تفاوت کامپایلر و مفسر چیست؟

هم کامپایلرها و هم مفسرها نقش مهمی در تبدیل کد منبع نوشته شده به زبان سطح بالا (HLL) به کد ماشینی دارند که توسط کامپیوترها قابل درک باشد. در حالی که برنامه‌های کامپیوتری معمولاً با استفاده از زبان‌های سطح بالا ایجاد می‌شوند که درک آن برای انسان آسان است، کامپیوترها برای اجرای مؤثر آن‌ها به دستورالعمل‌های زبان ماشین نیاز دارند. در این مطلب از مجله مکتوب می‌خواهی به بررسی تفاوت کامپایلر و مفسر بپردازیم و آن‌ها را از ابعاد مختلفی روبه روی‌هم قرار دهیم.

تفاوت کامپایلر و مفسر در چیست؟

تفاوت کامپایلر و مفسر را می‌توان در رویکردهای مختلفی باهم بررسی کرد. برای درک بهتر تفاوت بین کامپایلر و مفسر ابتدا آشنایی با هریک از آن‌ها و نقشی که به عهده دارند خالی از لطف نیست و به درک بهتر این موضوع کمک زیادی خواهد کرد. درک تفاوت‌ها و شباهت‌های کامپایلر و مفسر به ما کمک می‌کند که برای پروژه برنامه‌نویسی خود بهترین انتخاب را داشته باشیم.

کامپایلر چیست؟

کامپایلر (compiler) نوعی ابزار ترجمه است که ورودی را به شکل زبان سطح بالا می‌گیرد و خروجی را به زبان سطح پایین مانند زبان ماشین یا اسمبلی تولید می‌کند. وظیفه اصلی آن تبدیل کدهای نوشته شده در یک زبان برنامه‌نویسی به کد ماشین است که از فرمت باینری (0 و 1) تشکیل شده که رایانه‌ها می‌توانند آن را درک کنند.

در بررسی تفاوت کامپایلر با اسمبلر، کامپایلر پیشرفته‌تر است و می‌تواند بررسی‌های مختلفی را روی محدودیت‌ها، محدوده‌ها و خطاهای کد انجام دهد. با این حال، این افزایش هوش به قیمت زمان اجرای برنامه طولانی‌تر و ردپای حافظه بزرگ‌تر خواهد بود. فرآیند کامپایل شامل اسکن کل برنامه و ترجمه آن به کد ماشین است که به سرعت پایین‌تر یک کامپایلر کمک می‌کند.

نقش کامپایلر چیست؟

نقش یک کامپایلر تسهیل تبدیل کدهای نوشته شده در یک زبان سطح بالا به زبان سطح ماشین است که باعث می‌شود به راحتی توسط کامپیوتر قابل درک باشد و این نقطه عطفی برای مسئله فرق بین کامپایلر و مفسر است. در این فرآیند، یک کامپایلر زبان سطح بالا (High Level Language) را به زبان اسمبلی متوسط تبدیل می‌کند. پس از آن، یک اسمبلر برای جمع‌آوری زبان اسمبلی میانی در کد ماشین (Machine language) استفاده می‌شود.

اساساً، یک کامپایلر به عنوان واسطه‌ای عمل می‌کند که شکاف بین زبان سطح بالا و کد ماشین را پر می‌کند و ارتباط مؤثر بین برنامه نویسان و کامپیوترها را امکان‌پذیر می‌کند.

مزایا و معایب کامپایلر

در این بخش از مطلب تفاوت کامپایلر و مفسر به بررسی مزایا و معایب کامپایلر پرداخته‌ایم که از مهم‌ترین آن‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

مزایای کامپایلرها:

1. افزایش سرعت اجرا: کد کامپایل شده در مقایسه با کد تفسیر شده سریع‌تر اجرا می‌شود، زیرا قبل از اجرا مستقیماً به کد ماشین ترجمه خواهد شد و اینجاست که تفاوت کامپایلر و مفسر خودش را نشان می‌دهد.
2. افزایش امنیت برنامه‌ها: کامپایلرها به بهبود امنیت برنامه‌ها کمک می‌کنند. فرآیند کامپایل شامل بهینه‌سازی کد و شناسایی آسیب‌پذیری‌های بالقوه است و در نتیجه خطر نقض امنیت را کاهش می‌دهد.
3. قابلیت‌های اشکال زدایی: کامپایلرها اغلب ابزارهای اشکال زدایی را ارائه می‌دهند که به شناسایی و اصلاح خطاهای کد کمک می‌کند. این ابزارها فرآیند اشکال‌زدایی را ساده کرده و پیدا کردن و رفع مشکلات را برای توسعه‌دهندگان آسان‌تر می‌کنند.

