Транслятор

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Трансля́тор — программа или техническое средство, выполняющее трансляцию программы[1][2].

Трансляция программы — преобразование программы, представленной на одном из языков программирования, в программу на другом языке и, в определённом смысле, равносильную первой[1].

Транслятор обычно выполняет также диагностику ошибок, формирует словари идентификаторов, выдаёт для печати текста программы и т. д.[1]

Язык, на котором представлена входная программа, называется исходным языком, а сама программа — исходным кодом. Выходной язык называется целевым языком, а выходная (результирующая) программа — объектным кодом.

В общем случае, понятие трансляции относится не только к языкам программирования, но и к другим языкам — как формальным компьютерным (вроде языков разметки типа HTML), так и естественным (русскому, английскому и т. п.)[3][4].

Виды трансляторов[править | править вики-текст]

Сущесествует несколько видов трансляторов[2].

Реализации[править | править вики-текст]

Цель трансляции — преобразование текста с одного языка на язык, понятный адресату. При трансляции компьютерной программы адресатом может быть:

  • устройство — процессор (трансляция называется компиляцией);
  • программа — интерпретатор (трансляция называется интерпретацией).

Виды трансляции:

Компиляция[править | править вики-текст]

Язык процессора (устройства, машины) называется машинным языком, машинным кодом. Код на машинном языке исполняется процессором. Обычно, машинный язык — язык низкого уровня, но существуют процессоры, использующие языки высокого уровня (например, iAPX-432[5]), но такие процессоры не получили распространения в силу сложности и дороговизны.

Компилятор — транслятор, преобразующий исходный код с какого-либо языка программирования на машинный язык[6].

Процесс компиляции, как правило, состоит из нескольких этапов:

Программа может использовать сервисы, предоставляемые операционной системой, и сторонние библиотеки (например, библиотеки для работы с файлами и библиотеки для создания графического интерфейса). Для добавления в объектный файл машинного кода из других объектных файлов (кода статических библиотек) и информации о динамических библиотеках выполняется связывание (англ. link) или компоновка. Связывание или компоновка выполняется редактором связей или компоновщиком. Компоновщик может быть отдельной программой или частью компилятора. Компоновщик создаёт исполняемый файл. Исполняемый файл (программа) запускается следующим образом:

Достоинства компиляции:

  • компиляция программы выполняется один раз;
  • наличие компилятора на устройстве, для которого компилируется программа, не требуется.

Недостатки компиляции:

  • компиляция — медленный процесс;
  • при внесении изменений в исходный код, требуется повторная компиляция.

Ассемблер — компилятор, преобразующий текст с языка ассемблера на машинный язык. Язык ассемблера — язык, близкий к машинному языку, язык низкого уровня.

Интерпретация[править | править вики-текст]

Интерпретация — процесс чтения и выполнения исходного кода. Реализуется программой — интерпретатором.

Интерпретатор может работать двумя способами:

  1. читать код и исполнять его сразу (чистая интерпретация[6]);
  2. читать код, создавать в памяти промежуточное представление кода (байт-код или p-код), выполнять промежуточное представление кода (смешанная реализация[6]).

В первом случае трансляция не используется, а во втором — используется трансляция исходного кода в промежуточный код.

Этапы работы интерпретатора:

Интерпретатор моделирует машину (виртуальную машину), реализует цикл выборки-исполнения команд машины. Команды машины записываются не на машинном языке, а на языке высокого уровня. Интерпретатор можно назвать исполнителем языка виртуальной машины.

Чистая интерпретация применяется, обычно, для языков с простой структурой, например, языков сценариев, языков АПЛ и Лисп.

Примеры интерпретаторов, создающих байт-код: Perl, PHP, Python, Ruby, Erlang.

Достоинства интерпретаторов по сравнению с компиляторами:

  • возможность работы в интерактивном режиме;
  • отсутствие необходимости перекомпиляции исходного кода после внесения изменений и при переносе кода на другую платформу.

Недостатки интерпретаторов по сравнению с компиляторами:

  • низкая производительность (машинный код исполняется процессором, а интерпретируемый код — интерпретатором; машинный код самого интерпретатора исполняется процессором);
  • необходимость наличия интерпретатора на устройстве, на котором планируется интерпретация программы;
  • обнаружение ошибок синтаксиса на этапе выполнения (актуально для чистых интерпреаторов).

Сравнение чистого интерпретатора и интерпретатора, создающего байт-код:

  • чистый интерпретатор проще в реализации, так как для него не нужно писать код транслятора;
  • интерпретатор, создающий байт-код, может выполнять его оптимизацию и добиваться большей производительности, чем чистый интерпретатор;
  • интерпретатор, создающий байт-код, потребляет больше ресурсов системы (трансляция в байт-код занимает процессорное время; байт-код занимает место в памяти).

