انتخاب زبان برنامه نویسی باید بر اساس نیازهای پروژه و محیط کاری است و هیچ زبانی به تنهایی برای تمام پروژهها مناسب نخواهد بود. همچنین، در برخی موارد ممکن است ترکیب زبانهای مفسری و کامپایلری عملکرد و کارایی بهتری داشته باشد. میتوان گفت که استفاده از زبانهای کامپایلری و مفسری به عنوان یک ابزار قدرتمند، در دسترس برنامهنویسان بوده و به آنها اجازه میدهد کارهای پیچیده و زمانبر را بهتر و سریعتر به نتیجه برسانند. در ادامه به بررسی کامل این دو زبان، شباهتها و تفاوتهای آنها میپردازیم.
کامپایلر چیست؟
کامپایلر یک نرمافزار است که وظیفه ترجمه کد منبع یک برنامه نوشته شده به یک زبان برنامهنویسی خاص را، به کد ماشین انجام میدهد. به زبان سادهتر، کامپایلر توانایی تبدیل این کد را به کد ماشینی که توسط سختافزار قابل اجرا است، دارد. در واقع، کامپایلر وظیفه ترجمه کل برنامه را به یکباره انجام میدهد.
فرآیند کلی کارکرد یک کامپایلر به این صورت است:
- ورودی (کد منبع): برنامهنویس کد منبع خود را به زبان برنامهنویسی مورد نظر بنویسد. این کد ممکن است به زبانهای مختلفی مانند C، C++، Java یا Python باشد.
- فاز تجزیه و تحلیل (Parsing): کامپایلر به وسیله فاز تجزیه و تحلیل (Parsing)، ساختار و نحوه صحیح کد منبع را بررسی میکند.
- فاز ترجمه (Translation): در این مرحله، کامپایلر کد منبع را به کد میانی یا به زبان ماشین ترجمه میکند. این کد میانی ممکن است به صورت مستقیم توسط یک ماشین مجازی یا به کد ماشینی نهایی ترجمه شود.
- فاز بهینهسازی (Optimization): کد میانی ترجمه شده بهینهسازی میشود تا عملکرد برنامه بهبود یابد. این مرحله شامل بهینهسازیهای مختلف مانند حذف کدهای غیرضروری، بهینهسازی حلقهها و متغیرها و… است.
- فاز ترجمه به ماشین (Code Generation): کد بهینهسازی شده میانی به کد ماشینی ترجمه میشود که توسط سختافزار قابل اجرا باشد.
- خروجی (اجرا): کد ماشینی تولید شده به عنوان خروجی توسط سختافزار اجرا میشود و برنامه قابل استفاده میشود.
از مزایای استفاده از کامپایلر، افزایش سرعت اجرای برنامه، بهینهسازی عملکرد و ایجاد یک فایل اجرایی مستقل برای برنامه است.
زبانهای برنامه نویسی کامپایلری
زبانهای برنامه نویسی کامپایلری (Compiler languages) زبانهایی هستند که برنامههای نوشته شده با آنها باید ابتدا توسط یک کامپایلر به کد ماشینی ترجمه شوند تا بتوانند در سطح سختافزار اجرا شوند. این زبانها اغلب برای برنامههایی با نیازهای عملکردی بالا یا برنامههایی که به سرعت اجرا نیاز دارند، استفاده میشوند. برخی از معروفترین زبانهای برنامه نویسی کامپایلری عبارتند از:
- C و C++: دو زبان برنامه نویسی معروف که به وسیله کامپایلر به کد ماشین ترجمه میشوند. C++ یک توسعه بر C است که ویژگیهای شیءگرایی به آن اضافه شدهاند.
- Java: این زبان برنامه نویسی از یک مدل کامپایلر به شکل خاص به نام “کامپایلر جاوا” استفاده میکند. کد جاوا به یک کد میانی ترجمه شده و سپس توسط ماشین مجازی جاوا (JVM) اجرا میشود.
- C# (C-Sharp): زبان برنامه نویسی مایکروسافت که توسط کامپایلر به کد میانی ترجمه شده و سپس توسط ماشین مجازی .NET اجرا میشود.
- Fortran: این زبان به خصوص برای محاسبات علمی و مهندسی طراحی شده است و به وسیله کامپایلر به کد ماشین ترجمه میشود.
