Interpreter und Compiler: Was sind sie und wie unterscheiden sie sich?

Der Quellcode von höheren Programmiersprachen wie PHP, Swift und JavaScript ähnelt ein wenig natürlicher Sprache. Sie werden in einem solchen Code englische Wörter sehen und einige seiner Funktionen verstehen, auch wenn Sie die Sprache selbst nicht kennen. Dieser Quellcode muss jedoch in einem maschinenlesbaren Format vorliegen, damit der Computer das endgültige Programm ausführen kann.

Dazu benötigt die Maschine einen Vermittler, der Ihren Code in etwas übersetzt, das sie verarbeiten kann. Dieser Vermittler könnte ein Interpreter, ein Compiler oder ein Assembler sein. Sie alle machen das Gleiche: Sie übersetzen Quellcode von einer für Menschen lesbaren Form in eine maschinenlesbare Form. Aber wie sie es machen, ist ganz anders.

Was ist ein Dolmetscher?

Ein Interpreter liest jede Codezeile einzeln und führt sie sofort zur Laufzeit aus. Ein Interpreter wartet nicht darauf, dass der gesamte Quellcode in Maschinencode umgewandelt wurde, bevor er ihn an die CPU sendet. Stattdessen wandelt es jede Codezeile in den interpreterspezifischen Bytecode um und führt jede Anweisung aus, während sie übersetzt wird. Während die Ausführungsaufgabe direkt vom Interpreter abhängt, versorgt die CPU den Interpreter selbst mit Strom.

Da jede Zeile gleichzeitig analysiert und ausgeführt wird, ist der Prozess oft relativ langsamer. Vor diesem Hintergrund sind Fehler in interpretierten Programmiersprachen leicht zu erkennen, da sie für jede Codezeile sofortiges Feedback liefern.

Ein Nachteil dieses Verhaltens besteht jedoch darin, dass ein Laufzeitfehler das Programm während der Ausführung zum Absturz bringt, was zu einer schlechten Benutzererfahrung führt, insbesondere wenn Ihr Projekt nicht ausreichend getestet wird.

Was ist ein Compiler?

Ein Compiler liest Ihren Quellcode und übersetzt ihn in eine maschinenlesbare ausführbare Datei. Im Gegensatz zu einem Interpreter liest er den gesamten Quellcode auf einmal und generiert so Maschinencode für die spätere Verarbeitung durch die CPU. Da der Compiler diese Aufgabe nur einmal ausführt, sind kompilierte Programme in der Regel schneller und speichereffizienter.

Der Compiler berücksichtigt jedoch keine Laufzeitfehler. Stattdessen werden bestimmte Fehler zur Kompilierungszeit angezeigt, was normalerweise besser ist. Diese Art von Fehler tritt während der Entwicklung auf und nicht, wenn das Programm gestartet wird. Bedenken Sie jedoch, dass auch in kompilierten Programmen weiterhin Laufzeitfehler möglich sind.

Die wichtigsten Unterschiede

Interpreter und Compiler sind beide weit verbreitet, daher ist es hilfreich, die wichtigsten Unterschiede zwischen ihnen zu kennen.

Codeausführung: Eingabe- und Ausgabeverarbeitung

Ein Interpreter kann nur jede Eingabe pro Zeile sammeln, übersetzen und ausführen. Es führt jede Zeile des Quellcodes der Reihe nach aus, und die endgültige Ausgabe hängt davon ab, was jede Zeile während der Ausführung ausgibt.

Ein Compiler bündelt den gesamten Quellcode und übersetzt ihn nur einmal. Es nimmt also Ihren gesamten Quellcode als Eingabe, konvertiert ihn und sendet ihn an die CPU, um eine Ausgabe zu erhalten.

Debugging und Fehlerverfolgung

Bei interpretiertem Code sind Fehler leichter nachvollziehbar, da der Interpreter sie durch direkten Verweis auf die Originalquelle melden kann. Sobald jedoch zu irgendeinem Zeitpunkt während der Ausführung ein Fehler auftritt, stoppt der Interpreter. Daher kann das Debuggen von Fehlern eine gewisse Herausforderung darstellen, da Sie sie zur Laufzeit reproduzieren müssen. Es kann sogar noch schlimmer werden, wenn die Laufzeitprotokollierung unzureichend ist.

Andererseits sind die Laufzeitfehler in einer kompilierten Sprache möglicherweise schwieriger aufzuspüren, da es keinen Interpreter gibt, der sie meldet. Aber Fehler, die Sie zur Kompilierungszeit entdecken, sind in der Regel einfacher zu beheben, da der Compiler sie kontinuierlich erkennt.

Die meisten kompilierten Sprachen verfügen außerdem über einen Mechanismus zur Erkennung ungenutzter Variablen, Typinkompatibilität und fehlerhafter Syntax, wodurch Fehler dieser Art frühzeitig verhindert werden.

