Компилятор — софт, преобразующий первичный код ПО, созданный на высокоуровневом языке, в машинный или язык ассемблера низкого уровня. Помогает формировать файлы-исполнители с возможностью запуска на конкретной архитектуре ПК без интерпретации первичного кода. Ниже подробно рассмотрим, что такое компилятор, каких видов он бывает, и зачем нужен. Отдельно разберемся с распространенными ошибками, которые допускают новички.
Зачем нужны компиляторы
Они представляют собой базовый инструмент в процессе разработки ПО и выполняют ряд функций:
- преобразование первичного кода в машинный, который более понятен и исполнен целевой компьютерной архитектурой;
- повышение производительности за счет оптимизации: удаление избыточных инструкций, улучшение работы с памятью и иные работы, направленные на повышение производительности софта;
- абстракция от аппаратной платформы: преобразовании ее в код, который легко выполняется на различных архитектурах;
- выражение идей в более абстрактной форме, делая код более понятным и управляемым;
- выявление ошибок до выполнения, что повышает надежность;
- предоставление различных возможностей: поддержка библиотек, интеграция с иными инструментами разработки, создание отладочной информации и т. д.
Зная, что делает компилятор, удается использовать все его возможности и добиться результата.
Как работают компиляторы
Общий процесс функционирования разбивается на следующие фазы анализа:
- Лексический. Первоначальный код делится на лексемы, имеющие вид минимальных смысловых элементов.
- Синтаксический. Проверка потока лексем и создание AST-древа для структурирования софта.
- Семантический. Контроль типов информации, области видимости переменных, корректности применения опций и прочее.
- Оптимизация. Предусматривает удаление лишних операций, константное складывание, инлайнинг функций и иные преобразования.
- Генерации кода. Формирование упрощенного кода, который исполняется на целевой архитектуре.
- Связывание. Компоновщик объединяет несколько элементов софта в единый файл-исполнитель.
- Загрузки. Документ загружается в память ПК, и управление передается ОС для реализации софта.
Каждая из фаз представляет собой сложные процессы, и инструменты применяют различные техники для улучшения производительности и качества генерируемого кода.
Виды
Для полного понимания, что означает компилятор, важно знать классификацию таких инструментов и их особенности.
Что такое компилятор и интерпретатор
Это базовые типы софта, используемые для исполнения кода софта. Компилятор преобразует весь первичный код программы, который потом ускоряется. Принцип и этапы рассмотрены выше, поэтому повторяться не будем.
Интерпретатор реализует первоначальный код построчно или по блокам во время исполнения и без первичной компиляции. Каждая инструкция выполняется непосредственно в момент реализации процесса. Гарантирует большую гибкость и скорость разработки, так как изменения тестируются немедленно без вторичной проверки.
Оба способа имеют право на жизнь, и выбор зависит от конкретных требований и параметров софта. Некоторые языки, такие как Ява, используют смешанный подход. В них код сразу компилируется в байт-код, а затем интерпретируется.
Что такое компилятор в Java
В контексте Java инструмент важен при создании и исполнении. В Ява первичный код написан на высокоуровневом языке, и он компилируется в посреднический байт-код, а затем уже реализуется.
Если рассматривать, что такое компилятор в Java, стоит отметить его действие. Он формирует код высокого уровня в byte-код, а Ява-машина интерпретирует его. Этот подход обеспечивает переносимость софта между разными площадками.
Что автоматически генерируется в классе компилятором
В ряде языков компилятор умеет автоматически вставлять метод main, если он отсутствует. Он является точкой входа для выполнения программы.
Если в классе есть поля (переменные-члены), он автоматически генерирует методы доступа. Это включает в себя методы get или set, обеспечивающие доступ к значениям полей.
Он может автоматически создавать конструкторы для класса, если он не определен создателем. Это включает в себя конструктор по умолчанию или принимающий значения для полей класса.
В ряде языков компилятор автоматически генерирует методику toString, которая возвращает строковое представление объекта. Это удобно при выводе в консоль или при отладке.
Что такое компилятор jit
Это тип инструмента, исполняющий компиляцию байт- или посреднического кода в машинный в процессе реализации софта или перед этим. Работает как часть виртуальной машины и используется для большей скорости исполнения программ.
При рассмотрении, что такое компилятор jit, стоит учесть еще один момент. Он помогает совместить преимущества интерпретации (переносимость кода) и компиляции (высокая производительность выполнения). Программы, выполненные с использованием JIT-компиляции, могут достигать близкой к производительности нативного машинного кода, что делает их более эффективными.
Распространенные ошибки
Даже зная особенности компилятора файлов, что это и как работает, программисты могут допускать следующие ошибки:
- Синтаксические, связанные с неверным синтаксисом языка программирования. Например, отсутствие точки с запятой в конце строки, неправильное использование скобок, и так далее.
- Типов данных. Ошибочное применение переменных, передача аргументов некорректного типа в функции или операции с несовместимыми видами информации.
- Необъявленные переменные. Предусматривает использование переменной, которая не была объявлена.
- Логические. Связаны с ошибочной логикой программы, которые не вызывают сбоев, но приводят к неверному поведению.
Также нельзя исключать забытые или неправильно поставленные операторы завершения циклов, использование некорректных или несогласованных имен переменных и функций.
Выводы
Процесс компиляции помогает избегать распространенных ошибок и эффективно разрабатывать ПО. Применение современных инструментов разработки и языков упрощает процесс и обеспечивает создание более надежного кода.