智一面

我们编写的源代码是人类语言,我们自己可以轻松理解;但对于计算机硬件(CPU),源代码就是天书,根本无法执行,计算机只能识别某些特定的二进制指令,在程序真正运行之前必须将源代码转换为二进制指令。

 

所谓的二进制指令,也就是机器码,是 CPU 能够识别的硬件层面的“代码”,简陋的硬件只能使用几十个指令,强大的硬件能使用成百上千个指令。

 

 

然而,究竟在什么时候将源代码转换成二进制指令呢?不同的编程语言有不同的规定:

Ø 有的编程语言要求必须提前将所有源代码一次性转换成二进制指令,也就是生成一个可执行程序(Windows 下的 .exe),比如C语言、C++、Golang、Pascal(Delphi)、汇编等,这种编程语言称为编译型语言,使用的转换工具称为编译器。

Ø 有的编程语言可以一边执行一边转换,需要哪些源代码就转换哪些源代码,不会生成可执行程序,比如 Python、JavaScript、PHP、Shell、MATLAB 等,这种编程语言称为解释型语言,使用的转换工具称为解释器。

 

简单理解,编译器就是一个“翻译工具”,类似于将中文翻译成英文、将英文翻译成俄文。但是,翻译源代码是一个复杂的过程,大致包括词法分析、语法分析、语义分析、性能优化、生成可执行文件等五个步骤,期间涉及到复杂的算法和硬件架构。解释器与此类似。

 

 

那么,编译型语言和解释型语言各有什么特点呢?它们之间有什么区别?

 

编译型语言

 

对于编译型语言,开发完成以后需要将所有的源代码都转换成可执行程序,比如 Windows 下的.exe文件,可执行程序里面包含的就是机器码。只要我们拥有可执行程序,就可以随时运行,不用再重新编译了,也就是“一次编译,无限次运行”。

 

在运行的时候,我们只需要编译生成的可执行程序,不再需要源代码和编译器了,所以说编译型语言可以脱离开发环境运行。

 

编译型语言一般是不能跨平台的,也就是不能在不同的操作系统之间随意切换。

 

编译型语言不能跨平台表现在两个方面:

1) 可执行程序不能跨平台

可执行程序不能跨平台很容易理解,因为不同操作系统对可执行文件的内部结构有着截然不同的要求,彼此之间也不能兼容。不能跨平台是天经地义,能跨平台反而才是奇葩。另外,相同操作系统的不同版本之间也不一定兼容。

2) 源代码不能跨平台

不同平台支持的函数、类型、变量等都可能不同,基于某个平台编写的源代码一般不能拿到另一个平台下编译。

 

 

解释型语言

 

对于解释型语言,每次执行程序都需要一边转换一边执行,用到哪些源代码就将哪些源代码转换成机器码,用不到的不进行任何处理。每次执行程序时可能使用不同的功能,这个时候需要转换的源代码也不一样。

 

因为每次执行程序都需要重新转换源代码,所以解释型语言的执行效率天生就低于编译型语言,甚至存在数量级的差距。计算机的一些底层功能,或者关键算法,一般都使用 C/C++ 实现,只有在应用层面(比如网站开发、批处理、小工具等)才会使用解释型语言。

 

在运行解释型语言的时候,我们始终都需要源代码和解释器,所以说它无法脱离开发环境。

 

当我们说“下载一个程序(软件)”时,不同类型的语言有不同的含义:

对于编译型语言,我们下载到的是可执行文件,源代码被作者保留,所以编译型语言的程序一般是闭源的。

对于解释型语言,我们下载到的是所有的源代码,因为作者不给源代码就没法运行,所以解释型语言的程序一般是开源的。

 

相比于编译型语言,解释型语言几乎都能跨平台,“一次编写,到处运行”是真是存在的,而且比比皆是。那么,为什么解释型语言就能快平台呢?

 

这一切都要归功于解释器!

 

我们所说的跨平台,是指源代码跨平台,而不是解释器跨平台。解释器用来将源代码转换成机器码,它就是一个可执行程序,是绝对不能跨平台的。

 

官方需要针对不同的平台开发不同的解释器,这些解释器必须要能够遵守同样的语法,识别同样的函数,完成同样的功能,只有这样,同样的代码在不同平台的执行结果才是相同的。

 

你看,解释型语言之所以能够跨平台,是因为有了解释器这个中间层。在不同的平台下,解释器会将相同的源代码转换成不同的机器码,解释器帮助我们屏蔽了不同平台之间的差异。

 

总结

我们将编译型语言和解释型语言的差异总结为下表:

类型

原理

优点

缺点

编译型语言

通过专门的编译器,将所有源代码一次性转换成特定平台(Windows、Linux 等)执行的机器码(以可执行文件的形式存在)。

编译一次后,脱离了编译器也可以运行,并且运行效率高。

可移植性差,不够灵活。

解释型语言

由专门的解释器,根据需要将部分源代码临时转换成特定平台的机器码。

跨平台性好,通过不同的解释器,将相同的源代码解释成不同平台下的机器码。

一边执行一边转换,效率很低。