Ein Compiler ist ein Übersetzer, der Quellsprache (Hochsprache) in Objektsprache (Maschinensprache) umwandelt. Im Gegensatz zu einem Compiler ist ein Interpreter ein Programm, das die Ausführung von in einer Quellsprache geschriebenen Programmen imitiert. Ein weiterer Unterschied zwischen Compiler und Interpreter besteht darin, dass ein Compiler das gesamte Programm in einem Durchgang umsetzt, während ein Interpreter das Programm Zeile für Zeile umsetzt.
Es ist offensichtlich, dass die Wahrnehmungsfähigkeit von Menschen und einem elektronischen Gerät wie einem Computer unterschiedlich ist. Menschen können durch natürliche Sprachen alles verstehen, aber ein Computer nicht. Der Computer braucht einen Übersetzer, um die Sprachen, die in der für Menschen lesbaren Form geschrieben sind, in die für den Computer lesbare Form umzuwandeln.
Compiler und Interpreter sind die Typen eines Sprachübersetzers. Was ist ein Sprachübersetzer? Diese Frage könnte Ihnen durch den Kopf gehen.
Ein Sprachübersetzer ist eine Software, die Programme aus einer Quellsprache, die in menschenlesbarer Form vorliegen, in ein entsprechendes Programm in einer Objektsprache überträgt. Die Quellsprache ist in der Regel eine höhere Programmiersprache, und die Objektsprache ist typischerweise die Maschinensprache eines tatsächlichen Computers.
Inhalt: Compiler vs. Interpreter
- Vergleichstabelle
- Definition
- Schlüsselunterschiede
- Schlussfolgerung
Vergleichstabelle
| Vergleichsgrundlage | Compiler | Interpreter |
|---|---|---|
| Eingabe | Er nimmt ein ganzes Programm auf einmal. | Es nimmt jeweils eine einzelne Codezeile oder Anweisung auf. |
| Ausgabe | Es erzeugt Zwischenobjektcode. | Es erzeugt keinen Zwischenobjektcode. |
| Arbeitsmechanismus | Die Kompilierung wird vor der Ausführung durchgeführt. | Die Kompilierung und die Ausführung finden gleichzeitig statt. |
| Geschwindigkeit | Vergleichsweise schneller | Niedriger |
| Speicher | Der Speicherbedarf ist durch die Erstellung des Objektcodes höher. | Es wird weniger Speicher benötigt, da kein intermediärer Objektcode erzeugt wird. |
| Fehler | Zeigt alle Fehler nach der Kompilierung an, alle gleichzeitig. | Zeigt die Fehler jeder Zeile einzeln an. |
| Fehlererkennung | Schwierig | Vergleichsweise einfacher |
| Zugehörige Programmiersprachen | C, C++, C#, Scala, typescript verwendet Compiler. | PHP, Perl, Python, Ruby verwendet einen Interpreter. |
Definition von Compiler
Ein Compiler ist ein Programm, das ein in einer Hochsprache geschriebenes Programm liest und es in eine Maschinen- oder Niedrigsprache umwandelt und die im Programm vorhandenen Fehler meldet. Er konvertiert den gesamten Quellcode in einem Durchgang oder in mehreren Durchgängen, aber am Ende erhält der Benutzer den kompilierten Code, der zur Ausführung bereit ist.
Der Compiler arbeitet in Phasen; die verschiedenen Phasen können in zwei Teile unterteilt werden:
- Die Analysephase des Compilers wird auch als Front-End bezeichnet, in der das Programm in seine grundlegenden Bestandteile unterteilt wird und die Grammatik, Semantik und Syntax des Codes überprüft wird, woraufhin der Zwischencode erzeugt wird. Die Analysephase umfasst einen lexikalischen Analysator, einen semantischen Analysator und einen Syntaxanalysator.
- Die Synthesephase des Compilers wird auch als das Backend bezeichnet, in dem der Zwischencode optimiert und der Zielcode generiert wird. Die Synthesephase umfasst den Code-Optimierer und den Code-Generator.
Phasen des Compilers
Nun wollen wir die Funktionsweise der einzelnen Phasen im Detail verstehen.
- Lexikalischer Analysator: Er scannt den Code als einen Strom von Zeichen, gruppiert die Zeichenfolge in Lexeme und gibt eine Folge von Token mit Bezug auf die Programmiersprache aus.
- Syntax-Analysator: In dieser Phase werden die in der vorherigen Phase erzeugten Token anhand der Grammatik der Programmiersprache überprüft, ob die Ausdrücke syntaktisch korrekt sind oder nicht. Dazu werden Parse-Bäume erstellt.
- Semantic Analyzer: Er prüft, ob die in der vorhergehenden Phase erzeugten Ausdrücke und Anweisungen den Regeln der Programmiersprache folgen oder nicht, und erstellt kommentierte Parse-Bäume.