- Ada: یک زبان برنامه نویسی که به خصوص برای کاربردهای نظامی و امور حساس به اطلاعات (high-integrity systems) طراحی شده و توسط کامپایلر به کد ماشین ترجمه میشود.
زبانهای برنامه نویسی کامپایلری بیشتر برای کنترل دقیق برنامه و بهینهسازی عملکرد استفاده میشوند، اما معمولاً فرآیند توسعه و آزمایش آنها زمانبرتر است.
مفسر چیست؟
مفسر (Interpreter) یک نرمافزار است که کد منبع برنامه را خط به خط تفسیر (interpret) کرده و آن را به زبان ماشین یا به یک فرم میانی ترجمه میکند. در واقع، مفسر به طور مستقیم کد منبع را خوانده، تحلیل کرده و در همان زمان، بدون اینکه یک مرحله از قبل ترجمه به کد ماشینی انجام شود، اجرا میکند.
برخلاف کامپایلر که کل برنامه را یکباره به کد ماشین ترجمه کرده و سپس اجرای آن انجام میشود، مفسر در حین اجرا هر دستور را تفسیر کرده و اجرا میکند. مفسر به صورت تعاملی عمل میکند و به کاربر این امکان را میدهد که به طور مستقیم دستورات را وارد کرده و نتیجه را ببیند.
بعضی از زبانهای برنامهنویسی که از مفسر استفاده میکنند عبارتند از:
- Python: زبان برنامهنویسی پراستفاده که از مفسر برای اجرای کدهایش استفاده میکند.
- JavaScript: مفسرهای مختلفی برای اجرای کدهای JavaScript وجود دارند و مرورگرها نیز مفسرهای داخلی برای اجرای کدهای JavaScript دارند.
- Ruby: زبان برنامهنویسی دیگری که از مفسر برای اجرای کد منبع خود استفاده میکند.
- PHP: زبان برنامهنویسی متمرکز بر توسعه وب و اغلب برای پردازش سمت سرور (server-side) استفاده میشود.
- Perl: یک زبان برنامهنویسی چندمنظوره با تأکید بر پردازش متن و مدیریت سیستم است.
استفاده از مفسر برای اجرای مستقیم کد منبع، امکاناتی مانند اجرای تعاملی، اطلاعات بیشتر در مورد خطاها و تست سریعتر برنامهها را فراهم میکند، اما ممکن است در مقایسه با کامپایلر، سرعت اجرا پایینتر باشد.
شباهت کامپایلر و مفسر چیست؟
کامپایلر و مفسر هر دو نوعی از نرمافزارهایی هستند که برنامههای نوشته شده توسط برنامهنویسان را به زبان ماشین یا فرم میانی ترجمه میکنند تا بتوانند توسط سختافزار اجرا شوند. در اینجا برخی از شباهتهای کامپایلر و مفسر ذکر شده است.
- هدف اصلی: هدف اصلی هر دو کامپایلر و مفسر ترجمه کد منبع به یک فرم قابل اجرا است.
- نهفتگی ترجمه: هر دو کامپایلر و مفسر وظیفه ترجمه کد منبع را به یک فرم قابل اجرا انجام میدهند. در صورت استفاده از کامپایلر، این ترجمه به صورت یکباره و پیش از اجرا انجام میشود. در مفسر، ترجمه به صورت خط به خط و در حین اجرا اتفاق میافتد.
- منبع ورودی: هر دو نیازمند کد منبع برنامه به زبان برنامهنویسی مورد نظر هستند.
- خروجی نهایی: در نهایت، هر دو کامپایلر و مفسر به یک فرم قابل اجرا (مانند کد ماشین یا کد میانی) ترجمه میکنند که توسط سختافزار اجرا شود.
- زبانهای مورد پشتیبانی: هر دو میتوانند برای زبانهای مختلفی مورد استفاده قرار بگیرند، اگر چه برخی زبانها برای یکی از این روشها مناسبترند.
تفاوت کامپایلر و مفسر چیست؟
تفاوتهای اصلی بین کامپایلر و مفسر در روش ترجمه و زمان اجرا برنامهها قرار دارد. در ادامه تفاوتهای اصلی بین دو روش ذکر شده است.
- زمان ترجمه
- کامپایلر: ترجمه کل برنامه به یکباره انجام میشود و کد منبع به یک فرم میانی یا کد ماشینی ترجمه میشود. سپس این کد میانی یا کد ماشینی به صورت جداگانه اجرا میشود.
