Чому Python не потрібен компілятор?

Мені просто цікаво (тепер, коли я почав із C ++, який потребує компілятора), чому Python не потрібен компілятор?

Я просто ввожу код, зберігаю його як exec та запускаю його. У мові C ++ я повинен створювати збірки та всі інші цікаві речі.

У Python є компілятор! Ви просто не помічаєте цього, оскільки він працює автоматично. Однак ви можете сказати, що це там: подивіться .pyc(або .pyoякщо у вас оптимізатор увімкнено) файлів, що генеруються для модулів, які ви import.

Крім того, він не компілюється в код рідної машини. Натомість він компілює в байт-код, який використовується віртуальною машиною. Віртуальна машина - сама по собі складена програма. Це дуже схоже на те, як працює Java; насправді настільки схожий, що існує варіант Python ( Jython ), який замість цього компілює байт-код Java Virtual Machine! Є також IronPython , який компілює CLR Microsoft (використовується .NET). (Звичайний компілятор байтового коду Python іноді називається CPython, щоб відключити його від цих альтернатив.)

C ++ потребує викриття процесу компіляції, оскільки сама мова є неповною; він не визначає все, що повинен знати лінкер, щоб створити вашу програму, а також не може вказати варіанти компіляції на портативному рівні (деякі компілятори дозволяють вам використовувати #pragma, але це не стандартно). Тож вам доведеться виконати решту роботи з makefiles та, можливо, авто пекла (autoconf / automake / libtool). Це насправді лише перехід від того, як це робив C. І C зробив це так, оскільки зробив компілятор простим, що є однією з головних причин, якими він користується такою популярністю (хтось міг викрутити простий компілятор C у 80-х).

Деякі речі, які можуть впливати на роботу компілятора чи лінкера, але не вказані в синтаксисі C або C ++:

• вирішення залежності
• зовнішні вимоги до бібліотеки (включаючи порядок залежності)
• рівень оптимізатора
• налаштування попередження
• версія специфікації мови
• відображення лінкерів (який розділ знаходиться в кінцевій програмі)
• цільова архітектура

Деякі з них можна виявити, але їх неможливо вказати; наприклад, я можу виявити, для чого використовується C ++ __cplusplus, але я не можу вказати, що C ++ 98 є тим, що використовується для мого коду в самому коді; Я повинен передати його як прапор компілятору в Makefile або зробити налаштування в діалоговому вікні.

Хоча ви можете подумати, що в компіляторі існує система "вирішення залежності", яка автоматично генерує записи залежностей, вони записують лише те, які файли заголовків використовує даний вихідний файл. Вони не можуть вказати, які додаткові модулі вихідного коду необхідні для з'єднання у виконувану програму, оскільки в C або C ++ немає стандартного способу вказувати, що даний файл заголовка є визначенням інтерфейсу для іншого модуля вихідного коду на відміну від простої групи рядки, які потрібно показати в декількох місцях, щоб ви не повторювались. Існують традиції у конвенціях про іменування файлів, але вони не відомі і не виконуються компілятором і лінкером.

Деякі з них можна встановити за допомогою #pragma, але це нестандартно, і я говорив про стандарт. Усі ці речі можна було б визначити за допомогою стандарту, але вони не були б зацікавлені у відсталій сумісності. Переважаюча мудрість полягає в тому, що файли та IDE не зламані, тому не виправляйте їх.

Python обробляє все це мовою. Наприклад, importзадає явну залежність модуля, має на увазі дерево залежностей, а модулі не розбиваються на заголовки та вихідні файли (тобто інтерфейс та реалізація).

Python - це інтерпретована мова. Це означає, що на вашому комп’ютері є програмне забезпечення, яке зчитує код Python і відправляє "інструкції" на машину. Стаття Вікіпедії про інтерпретовані мови може представляти інтерес.

Коли така мова, як C ++ (мова скомпільована), компілюється, це означає, що вона перетворюється в машинний код, який читається безпосередньо апаратним забезпеченням при виконанні. Стаття у Вікіпедії про складені мови може забезпечити цікавий контраст.

