программа которая переводит текст написанный на языке программирования в набор машинных кодов
Компиляция (программирование)
Компилировать — проводить трансляцию машинной программы с проблемно-ориентированного языка на машинно-ориентированный язык. [3]
Содержание
Виды компиляторов [2]
Виды компиляции [2]
Основы
Большинство компиляторов переводит программу с некоторого высокоуровневого языка программирования в машинный код, который может быть непосредственно выполнен центральным процессором. Как правило, этот код также ориентирован на исполнение в среде конкретной операционной системы, поскольку использует предоставляемые ею возможности (системные вызовы, библиотеки функций). Архитектура (набор программно-аппаратных средств), для которой производится компиляция, называется целевой машиной.
Для каждой целевой машины (Apple и т. д.) и каждой операционной системы или семейства операционных систем, работающих на целевой машине, требуется написание своего компилятора. Существуют также так называемые кросс-компиляторы, позволяющие на одной машине и в среде одной ОС получать код, предназначенный для выполнения на другой целевой машине и/или в среде другой ОС. Кроме того, компиляторы могут быть оптимизированы под разные типы процессоров из одного семейства (путём использования специфичных для этих процессоров инструкций). Например, код, скомпилированный под процессоры семейства MMX, SSE2.
Также существуют компиляторы, переводящие программу с языка высокого уровня на язык ассемблера.
Существуют программы, которые решают обратную задачу — перевод программы с низкоуровневого языка на высокоуровневый. Этот процесс называют декомпиляцией, а программы — декомпиляторами. Но поскольку компиляция — это процесс с потерями, точно восстановить исходный код, скажем, на C++, в общем случае невозможно. Более эффективно декомпилируются программы в байт-кодах — например, существует довольно надёжный декомпилятор для Flash. Сходным процессом является дизассемблирование машинного кода в код на языке ассемблера, который всегда выполняется успешно. Связано это с тем, что между кодами машинных команд и командами ассемблера имеется практически однозначное соответствие.
Структура компилятора
Процесс компиляции состоит из следующих этапов:
В конкретных реализациях компиляторов эти этапы могут быть раздельны или совмещены в том или ином виде.
Трансляция и компоновка
Важной исторической особенностью компилятора, отражённой в его названии (англ. compile — собирать вместе, составлять), являлось то, что он мог производить и компоновку (то есть содержал две части — транслятор и компоновщик). Это связано с тем, что раздельная компиляция и компоновка как отдельная стадия сборки выделились значительно позже появления компиляторов, и многие популярные компиляторы (например, GCC) до сих пор физически объединены со своими компоновщиками. В связи с этим, вместо термина «компилятор» иногда используют термин «транслятор» как его синоним: либо в старой литературе, либо когда хотят подчеркнуть его способность переводить программу в машинный код (и наоборот, используют термин «компилятор» для подчёркивания способности собирать из многих файлов один).