- Zwischencode-Generator: Er erzeugt einen äquivalenten Zwischencode des Quellcodes. Es gibt viele Darstellungen von Zwischencode, aber TAC (Three Address Code) ist die am meisten verwendete.
- Code Optimizer: Er verbessert den Zeit- und Platzbedarf des Programms. Dazu eliminiert er den im Programm vorhandenen redundanten Code.
- Codegenerator: Dies ist die letzte Phase des Compilers, in der der Zielcode für eine bestimmte Maschine erzeugt wird. Er führt Operationen wie Speicherverwaltung, Registerzuweisung und maschinenspezifische Optimierung durch.
Die Symboltabelle ist eine Art Datenstruktur, die die Bezeichner zusammen mit dem jeweiligen Datentyp verwaltet, den sie speichert. Error Handler erkennt, meldet und korrigiert die Fehler, die zwischen den verschiedenen Phasen eines Compilers auftreten.
Definition von Interpreter
Der Interpreter ist eine Alternative für die Implementierung einer Programmiersprache und erledigt die gleiche Arbeit wie ein Compiler. Der Interpreter führt Lexing, Parsing und Typprüfung durch, ähnlich wie ein Compiler. Aber der Interpreter verarbeitet den Syntaxbaum direkt, um auf Ausdrücke zuzugreifen und Anweisungen auszuführen, anstatt Code aus dem Syntaxbaum zu generieren.
Ein Interpreter muss denselben Syntaxbaum möglicherweise mehr als einmal verarbeiten, was der Grund dafür ist, dass die Interpretation vergleichsweise langsamer ist als die Ausführung des kompilierten Programms.
Kompilierung und Interpretation werden wahrscheinlich kombiniert, um eine Programmiersprache zu implementieren. Dabei erzeugt ein Compiler einen Code auf mittlerer Ebene, der dann interpretiert wird, anstatt ihn in Maschinencode zu kompilieren.
Der Einsatz eines Interpreters ist während der Programmentwicklung von Vorteil, wo es vor allem darauf ankommt, eine Programmänderung schnell testen zu können, anstatt das Programm effizient auszuführen.
Schlüsselunterschiede zwischen Compiler und Interpreter
Schauen wir uns die Hauptunterschiede zwischen Compiler und Interpreter an.
- Der Compiler nimmt ein Programm als Ganzes und übersetzt es, aber ein Interpreter übersetzt ein Programm Anweisung für Anweisung.
- Im Falle eines Compilers wird Zwischencode oder Zielcode erzeugt. Im Gegensatz dazu erzeugt ein Interpreter keinen Zwischencode.
- Ein Compiler ist vergleichsweise schneller als ein Interpreter, da der Compiler das gesamte Programm auf einmal übersetzt, während Interpreter jede Zeile des Codes nacheinander kompilieren.
- Der Compiler benötigt mehr Speicher als ein Interpreter, da er Objektcode erzeugt.
- Der Compiler zeigt alle Fehler gleichzeitig an, und es ist schwierig, die Fehler zu erkennen, während der Interpreter die Fehler jeder Anweisung einzeln anzeigt, und es ist einfacher, Fehler zu erkennen.
- Wenn ein Fehler im Programm auftritt, hält der Compiler seine Übersetzung an, und nach der Beseitigung des Fehlers wird das ganze Programm erneut übersetzt. Im Gegenteil, wenn ein Fehler im Interpreter auftritt, wird die Übersetzung gestoppt und nach Beseitigung des Fehlers wird die Übersetzung wieder aufgenommen.
- In einem Compiler erfordert der Prozess zwei Schritte, in denen zunächst der Quellcode in das Zielprogramm übersetzt und dann ausgeführt wird. Bei einem Interpreter ist es ein einstufiger Prozess, bei dem der Quellcode gleichzeitig kompiliert und ausgeführt wird.
- Der Compiler wird in Programmiersprachen wie C, C++, C#, Scala usw. verwendet. Auf der anderen Seite wird der Interpreter in Sprachen wie PHP, Ruby, Python, etc. eingesetzt.
Fazit
Compiler und Interpreter sollen beide die gleiche Arbeit verrichten, unterscheiden sich aber in der Arbeitsweise, der Compiler nimmt den Quellcode in einer aggregierten Form auf, während der Interpreter die einzelnen Teile des Quellcodes, d.h., Anweisung für Anweisung.
Obgleich sowohl Compiler als auch Interpreter bestimmte Vor- und Nachteile haben, werden interpretierte Sprachen als plattformübergreifend angesehen, d.h., der Code ist portabel. Außerdem müssen im Gegensatz zu Compilern keine Befehle vorher kompiliert werden, was zeitsparend ist. Kompilierte Sprachen sind schneller, was den Kompilierungsprozess angeht.