معایب کامپایلرها:

1. تشخیص خطای محدود: در حالی که کامپایلرها می‌توانند خطاهای نحوی و برخی از خطاهای معنایی را شناسایی کنند، ممکن است انواع خطاها یا مسائل منطقی را در کد تشخیص ندهند. برخی از خطاها ممکن است فقط در زمان اجرا آشکار شوند.
2. افزایش زمان کامپایل برای پایگاه‌های کد بزرگ: کامپایل کدهای حجیم می‌تواند زمان‌بر باشد. با افزایش اندازه پایگاه کد، فرآیند کامپایل ممکن است بیشتر طول بکشد و منجر به تأخیرهای احتمالی در چرخه توسعه شود.

توجه به این نکته مهم است که در حالی که این مزایا و معایب به طور کلی برای کامپایلرها صادق است، ویژگی‌ها و عملکرد خاص می‌تواند بسته به پیاده‌سازی کامپایلر و زبان برنامه‌نویسی مورد استفاده متفاوت باشد.

پیشنهاد مطالعه: آموزش نحوه استفاده از ChatGPT

مفسر چیست؟

برای درک بهتر تفاوت کامپایلر و مفسر آشنایی با مورد دوم یعنی مفسر نیز خالی از لطف نیست. مفسر یا مترجم (interpreter) یک برنامه نرم‌افزاری است که یک زبان برنامه‌نویسی را به فرمی قابل درک و اجرا توسط کامپیوتر تبدیل می‌کند. بر خلاف کامپایلرها، مفسرها به طور مستقیم کد ماشین را تولید نمی‌کنند. در عوض، آن‌ها زبان سطح بالا را به یک زبان میانی یا بایت کد ترجمه می‌کنند. مفسرها معمولاً با کد از پیش کامپایل شده، کد منبع یا ترکیبی از هر دو کار خواهند کرد.

یکی از ویژگی‌های قابل توجه مفسرها این است که آن‌ها به جای ترجمه کل برنامه قبل از اجرا، یک دستور برنامه را در یک زمان پردازش و اجرا می‌کنند. این امکان یک فرآیند توسعه تعاملی و تکراری‌تر را فراهم می‌کند. از نظر اندازه، مفسرها معمولاً از نظر اندازه کوچک‌تر از کامپایلرها هستند. آن‌ها یک فایل اجرایی کامپایل شده جداگانه تولید نمی‌کنند، بلکه مستقیماً با کد منبع یا یک نمایش میانی از کد کار می‌کنند.

توجه به این نکته مهم است که در حالی که مفسرها مزایایی مانند چرخه‌های توسعه سریع‌تر و قابل‌حمل بودن را ارائه می‌دهند، ممکن است از نظر سرعت اجرا در مقایسه با کد کامپایل شده کندتر باشند. با این حال، مفسران مدرن اغلب از تکنیک‌هایی مانند کامپایل کردن در زمان (JIT) برای کاهش تفاوت‌های عملکرد و دستیابی به زمان‌های اجرایی سریع‌تر استفاده می‌کنند.

پیشنهاد مطالعه: کوبرنتیز چیست و هرآنچه که باید در مورد آن بدانید

نقش مفسر چیست؟

نقش مفسر ترجمه کد منبع به زبان مقصد است. مفسرها با پردازش کد خط به خط عمل می‌کنند و هر خط را قبل از رفتن به خط بعدی اجرا می‌کنند. آن‌ها دستورالعمل‌های زبان سطح بالا (High Level Language) را به دستورالعمل‌های زبان ماشین تبدیل می‌کنند که می‌تواند مستقیماً توسط رایانه قابل درک و اجرا باشد.

برخلاف کامپایلرها که معمولاً کدهای باینری کامپایل شده یا کد میانی تولید می‌کنند، مفسرها کد را مستقیماً بدون ایجاد یک نمایش میانی اجرا می‌کنند. مفسرها نقش مهمی در اجرای برنامه‌ها و ارائه بازخورد بلادرنگ دارند و آن‌ها را برای محیط‌های برنامه‌نویسی تعاملی و پویا مفید می‌کند.