Интересные факты
Примечания
См. также
Литература
Полезное
Смотреть что такое «Компиляция (программирование)» в других словарях:
Компиляция — Компиляция: В Викисловаре есть статья «компиляция» Компиляция (литература) (лат. … Википедия
Условная компиляция — В информатике, препроцессор это компьютерная программа, принимающая данные на входе, и выдающая данные, предназначенные для входа другой программы, например, такой как компилятор. О данных на выходе препроцессора говорят, что они находятся в… … Википедия
Объектно-ориентированное программирование — Эта статья во многом или полностью опирается на неавторитетные источники. Информация из таких источников не соответствует требованию проверяемости представленной информации, и такие ссылки не показывают значимость темы статьи. Статью можно… … Википедия
JIT-компиляция — Just in time compilation (JIT, компиляция «на лету»), dynamic translation (динамическая компиляция) технология увеличения производительности программных систем, использующих байт код, путём компиляции байт кода в машинный код… … Википедия
Сравнение языков программирования — Эту статью следует викифицировать. Пожалуйста, оформите её согласно правилам оформления статей. Условные обозначения … Википедия
Пайтон — Python Класс языка: функциональный, объектно ориентированный, императивный, аспектно ориентированный Тип исполнения: интерпретация байт кода, компиляция в MSIL, компиляция в байт код Java Появился в: 1990 г … Википедия
ГОСТ 19781-90: Обеспечение систем обработки информации программное. Термины и определения — Терминология ГОСТ 19781 90: Обеспечение систем обработки информации программное. Термины и определения оригинал документа: 9. Абсолютная программа Non relocatable program Программа на машинном языке, выполнение которой зависит от ее… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Паскаль (язык) — Pascal Семантика: процедурный Тип исполнения: компилятор Появился в: 1970 г. Автор(ы): Никлаус Вирт Паскаль (англ. Pascal) высокоуровневый язык программирования общего назначения. Один из наиболее известных языков программирования, широко… … Википедия
Паскаль (язык программирования) — Эта статья или раздел нуждается в переработке. В Паскале нет модулей, ООП и прочих новомодных веяний. Описание расширений должно присутствовать только в статьях о соответ … Википедия
D (язык программирования) — У этого термина существуют и другие значения, см. D. D Семантика: мультипарадигменный: императивное, объектно ориентированное, обобщённое программирование Тип исполнения: компилятор Появился в: 1999 Автор(ы) … Википедия
Компиляторы и трансляторы кода Python
Компьютерная программа, переводящая код, написанный на одном языке программирования, в другой, называется транслятором, а из языка в машинный код — компилятором. Python возглавляет фракцию самых быстрорастущих языков программирования. Таким образом, нет недостатка в компиляторах и трансляторах для Python, которые могут удовлетворить различные потребности проекта.
Введение
В первую очередь, компиляторы — это программы, которые преобразуют исходный код, написанный на языке программирования высокого уровня, в язык программирования более низкого уровня, такой как машинный код, для создания исполняемой программы.
Хотя компилятор CPython является де-факто компилятором для Python, поскольку он относится к эталонной реализации Python, т.е. CPython, существует несколько других компиляторов Python, которые разработчики любят использовать.
Давайте рассмотрим 7 лучших компиляторов для Python.
Brython — реализация Python для браузера
Brython, отмеченный как «реализация Python 3 для веб-программирования на стороне клиента», является популярным компилятором, который преобразует код Python в код JavaScript.
Адаптированный к среде HTML5, Brython поставляется с интерфейсом для объектов и событий DOM. Brython — это сокращение от Browser Python. Он может похвастаться широким функционалом, начиная от создания простых элементов документа и перетаскивания до трехмерной навигации. Компилятор Python работает в Firefox намного лучше, чем в Google Chrome. Brython поддерживает не только все современные настольные браузеры, но и так же мобильные веб-браузеры. Компилятор Python поставляется с консолью JavaScript, которую можно использовать для оценки времени выполнения некоторой программы JS по сравнению с ее эквивалентом Python в редакторе. Согласно официальному блогу Пьера Квентеля, создателя и ведущего разработчика Brython, Brython намного быстрее Pypy.js и Skulpt. В некоторых случаях компилятор Python работает даже быстрее, чем эталонная реализация Python, то есть CPython. Brython поддерживает большую часть синтаксиса Python 3, например генераторы и импорт библиотек. Он также обеспечивает поддержку нескольких модулей, принадлежащих дистрибутиву CPython, и поставляется с библиотеками для взаимодействия с элементами и событиями DOM. Поддержка последних спецификаций HTML5 / CSS3 также доступна в Brython, а компилятор Python может использовать популярные CSS-фреймворки, такие, как BootStrap и LESS.
Nuitka — компилятор Python написанный на языке Python
Nuitka — это компилятор Python, написанный на языке Python.
Официальный сайт проекта: https://nuitka.net
Nuitka берет код Python и компилирует его в исходный код C / C++ или исполняемые файлы. Его можно использовать для разработки автономных программ, даже если на вашем компьютере не запущен Python.
Написанная полностью на Python, Nuitka позволяет использовать различные библиотеки Python и модули расширения.