- مفسر: ترجمه به صورت تفسیری و در حین اجرا انجام میشود. هر دستور به ترتیب توسط مفسر خوانده و ترجمه شده و سپس اجرا میشود.
- سرعت اجرا
- کامپایلر: به طور کلی، برنامههای کامپایل شده به دلیل اینکه به کد ماشین ترجمه شدهاند، معمولاً سریعتر اجرا میشوند. این موضوع به این دلیل است که ترجمه کامل به یک مرحله انجام و بهینهسازیهای بیشتری انجام میشود.
- مفسر: به دلیل ترجمه در حین اجرا، ممکن است برنامههای مفسری به طور کلی کندتر اجرا شوند. هر دستور در زمان اجرا تفسیر شده و این میتواند زمان اجرا را افزایش دهد.
- کاربرد
- کامپایلر: برای برنامههایی که نیازمند عملکرد بهتر و سرعت اجرای بالا هستند، معمولاً از کامپایلر استفاده میشود. برنامههای سیستمی مانند سیستمعاملها و درایورها اغلب با کمک کامپایلر اجرا میشوند.
- مفسر: برنامههایی که نیاز به توسعه سریع، آزمایش و تست دارند، اغلب از مفسر استفاده میکنند. زبانهای اسکریپتی مانند Python و JavaScript معمولاً از مفسر استفاده میکنند.
- خطاها و اشکالات
- کامپایلر: اگر در زمان کامپایل خطاهایی وجود داشته باشد، کاربر باید ابتدا این خطاها را برطرف کند و سپس مجدداً کامپایل کند.
- مفسر: خطاها در زمان اجرا مشخص میشوند و کاربر میتواند در هنگام اجرا به طور مستقیم با آنها برخورد کند.
با این تفاوتها، انتخاب بین کامپایلر و مفسر به ویژگیهای خاص برنامه، نیازهای پروژه و ترجیحات برنامهنویس بستگی دارد. بسیاری از زبانها و ابزارها از هر دو روش برای ترجمه و اجرای برنامهها استفاده میکنند.
سرعت اجرای برنامه در زبانهای کامپایلری بیشتر است یا زبانهای مفسری؟
برنامههای کامپایلری به دلیل ترجمه کامل کد به کد ماشینی و بهینهسازیهای بیشتر در زمان کامپایل، معمولاً نسبت به برنامههای مفسری سریعتر اجرا میشوند.
در زبانهای کامپایلری، کد منبع به کد ماشین یا به یک فرم میانی ترجمه شده و به طور کامل قبل از اجرا بهینهسازی میشود. این بهینهسازیها به سرعت و بهبود عملکرد کمک میکنند. بنابراین، برنامههای کامپایلری معمولاً سریعتر اجرا میشوند.
اما برنامههای مفسری در زمان اجرا تفسیر میشوند و بهینهسازیها به صورت مستقیم بر کد منبع انجام نمیشوند. این باعث میشود که برنامههای مفسری معمولاً نسبت به برنامههای کامپایلری کندتر اجرا شوند.
بنابراین، اگر نیاز به سرعت بالا در زمان اجرا و بهینهسازی عملکرد دارید، زبانهای کامپایلری ممکن است انتخاب بهتری باشند. اما در برخی موارد، مثل توسعه سریع و آزمایش نرمافزار، زبانهای مفسری به دلیل امکانات تعاملی و اشکالزدایی آسان، ممکن است مناسبتر باشند.
سخن آخر
همانطور که دیدید زبانهای برنامه نویسی به دو دسته کامپایلری و مفسری دسته بندی میشوند. هر کدام از آنها ویژگیها خاص خود را داشته و برای کاربردهای مختلفی استفاده میشوند. برای انجام هر پروژه برنامه نویسی لازم است تا به ویژگیها و نیازهای پروژه توجه داشته و بر اساس آن زبان برنامه نویسی موردنیاز را انتخاب کنید.
اگر به یادگیری برنامه نویسی علاقه دارید میتوانید در بوت کمپهای آموزشی شرکت کنید. بوت کمپ برنامه نویسی مپصا اچ آر یکی از معتبرترین و کاربردیترین بوت کمپهای برنامه نویسی است که دورههای آموزشی مختلفی را برگزار میکند. این آموزشها به صورت کاملا کاربردی است. برای دریافت راهنمایی و شرکت در بوت کمپها میتوانید از طریق راههای ارتباطی زیر با کارشناسان در ارتباط باشید.