مزایا و معایب مفسر

در این بخش از مطلب تفاوت کامپایلر و مفسر به بررسی مزایا و معایب مفسر پرداخته‌ایم که از مهم‌ترین آن‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

مزایای مفسر:

1. اشکال‌زدایی آسان‌تر: برنامه‌هایی که به زبان تفسیر شده نوشته شده‌اند، عموماً اشکال‌زدایی آسان‌تری دارند. از آنجایی که مفسرها کد را خط به خط اجرا می‌کنند، بازخورد فوری ارائه کرده و به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهند تا خطاها را به طور مؤثرتری شناسایی و تصحیح کنند.
2. مدیریت خودکار حافظه: مفسرها اغلب مدیریت حافظه را به طور خودکار انجام داده و خطر خطاهای مربوط به حافظه مانند نشت حافظه یا سرریز شدن بافر را کاهش می‌دهند. این می‌تواند فرآیند توسعه را ساده کرده و ثبات کلی برنامه را بهبود بخشد.
3. انعطاف‌پذیری: زبان‌های تفسیر شده انعطاف‌پذیری بیشتری نسبت به زبان‌های کامپایل ارائه می‌دهند. مفسرها امکان تایپ پویا، تخصیص حافظه پویا و اصلاح کد زمان اجرا را فراهم می‌کنند و آن‌ها را برای نمونه‌سازی سریع، اسکریپت‌نویسی و محیط‌های توسعه تعاملی مناسب می‌سازد.

معایب مفسر:

1. اجرای برنامه محدود: مفسرها فقط می‌توانند برنامه‌هایی را اجرا کنند که به طور خاص برای مفسر مربوطه طراحی شده‌اند. این بدان معناست که کد نوشته شده برای یک مفسر ممکن است مستقیماً توسط مفسر یا کامپایلر دیگر بدون تغییرات قابل‌اجرا نباشد.
2. سرعت اجرای کمتر: کد تفسیر شده در مقایسه با کد کامپایل شده کندتر اجرا می‌شود زیرا در طول زمان اجرا خط به خط ترجمه و اجرا می‌شود. مفسرها از مزیت بهینه‌سازی پیش از زمان انجام شده توسط کامپایلرها برخوردار نیستند که می‌تواند بر عملکرد در وظایف محاسباتی فشرده تأثیر بگذارد.

شایان‌ذکر است که عملکرد و مزایا/معایب مفسرها بسته به اجرای مفسر خاص و ماهیت زبان برنامه‌نویسی مورد تفسیر می‌تواند متفاوت باشد.

پیشنهاد مطالعه: Function در جاوا اسکریپت – راهنمای جامع

بررسی تفاوت مفسر و کامپایلر

تفاوت بین کامپایلر و مفسر (مترجم) را همان‌طور که گفتیم می‌توان در ابعاد مختلفی بررسی کرد. در پایین به بررسی انواع تفاوت مفسر و کامپایلر پرداخته شده است.

کامپایلر:

• مراحل برنامه‌نویسی: ایجاد برنامه، تجزیه‌وتحلیل توسط کامپایلر، تبدیل به کد ماشین، پیوند فایل‌های کد و اجرای برنامه.
• کد ماشین تولید می‌کند که به عنوان یک فایل اجرایی ذخیره می‌شود.
• کد کامپایل شده سریع‌تر از کدهای تفسیر شده اجرا می‌شود.
• از مدل بارگذاری پیوند به عنوان مدل اولیه کار پیروی می‌کند.
• هرگونه تغییر در برنامه منبع مستلزم کامپایل مجدد کل کد است.
• خطاها پس از کامپایل کل کد نمایش داده می‌شوند.
• بهینه‌سازی کدهای اولیه را برای اجرای سریع‌تر انجام می‌دهد.
• برای اجرای بعدی به کد منبع نیاز ندارد.
• زمان بیشتری برای تجزیه‌وتحلیل کد منبع می‌گیرد.
• استفاده بالاتر از CPU
• معمولاً در محیط‌های تولید استفاده می‌شود.
• کد شی به طور دائم برای استفاده در آینده ذخیره می‌شود.
• نمونه‌هایی از زبان‌های برنامه‌نویسی مبتنی بر کامپایلر یا زبان‌های کامپایلر: C، C++، C# و غیره هستند.