Компилятор доступен для платформ FreeBSD, Linux, macOS X, NetBSD и Windows и находится под лицензией Apache License версии 2.0. Nuitka также доступна с Anaconda для тех, кто предпочитает ее для разработки проектов, связанных с наукой о данных и машинным обучением.
Платформа для разработки PyJS
Для тех, кто хочет писать код Python и выполнять его в веб-браузерах, PyJS — один из вариантов.
Официальный сайт проекта: http://pyjs.org
Компилятор PyJS переводит код Python в эквивалентный код JavaScript, чтобы он мог выполняться внутри веб-браузера. Важным аспектом PyJS является то, что он поставляется с фреймворком AJAX, который заполняет пробелы, оставшиеся между поддержкой JS и DOM, доступной для различных веб-браузеров. Чтобы сгенерировать эквивалентный код JS, PyJS использует абстрактное синтаксическое дерево Python.
Исходный код веб-приложения Python можно запустить как автономное настольное приложение (которое работает под Python) с помощью модуля PyJS Desktop. Интересно, что в некоторых системах Unix предустановлены версии PyJS и PyJS Desktop. Несмотря на различия между Python и JavaScript, большинство типов данных в двух популярных языках программирования идентичны.
При использовании PyJS некоторые типы данных Python преобразуются в настраиваемые объекты, например списки. PyJS — легкое приложение. Кроме того, он может использоваться непосредственно из веб-браузера и позволяет запускать программы из JS-консоли веб-браузера. Компилятор PyJS также предлагает поддержку во время выполнения.
Поскольку код Python можно встраивать в код JS, разработчики JS могут проектировать и разрабатывать приложения в чисто объектно-ориентированной парадигме с использованием PyJS.
Shed Skin — экспериментальный компилятор для Python
Еще один популярный компилятор Python — Shed Skin.
Он преобразует статически типизированную программу Python в эквивалентную программу на чистом C++. Статически типизированный означает, что используемые переменные должны относиться только к одному типу данных. Shed Skin не поддерживает некоторые общие функции, такие как использование вложенных функций и определение функций, которые принимают различное количество аргументов. Только некоторые стандартные функции библиотеки Python доступны для использования с Shed Skin. В качестве экспериментальной программы компилятора Shed Skin предлагает перевести статически типизированные программы Python в оптимизированный код C++ с несколькими ограничениями. Кроме того, Shed Skin не может масштабироваться более, чем на несколько тысяч строк кода. Если в вашем коде есть неподдерживаемый модуль Shed Skin, вы должны удалить его и добавить простой код для воспроизведения желаемой функциональности.
Несмотря на свой экспериментальный статус, Shed Skin может создавать автономные программы или модули расширения, которые можно импортировать и использовать в больших программах Python. Самым большим преимуществом использования Shed Skin является то, что он позволяет значительно повысить производительность. Это главным образом связано с тем, что компилятор Python переопределил встроенные типы данных Python в свой собственный набор классов, реализованный в эффективном коде C++.
Skulpt — полностью браузерная реализация Python
Написанный на JavaScript и доступный по лицензии MIT, Skulpt предлагает настоящую среду, в которой скомпилированный код выполняется в форме JS.
Официальный сайт проекта: https://skulpt.org
Поскольку Skulpt — это реализация Python в браузере, нет необходимости в дополнительной обработке, плагинах или поддержке на стороне сервера, необходимых для запуска Python в веб-браузере. Любой код Python, написанный в Skulpt, выполняется непосредственно в веб-браузере. Skulpt — хороший вариант для разработчиков, которые хотят создать веб-приложение, позволяющие пользователям запускать программы Python внутри веб-браузера, обеспечивая безопасность фоновых сервисов. Популярный компилятор Python также можно легко встроить в существующий блог или веб-страницу. Для индивидуальной интеграции в HTML можно добавить код Skulpt. Вы также можете научить Skulpt импортировать свои собственные модули для большего контроля. Хотя Skulpt переводит код Python в код JS, он не облегчает выполнение последнего.