Динамическая компиляция[править | править вики-текст]

Динамическая или JIT компиляция — трансляция, при которой исходный или промежуточный код преобразуется (компилируется) в машинный код непосредственно во время исполнения, «на лету» (англ. just in time, JIT). Компиляция каждого участка кода выполняется только один раз; скомпилированный код сохраняется в кеше и при необходимости используется повторно.

Достоинства динамической компиляции по сравнению с компиляцией:

  • скорость работы динамически компилируемых программ близка приближается к скорости работы компилируемых программ;
  • отсутствие необходимости перекомпиляции программы при переносе на другую платформу.

Недостатки динамической компиляции по сравнению с компиляцией и чистой интерпретацией:

  • бо́льшая сложность реализации;
  • бо́льшие требования к ресурсам.

Динамическая компиляция хорошо подходит для веб-приложений.

Динамическая компиляция появилась и поддерживается в той или иной мере в реализациях Java, .NET Framework, Perl, Python.

Смешение понятий трансляции и интерпретации[править | править вики-текст]

Понятия «трансляция» и «интерпретация» отличаются. Во время трансляция выполняется преобразование кода программы с одного языка на другой. Во время интерпретации программа исполняется.

Так как целью трансляции является, обычно, подготовка к интерпретации, эти процессы рассматриваются вместе. Например, языки программирования часто характеризуются как «компилируемые» или «интерпретируемые», в зависимости от того, что преобладает при использовании языка: компиляция или интерпретация. Причём, практически все языки низкого уровня и третьего поколения, вроде ассемблера, Си или Модулы-2, являются компилируемыми, а более высокоуровневые языки, вроде Python или SQL — интерпретируемыми.

С другой стороны, существует взаимопроникновение процессов трансляции и интерпретации: интерпретаторы могут быть компилирующими (в том числе с динамической компиляцией), а в трансляторах может требоваться интерпретация для реализации метапрограммирования (например, для макросов в языке ассемблера, условной компиляции в Си или шаблонов в C++).

Более того, один и тот же язык программирования может и транслироваться, и интерпретироваться, и в обоих случаях должны присутствовать общие этапы анализа и распознавания конструкций и директив исходного языка. Это относится и к программным реализациям, и к аппаратным — так, процессоры семейства x86 перед исполнением инструкций машинного языка выполняют их декодирование, выделяя в опкодах поля операндов (указание регистров, адресов в памяти, констант), разрядности и т. п., а в процессорах Pentium с архитектурой NetBurst тот же самый машинный код перед сохранением во внутреннем кэше дополнительно транслируется в последовательность микроопераций.

Примечания[править | править вики-текст]

  1. 1 2 3 ГОСТ 19781-83 // Вычислительная техника. Терминология: Справочное пособие. Выпуск 1 / Рецензент канд. техн. наук Ю. П. Селиванов. — М.: Издательство стандартов, 1989. — 168 с. — 55 000 экз. — ISBN 5-7050-0155-X.
  2. 1 2 Першиков В. И., Савинков В. М. Толковый словарь по информатике / Рецензенты: канд. физ.-мат. наук А. С. Марков и д-р физ.-мат. наук И. В. Поттосин. — М.: Финансы и статистика, 1991. — 543 с. — 50 000 экз. — ISBN 5-279-00367-0.
  3. СТ ИСО 2382/7-77 // Вычислительная техника. Терминология. Указ. соч.
  4. Толковый словарь по вычислительным системам = Dictionary of Computing / Под ред. В. Иллингуорта и др.: Пер. с англ. А. К. Белоцкого и др.; Под ред. Е. К. Масловского. — М.: Машиностроение, 1990. — 560 с. — 70 000 (доп,) экз. — ISBN 5-217-00617-X (СССР), ISBN 0-19-853913-4 (Великобритания).
  5. Органик Э. Организация системы Интел 432 = A Programmer’s View of the Intel 432 System / Пер. с англ. — М.: Мир, 1987. — С. 20, 31. — 446 с. — 59 000 экз.
  6. 1 2 3 Роберт У. Себеста. 1.7. Методы реализации // Основные концепции языков программирования = Concepts of Programming Languages / Пер. с англ. — 5-е изд. — М.: Вильямс, 2001. — С. 45‑52. — 672 с. — 5000 экз. — ISBN 5-8459-0192-8 (рус.), ISBN 0-201-75295-6 (англ.).

Литература[править | править вики-текст]

  • Касьянов В. Н., Поттосин И. В. Методы построения трансляторов. — Новосибирск: Наука, 1986. — 344 с.