Leistung und Geschwindigkeit

Wie erwartet hilft ein Compiler der Maschine, Programmcode schneller auszuführen, da die CPU den Code nur einmal verarbeitet. Dies gilt nicht für Interpreter, die jede Zeile zur Laufzeit übersetzen.

Allerdings sind da Programmierprinzipien, die Sie verwenden können Um den interpretierten Code zu optimieren, verbringt der Interpreter dennoch Zeit damit, jede Zeile zu analysieren und auszuführen, bevor er zur nächsten übergeht. Es stehen jedoch Compiler-Hilfsprogramme zur Verfügung, um interpretierte Sprachen schneller zu machen.

Beispielsweise verarbeitet der Chrome-Browser JavaScript mithilfe der V8-Engine. Dies läuft auf dem Just-In-Time (JIT)-Compiler. Das Pyinstaller-Modul ist ein weiterer Helfer, der ein Python-Skript zu einem ausführbaren Paket bündelt und kompiliert.

Diese Hilfsprogramme sind zwar praktisch, um eine interpretierte Sprache in einem Compiler zu bündeln, sie ändern jedoch nichts an der Tatsache, dass der Basisübersetzer immer noch ein Interpreter ist.

Speichernutzung

Das Speichernutzungsverhalten des Interpreters und des Compilers ist relativ und hängt oft vom Quellcode und anderen Faktoren ab. Während einige Programmierer argumentieren, dass Code-Chunking in Interpretern die Speichernutzung reduziert, zeichnen Interpreter auch die Gesamtspeichernutzung auf.

Zum Beispiel, wenn Sie das untersuchen Speichernutzungsprofil Ihres Python-Codes, könnte Sie die Menge an Speicher, die es verbraucht, überraschen.

Im Allgemeinen benötigen kompilierte Programme jedoch weniger Laufzeitspeicher. Da sie den gesamten Quellcode vorab in maschinenlesbaren Code umwandeln, entlasten sie die CPU weniger. Dies steht im Gegensatz zu Interpretern, die Code nur zur Laufzeit übersetzen.

Unterstützung für Programmiersprachen

Der Interpreter und der Compiler haben einen angemessenen Anteil daran Verbreitung von Programmiersprachen. Zu den beliebten kompilierten Sprachen gehören C, C#, Rust und Golang. Auch interpretierte Sprachen sind beliebt, darunter Python, JavaScript und PHP.

Immer mehr Programmierer bevorzugen interpretierte Sprachen. Während JavaScript und Python Interpreter verwenden, sind sie laut der Website die beiden insgesamt am meisten gewünschten Sprachen 2023 Stack Overflow-Entwicklerumfrage. Rust und C# stellen die kompilierten Gruppen an fünfter und sechster Stelle dar.

Wo interpretierte Sprachen glänzen

In diesen Bereichen glänzen Dolmetscher:

• Sie ermöglichen eine einfache Fehlerverfolgung, da der Interpreter jede Codezeile separat ausführt.
• Mit interpretierten Sprachen ist es oft schneller, ein Minimum Viable Product früher zu erreichen, da sie im Vergleich zu kompilierten Sprachen eine weniger komplexe Syntax aufweisen.
• Im Gegensatz zu statisch typisierten kompilierten Sprachen verwenden interpretierte Sprachen dynamische Typisierung, wodurch die Komplexität des Codes verringert und die Lesbarkeit verbessert wird.

Wo kompilierte Sprachen gewinnen

Was ist mit Compilern? Hier sind einige Aspekte, in denen ihre Sprachen eine gewisse Stärke zeigen:

• Kompilierte Sprachen sind in der Regel schneller bei der Ausführung und benötigen weniger Laufzeitspeicher, da die Codeübersetzung nur einmal im Voraus erfolgt.
• Die Ausführung nach der Kompilierung hilft bei der Früherkennung von Fehlern. Der Compiler stellt sicher, dass die Bereitstellung fehlschlägt, sobald ein Fehler auftritt. Dies ist besser, als Fehler während der Laufzeit abzufangen.
• Obwohl sie statisch typisiert sind, definieren kompilierte Sprachen die Absichten von Variablen und Funktionen klar und machen sie dadurch besser dokumentiert.

Wählen Sie den richtigen Übersetzer für Ihr Projekt

Wie Sie gesehen haben, haben der Compiler und der Interpreter ihre jeweiligen Bereiche, in denen sie sich auszeichnen. Während einige Programmierer behaupten, dass kompilierte Sprachen insgesamt schneller und besser seien, argumentieren andere, dass die Leistung von der Codestruktur und der Plattform abhängt.

Aber was noch wichtiger ist: Ihre Wahl des Übersetzers sollte neben den technischen Mechanismen auch von mehreren anderen Faktoren abhängen. Die Leichtigkeit des Lernens, die Gemeinschaft und die Projektabsicht gehören zu den Faktoren, die bei der Wahl zwischen übersetzten und kompilierten Sprachen berücksichtigt werden müssen.