Transcrypt — быстрый транслятор кода Python в JavaScript
Еще один популярный компилятор Python — Transcrypt. Он позволяет скомпилировать довольно обширное подмножество Python в компактный, читаемый и простой для отладки код JavaScript.
Благодаря поддержке иерархических модулей, локальных классов и множественного наследования Transcrypt может похвастаться гибкой и стабильной общей структурой.
WinPython — версия Python адаптированная для Windows
WinPython — это дистрибутив Python, специально созданный для операционной системы Windows.
Более ранние версии CPython не были оптимизированы под Windows и, как таковые, содержали много ошибок. WinPython был инкубирован как решение проблемы. Хотя нынешние версии CPython очень стабильны в операционной системе Windows, WinPython имеет несколько эксклюзивных функций. Поскольку WinPython является автономным дистрибутивом для Python, вам нужно только загрузить и распаковать его, чтобы начать работу. WinPython также поставляется с некоторыми из самых популярных библиотек Python для науки о данных и машинного обучения, таких как NumPy, Pandas и SciPy. Следовательно, вы можете сразу же работать с этими библиотеками Python.
WinPython поставляется с множеством встроенных функций, которые в большинстве случаев не требуются, например, компилятор C и C ++. Это может быть серьезным ограничением, поскольку нет возможности выбрать и загрузить только те функции, которые необходимы. Тем не менее, WinPython доступен в варианте нулевого пакета, который поставляется только с компилятором Python и не более того.
Заключение
На этом завершается данный список из семи лучших компиляторов Python. Поскольку каждый из них разработан с учетом конкретных требований, вы можете использовать их для удовлетворения различных потребностей. В программировании, чем больше программист знает, тем лучше.
Компилятор
Содержание
Основная функциональность и терминология
Компиля́ция — сборка программы, включающая:
Если компилятор генерирует исполняемую машинную программу на машинном языке, то такая программа непосредственно исполняется физической программируемой машиной (например компьютером). В других случаях исполняемая машинная программа выполняется соответствующей виртуальной машиной.
Входная информация для компилятора есть:
Компили́ровать — проводить сборку машинной программы, включая:
Довольно часто компиляторы с языков высокого уровня выполняют лишь трансляцию исходного кода, компоновку же поручая внешнему компоновщику, — компоновщику, представляющему самостоятельную программу, вызываемую компилятором как внешняя подпрограмма. Вследствие этого компилятор многие считают разновидность транслятора, что неверно.
Виды компиляторов
Также все компиляторы условно можно разделить на две группы:
Виды компиляции
Структура компилятора
Процесс компиляции состоит из следующих этапов:
Структурные реализации компилятора могут быть следующими:
По первой схеме строились самые первые компиляторы, — для современных компиляторов такая схема построения нехарактерна.
По второй схеме построены все без исключения компиляторы с языков высокого уровня. Любой такой компилятор сам выполняет только трансляцию и далее вызывает компоновщик как внешнюю подпрограмму, который и компонует машинно-ориентированную программу. Такая схема построения легко позволяет компилятору работать и в режиме транслятора с соответствующего языка программирования. Этот обстоятельство нередко служит поводом считать компилятор разновидностью транслятора, что естественно неверно, — все современные компиляторы такого типа все же выполняют компоновку, пусть и силами вызываемого компилятором внешнего компоновщика, тогда как транслятор сам никогда не выполняет вызов внешнего компоновщика. Но это же обстоятельство позволяет компилятору с одного языка программирования на фазе компоновки включать в программу написанную на одном языке программирования функции-подпрограммы из уже оттранслированных соответствующим транслятором/компилятором, написанные на ином языке программирования. Так в программу на C/C++ можно вставлять функции написанные например на Pascal или Fortran. Аналогично и напротив написанная на C/C++ функции могут быть вставлены в Pascal- или Fortran-программу соответственно. Это было бы невозможно без поддержки многими современными компиляторами генерации кода вызова процедур (функций) в соответствии с соглашениями иных языков программирования. Например современные компиляторы с языка Pascal помимо организации вызова процедур/функций в стандарте самого Pascal поддерживают организацию вызова процедурой/функцией в соответствии с соглашениями языка C/C++. (Например чтобы на уровне машинного кода написанная на Pascal процедура/функция работала с входными параметрами в соответствии с соглашениями языка C/C++, — оператор объявления такой Pascal-процедуры/Pascal-функции должен содержать ключевое слово cdecl.)
