一句，一家人回爸妈那里看望看望。最后纸上就写着：

　　1.壮骨粉和黄金搭档

　　2.一家人去看望爸妈

      女儿见到女婿后，就将这张纸上的信息编成短信发给了工作的女婿。

　　女婿一看就明白了，下班后先去超市买了补品，然后开车回家带着妻儿就去看望岳父岳母了。

 

      想到什么了吗？

　　菜鸟说：

　　我这样说不知道对不对：儿子就像是解释器，是想到一点做一点。女儿就像编译器，女婿就像平台，女儿听完后，在纸上罗列出所有要做的事情，女婿就按着指示办事了。

　　高手说：

　　就是这样的。儿子对于母亲的话是一条一条执行，女儿是将母亲的话整个翻译成平台能理解的目标语言--短信，整个由女婿直接执行。后者的执行效率会更高。

 

　　从功能上看，解释器和编译器确实不一样。

　　然而，从流程和结构上看，二者却非常相似。

　　儿子和女儿听到母亲的话以后，都是从两个方面来思考：老人的身体和老人对小辈的思念。以此为据，儿子和女儿都做出了自己的决定。只不过一个直接去做了，另一个却将所要做的事情翻译成另一种载体--短信--给存储起来。

      解释器和编译器也是如此，读入源语言后，解释器和编译器都要进行词法分析、语法分析和语义分析，之后，二者开始有所分别。解释器在语义分析后选择了直接执行语句；编译器在语义分析后选择将将语义存储成某一种中间语言，之后通过不同的后端翻译成不同的机器语言（可执行程序）。如下图所示：

 

　　总之，解析器和编译器它们在功能上是不一样的，然而从结构上看却有诸多相同，而且在开发时也并没有本质上的差别，这也是很多人将二者混淆的原因之一。究竟是开发解析器还是编译器？只需要依据功能上的实际需要来做出决定就ok了。