مفسر:

• مراحل برنامه‌نویسی: ایجاد برنامه، اجرای دستورات و بررسی خطا.
• کد ماشین تولید نخواهد کر یا خروجی را ذخیره نمی‌کند.
• کدهای تفسیر شده نسبت به کدهای کامپایل شده کندتر اجرا می‌شوند.
• از مدل تفسیری به عنوان مدل کار اساسی پیروی می‌کند.
• تغییرات در برنامه منبع در حین ترجمه نیازی به ترجمه مجدد کل کد ندارد.
• خطاها برای هر خط کد نمایش داده می‌شود.
• تفسیر خط به خط را بدون بهینه‌سازی اولیه انجام می‌دهد.
• برای اجرای بعدی به کد منبع نیاز دارد.
• زمان کمتری برای تجزیه‌وتحلیل کد منبع می‌گیرد.
• استفاده کمتر از CPU
• معمولاً در محیط‌های برنامه‌نویسی و توسعه استفاده می‌شود.
• هیچ کد شی برای استفاده در آینده ذخیره نمی‌شود.
• نمونه‌هایی از زبان‌های برنامه‌نویسی مفسری: پایتون، روبی، پرل، SNOBOL، متلب و غیره هستند. همچنین می‌توان تفاوت زبان برنامه‌نویسی کامپایلر و مفسری را نیز به صورت مجزا بررسی کرد.

مفسر بهتر است یا کامپایلر؟

انتخاب بین کامپایلر و مفسر بستگی به شرایط و زمینه خاص دارد. یک مفسر برای کارهایی مانند اشکال زدایی و ارائه بازخورد فوری مفید است. از طرف دیگر، یک برنامه کامپایل شده پس از کامپایل شدن، سریع‌تر اجرا می‌شود. گزینه بهتر به نیازهای خاص کاربر بستگی دارد.

مفسر سریع‌تر است یا کامپایلر؟

به طور کلی، یک مفسر کندتر از یک برنامه کامپایل شده است و تفاوت کامپایلر و مفسر را می‌توان از جنبه سرعت هم بررسی کرد. با این حال، اگر یک برنامه قبلاً کامپایل شده باشد، اجرای آن معمولاً سریع‌تر از یک برنامه تفسیر شده است. مفسرها در ترجمه و اجرای کد خط به خط هزینه زیادی را متحمل می‌شوند، در حالی که کامپایلرها کد را از قبل برای اجرای کارآمد بهینه می‌کنند.

 انواع کامپایلرها

کامپایلرها انواع مختلفی دارند که فهرست زیر مهم‌ترین آن‌ها را نشان می‌دهد:

• کامپایلر متقابل (Cross-Compiler)
• کامپایلر بومی (Native Compiler)
• کامپایلر بوت استرپ (Bootstrap Compiler)
• دیکامپایلر (Decompiler)
• کامپایلر منبع به منبع (Source-to-Source Compiler)
• بازنویسی زبان (Language Rewriter)
• کامپایلر بایت کد (Bytecode Compiler)
• کامپایلر به موقع (Just-in-time Compiler)

انواع مفسر

مفسرها هم انواع مختلفی دارند که فهرست زیر مهم‌ترین آن‌ها را نشان می‌دهد:

• مفسر بایت کد (Bytecode Interpreter)
• مفسر کد رشته‌ای (Threaded code Interpreter)
• مفسر درخت نحو انتزاعی (Abstract syntax tree Interpreter)
• گردآوری به موقع (Just-in-time compilation)

توجه به این نکته مهم است که این انواع می‌توانند در سناریوهای خاصی با هم همپوشانی داشته باشند یا با هم ترکیب شوند و دسته‌بندی ممکن است بسته به پیاده‌سازی‌ها و فناوری‌های خاص مورد استفاده متفاوت باشد.

سخن پایانی

در مطلب فوق فرق بین کامپایلر و مفسر به زبانی ساده بیان گردید. کامپایلرها و مفسرها نقش‌های متمایزی را در ترجمه زبان سطح بالا به کد ماشین ایفا می‌کنند. کامپایلرها کل برنامه را به کد ماشین تبدیل می‌کنند و در نتیجه اجرای سریع‌تر انجام می‌شود. آن‌ها بهینه‌سازی اولیه را ارائه می‌دهند و معمولاً در محیط‌های تولید استفاده می‌شوند.

از سوی دیگر، مفسرها، کد را خط به خط اجرا می‌کنند و آن‌ها را برای اشکال‌زدایی و ارائه بازخورد تعاملی مفید می‌سازند. در حالی که کد تفسیر شده ممکن است کندتر باشد، مفسرها امکان تعیین نوع متغیر به صورت پویا و اصلاح کد را آسان‌تر می‌کنند. با توجه به تفاوت‌های کامپایلر و مفسر انتخاب یکی از آن‌ها بستگی به الزامات خاصی دارد که هر کدام از نظر سرعت، قابلیت‌های اشکال زدایی و انعطاف‌پذیری مزایا و معایب خاص خود را دارند. به امید اینکه مطلب فوق در رابطه با اینکه تفاوت کامپایلر و مفسر چیست برای شما مفید بوده باشد.

آموزش برنامه نویسی

منبع مورد استفاده برای نگارش مطلب: geeksforgeeks