Наконец по третьей схеме построены компиляторы, представляющие собой целые системы, включающие в себя трансляторы с разных языков программирования и компоновщики. Также любой такой компилятор может использовать в качестве транслятора любой способный работать в режиме транслятора компилятор с конкретного языка высокого уровня. Естественно такой компилятор может компилировать программу, разные части исходного текста которой написаны на разных языках программирования. Нередко такие компиляторы управляются встроенным интерпретатором того или иного командного языка. Яркий пример таких компиляторов — имеющийся во всех UNIX-системах (в частности в Linux) компилятор make.
Трансляция программы как неотъемлемая составляющая компиляции включает в себя:
Генерация кода
Генерация машинного кода
Большинство компиляторов переводит программу с некоторого высокоуровневого языка программирования в машинный код, который может быть непосредственно выполнен физическим процессором. Как правило, этот код также ориентирован на исполнение в среде конкретной операционной системы, поскольку использует предоставляемые ею возможности (системные вызовы, библиотеки функций). Архитектура (набор программно-аппаратных средств), для которой компилируется (собирается) машинно-ориентированная программа, называется целевой машиной.
Результат компиляции — исполнимый программный модуль — обладает максимально возможной производительностью, однако привязан к конкретной операционной системе (семейству или подсемейству ОС) и процессору (семейству процессоров) и не будет работать на других.
Для каждой целевой машины (IBM, Apple, Sun, Эльбрус и т. д.) и каждой операционной системы или семейства операционных систем, работающих на целевой машине, требуется написание своего компилятора. Существуют также так называемые кросс-компиляторы, позволяющие на одной машине и в среде одной ОС генерировать код, предназначенный для выполнения на другой целевой машине и/или в среде другой ОС. Кроме того, компиляторы могут оптимизировать код под разные модели из одного семейства процессоров (путём поддержки специфичных для этих моделей особенностей или расширений наборов команд). Например, код, скомпилированный под процессоры семейства Pentium, может учитывать особенности распараллеливания инструкций и использовать их специфичные расширения — MMX, SSE и т. п.
Некоторые компиляторы переводят программу с языка высокого уровня не прямо в машинный код, а на язык ассемблера. (Пример: PureBasic, транслирующий бейсик-код в ассемблер FASM.) Это делается для упрощения части компилятора, отвечающей за генерацию кода, и повышения его переносимости (задача окончательной генерации кода и привязки его к требуемой целевой платформе перекладывается на ассемблер), либо для возможности контроля и исправления результата компиляции (в том числе ручной оптимизации) программистом.
Генерация байт-кода
Некоторые реализации интерпретируемых языков высокого уровня (например, Perl) используют байт-код для оптимизации исполнения: затратные этапы синтаксического анализа и преобразование текста программы в байт-код выполняются один раз при загрузке, затем соответствующий код может многократно использоваться без перекомляции.
Динамическая компиляция
Из-за необходимости интерпретации байт-код выполняется значительно медленнее машинного кода сравнимой функциональности, однако он более переносим (не зависит от операционной системы и модели процессора). Чтобы ускорить выполнение байт-кода, используется динамическая компиляция, когда виртуальная машина транслирует псевдокод в машинный код непосредственно перед его первым исполнением (и при повторных обращениях к коду исполняется уже скомпилированный вариант).