Не всі компільовані мови мають цикл редагування-компіляції-запуску посилань.

У що ви стикаєтесь - це функція / обмеження C ++ (або принаймні C ++ реалізацій).

Щоб зробити що-небудь, ви повинні зберегти свій код у файлах та створити монолітне зображення за допомогою процесу, який називається зв'язуванням.

Зокрема, саме цей монолітний процес зв’язування помилково розрізняє складання та інтерпретацію.

Деякі мови роблять все це набагато динамічніше, усуваючи незграбний монолітний крок зв’язку, а не усуваючи компіляцію до машинного коду. Джерело все ще компілюється в об’єктні файли, але вони завантажуються у зображення під час виконання, а не пов'язані в монолітний виконуваний файл.

Ви кажете "перезавантажити цей модуль", і він завантажує джерело та інтерпретує його, або компілює його, залежно від переключення режиму.

Програмування ядра Linux має деякий смак, навіть якщо ви працюєте в C. Ви можете перекомпілювати модуль, завантажити і вивантажити його. Звичайно, ви все ще знаєте, що ви створюєте якусь виконавчу річ, і вона керується складною системою збирання з ще деякими кроками вручну. Але справа в тому, що врешті-решт ви можете вивантажити та перезавантажити саме той невеликий модуль і не доведеться перезавантажувати все ядро.

Деякі мови мають ще більш дрібнозернисту модуляризацію, ніж ця, і збирання та завантаження відбувається в межах їх часу роботи, тому це більш безпроблемно.

що відхилення від початкового питання ... Не зазначається, що джерело програми python - це те, що ви використовуєте та розповсюджуєте, з точки зору користувача, це програма. Ми схильні спрощувати речі на категорії, які недостатньо визначені.

Скомпільовані програми зазвичай вважаються окремими файлами машинного коду. (правда, часто містять посилання на бібліотеки динамічних посилань, пов'язані з конкретними операційними системами). Це говорило ... Є більшість мов програмування, які можна описати як складені або інтерпретовані.

Python не потребує компілятора, оскільки він покладається на додаток (званий інтерпретатором), який компілює та запускає код, не зберігаючи створений машинний код у формі, до якої ви можете легко отримати доступ чи поширити.

Усі мови програмування потребують перекладу з людських понять у цільовий машинний код. Навіть мова складання повинна бути переведена в машинний код. Цей переклад зазвичай відбувається на наступних етапах:

Фаза 1: Аналіз та переклад (розбір) в проміжний код. Фаза 2: Переклад проміжного коду в цільовий код машини з власниками місць для зовнішніх посилань. Фаза 3: Розв’язання зовнішніх посилань та упаковки у виконану машиною програму.

Цей переклад часто називають попередньою компіляцією та "Тільки вчасно" (JIT) або складанням часу виконання.

Такі мови, як C, C ++, COBOL, Fortran, Pascal (не всі) та Assembly - це попередньо складені мови, які можуть бути виконані безпосередньо системою оперування, не потребуючи перекладача.

Інтерпретуються такі мови, як Java, BASIC, C # та Python. Всі вони використовують проміжний код, створений у Фазі 1, але іноді відрізняються тим, як переводять його в машинний код. Найпростіші форми використовують цей проміжний код для виконання процедур машинного коду, які виконують очікувану роботу. Інші будуть компілювати проміжний код до машинного коду і робити виправлення зовнішньої залежності під час виконання. Після складання його можна негайно виконати. Також машинний код зберігається в кеші попередньо складеного машинного коду для багаторазового використання, який згодом може бути повторно використаний, якщо функція буде потрібна знову. Якщо функція вже кешована, інтерпретатору не потрібно її знову компілювати.

Більшість сучасних мов високого рівня потрапляють до категорії інтерпретованих (з JIT). Здебільшого старі мови, такі як C & C ++, є попередньою компіляцією.