Компиляция в информатике — это формирование программы, которое включает транслирование всех программных модулей.
Введение
Под компиляцией понимаются процессы, которые облегчают диалог специалиста по написанию программ и компьютера. Формируя на этапе завершения свою программу, каждый программист вынужден использовать программу компиляции. В техническом описании эта программа занимает очень скромное место и определяется как утилита, которая осуществляет компиляцию. Компиляцией является операция преобразования программного приложения, которое выполнено на известном людям языке (определяется как язык высокого уровня), в команды языка низкого уровня, которые понимает компьютер. В итоге получается программа, приближённая к машинным кодам. Программа имеет вид объектного модуля или абсолютного кода. В отдельных случаях эта программа может походить на команды ассемблера. То есть, компиляцией является преобразование входных данных (исходного кода), описывающих некий алгоритм, выполненный на проблемном языке, в выбранный набор команд объектного кода (машинный язык).
Если сформулировать более коротко, то процесс компиляции — это трансляция программы из проблемно-ориентированного языка в машинно-ориентированный. Это простая и прозрачная формулировка, но на самом деле процесс компиляции представляется очень многоплановым.
Компиляция в информатике
Есть различные виды компиляции:
- Компиляция пакетного типа. Она преобразует сразу несколько исходных модулей в едином комплекте.
- Компиляция построчного типа. Аналог интерпретации, то есть пошаговой независимой компиляции всех следующих операторов.
- Условная компиляция, при которой преобразование исходного текста зависит от заданных исходных условий с помощью директив компилятора. То есть путём изменения величины некоторых констант, возможно отключать или наоборот включать преобразование участков исходной программы.
Чтобы программистам было удобно решать разнообразные задачи, можно выбрать наиболее подходящий для данного случая компилятор. Если же выполнить подробную классификацию компиляторов, то возможно определить некоторое количество аналогичных утилит:
- Векторный компилятор. Выполняет перевод входных данных в машинный код, при этом выполняя подстройку под векторные процессоры.
- Гибкий компилятор. Базируется на модульном принципе и управляется при помощи таблиц. Его программа выполнена на языке высокого уровня и имеется возможность реализовать его посредством компилятора компиляторов.
- Инкрементальный компилятор. Выполняет вторичное преобразование компонентов исходной программы и приложений к ней, не делая перекомпиляцию всей программы.
- Компилятор пошаговый или выполняющий интерпретацию. Применяет методику поочерёдного проведения самостоятельной компиляции любого выбранного процесса исходного модуля.
- Компилятор компиляторов. Программа трансляции, воспринимающая формализованное представление языка программирования. У него имеется возможность самому сформировать необходимый компилятор для выбранного программного языка.
- Компилятор отладки. Способен выявить и устранить различные типы синтаксических ошибок.
- Резидентный компилятор. Имеет своё фиксированное расположение в оперативной памяти и может повторно применяться обширным диапазоном задач.
- Компилятор самокомпилируемый. Он формируется на том же языке, что и транслируемая программа. Это универсальный компилятор, в котором заложены семантика и синтаксис исходного языка. В его состав входят ядро, семантический и синтаксический загрузчики.
Наиболее часто встречаются задачи компиляции ядра для операционной системы Linux. Эта процедура способна разрешить обширный круг задач, которые связаны с привязкой аппаратного обеспечения и адаптации оптимальной версии операционной системы. При компиляции Java возможно применение компиляторов, которые работают под самыми разными платформами. Это даёт возможность перекомпиляции исходных кодов под нужды различных операционных систем разных брендов.
Структурное построение компилятора
В процессе выполнения компиляции, реализуются следующие этапы:
- Анализ лексики. Выполняется преобразование символики исходной программы в набор лексем (абстрактных единиц).
- Анализ синтаксиса (грамматики). Выполняется преобразование набора лексем в дерево разбора.
- Анализ семантики. Выполняется обработка дерева разбора для определения его смысловых значений (семантики). Это может быть процесс привязки идентификаторов к их видам, определение совместимости т так далее. В итоге формируется промежуточное представление (код), и возможно формирование дополненного дерева разбора или даже нового дерева. Возможно так же формирование абстрактного набора команд, удобного для последующего применения.
- Повышение оптимальности. Удаляются лишние образования и формируется упрощённый код без смысловых потерь. Процесс оптимизации возможно осуществлять на различных этапах. К примеру, можно оптимизировать промежуточный или окончательный машинный код.
- Процесс генерации кода. Выполняется трансформация промежуточных представлений в коды конечного языка.
Для разных типов компиляторов возможно подразделение или совмещение данных этапов в различных вариациях.
Трансляция и компоновка
Следует отметить один важный исторический момент. На ранних стадиях своего развития, компилятор имел возможность выполнять не только трансляцию, но также и компоновку программы. Он состоял из двух составляющих, собственно транслятора и компоновщика. Это можно объяснить тем обстоятельством, что отделение компиляции от компоновки, как отдельного этапа, произошло гораздо позднее разработки компиляции. Но и сегодня во многих известных компиляторах есть физическое объединение с компоновщиками. По этой причине, терминология «компилятор» иногда заменяется словом «транслятор», которое является фактически синонимом.