Трансляция байт-кода в машинный код
Трансляция байт-кода в машинный код специальным транслятором байт-кода как указано выше неотъемлемая фаза динамической компиляции. Но трансляция байт-кода применима и для простого преобразования программы на байт-коде в эквивалентную программу на машинном языке. В машинный код может транслироваться как заранее скомпилированный байт-код. Но также трансляция байт-кода в машинный код может выполняться компилятором байт-кода сразу следом за компиляцией байт-кода. Практически всегда в последнем случае трансляция байт-кода выполняется внешним транслятором, вызываемым компилятором байт-кода.
Декомпиляция
Существуют программы, которые решают обратную задачу — перевод программы с низкоуровневого языка на высокоуровневый. Этот процесс называют декомпиляцией, а такие программы — декомпиляторами. Но поскольку компиляция — это процесс с потерями, точно восстановить исходный код, скажем, на C++, в общем случае невозможно. Более эффективно декомпилируются программы в байт-кодах — например, существует довольно надёжный декомпилятор для Flash. Разновидностью декомпиляции является дизассемблирование машинного кода в код на языке ассемблера, который почти всегда благополучно выполняется (при этом сложность может представлять самомодифицирующийся код или код, в котором собственно код и данные не разделены). Связано это с тем, что между кодами машинных команд и командами ассемблера имеется практически взаимно-однозначное соответствие.
Раздельная компиляция
Исторически особенностью компилятора, отражённой в его названии (англ. compile — собирать вместе, составлять), являлось то, что он производил как трансляцию, так и компоновку, при этом компилятор мог порождать сразу машинный код. Однако позже, с ростом сложности и размера программ (и увеличением времени, затрачиваемого на перекомпиляцию), возникла необходимость разделять программы на части и выделять библиотеки, которые можно компилировать независимо друг от друга. В процессе трансляции программы сам компилятор или вызываемый компилятором транслятор порождает объектный модуль, содержащий дополнительную информацию, которая потом — в процессе компоновки частей в исполнимый модуль — используется для связывания и разрешения ссылок между частями программы. Раздельная компиляция также позволяет писать разные части исходного текста программы на разных языках программирования.
Появление раздельной компиляции и выделение компоновки как отдельной стадии произошло значительно позже создания компиляторов. В связи с этим вместо термина «компилятор» иногда используют термин «транслятор» как его синоним: либо в старой литературе, либо когда хотят подчеркнуть его способность переводить программу в машинный код (и наоборот, используют термин «компилятор» для подчёркивания способности собирать из многих файлов один). Вот только использование в таком контексте терминов «компилятор» и «транслятор» неправильно. Даже если компилятор выполняет трансляцию программы самостоятельно, поручая компоновку вызываемой внешней программе-компоновщику, такой компилятор не может считаться разновидностью транслятора, — транслятор выполняет трансляцию исходной программы и только. И уж тем более не являются трансляторами компиляторы вроде системной утилиты-компилятора make, имеющейся во всех UNIX-системах.
Собственно утилита make — яркий пример довольно удачной реализации раздельной компиляции. Работа утилиты make управляется сценарием на интерпретируемым утилитой входном языке, известном как makefile, содержащемся в задаваемом при запуске утилиты входном текстовом файле. Сама утилита не выполняет ни трансляцию, ни компоновку — де-факто утилита make функционирует как диспетчер процесса компиляции, организующий компиляцию программы в соответствии с заданным сценарием. В частности в ходе компиляции целевой программы утилита make вызывает трансляторы с языков программирования, транслирующие разные части исходной программы в объектный код, и уже после этого вызывается тот или иной компоновщик, компонующий конечный исполняемый программный или библиотечный программный модуль. При этом разные части программы, оформляемые в виде отдельных файлов исходного текста, могут быть написаны как на одном языке программирования, так и на разных языках программирования. В процессе перекомпиляции программы транслируются только изменённые части-файлы исходного текста программы, вследствие чего длительность перекомпиляции программы значительно (порой на порядок) сокращается.
История
На заре развития компьютеров первые компиляторы (трансляторы) называли «программирующими программами» [6] (так как в тот момент программой считался только машинный код, а «программирующая программа» была способна из человеческого текста сделать машинный код, то есть запрограммировать ЭВМ).