80 Интерпретаторы. Особенности построения интерпретаторов

Интерпретатор – это программа, которая воспринимает входную программу на исходном языке и выполняет ее.

В отличие от трансляторов интерпретаторы не порождают результирующую программу (и вообще какого-либо результирующего кода) – и в этом принципиальная разница между ними. Интерпретатор, так же как и транслятор, анализирует текст исходной программы. Однако он не порождает результирующей программы, а сразу же выполняет исходную в соответствии с ее смыслом, заданным семантикой входного языка. Таким образом, результатом работы интерпретатора будет результат, заданный смыслом исходной программы, в том случае, если эта программа правильная, или сообщение об ошибке, если исходная программа неверна.

Конечно, чтобы исполнить исходную программу, интерпретатор так или иначе должен преобразовать ее в язык машинных кодов, поскольку иначе выполнение программ на компьютере невозможно. Он и делает это, однако полученные машинные коды не являются доступными для пользователя интерпретатора. Эти машинные коды порождаются интерпретатором, исполняются и уничтожаются по мере надобности. Пользователь же видит результат выполнения этих кодов – результат выполнения исходной программы.

Простейшим способом реализации интерпретатора можно было бы считать вариант, когда исходная программа сначала полностью транслируется в машинные команды, а затем сразу же выполняется. В такой реализации интерпретатор, по сути, мало чем бы отличался от компилятора с той лишь разницей, что результирующая программа в нем была бы недоступна пользователю.

Пользователь также должен был бы ждать компиляции всей исходной программы прежде, чем начнется ее выполнение, и по сути, в таком интерпретаторе не было бы никакого смысла – он не давал бы никаких преимуществ по сравнению с аналогичным компилятором.

Поэтому подавляющее большинство интерпретаторов исполняет исходную программу последовательно, по мере ее поступления на вход интерпретатора.

При таком порядке работы интерпретатора проявляется существенная особенность, которая отличает его от компилятора, – если интерпретатор исполняет команды по мере их поступления, то он не может выполнять оптимизацию исходной программы. Следовательно, фаза оптимизации в общей структуре интерпретатора будет отсутствовать. В остальном же она будет мало отличаться от структуры аналогичного компилятора, с той разницей, что на этапе генерации кода машинные команды не записываются в объектный файл, а выполняются по мере их порождения.

Далеко не все языки программирования допускают построение интерпретаторов, которые могли бы выполнять исходную программу по мере поступления команд. Для этого язык должен допускать возможность существования компилятора, выполняющего разбор исходной программы за один проход.

Кроме того, язык не может интерпретироваться по мере поступления команд, если он допускает появление обращений к функциям и структурам данных раньше их непосредственного описания. Поэтому данным методом не могут интерпретироваться такие языки, как С и Pascal.

Отсутствие шага оптимизации ведет к тому, что выполнение программы с помощью интерпретатора является менее эффективным, чем с помощью аналогичного компилятора. Кроме того, при интерпретации исходная программа должна заново разбираться всякий раз при ее выполнении, в то время как при компиляции она разбирается только один раз, а после этого всегда используется объектный файл. Таким образом, интерпретаторы всегда проигрывают компиляторам в производительности.

Преимуществом интерпретатора является независимость выполнения программы от архитектуры целевой вычислительной системы. В результате компиляции получается объектный код, который всегда ориентирован на определенную архитектуру. Для перехода на другую архитектуру целевой вычислительной системы программу требуется откомпилировать заново. А для интерпретации программы необходимо иметь только ее исходный текст и интерпретатор с соответствующего языка.

Далеко не все языки программирования допускают построение интерпретаторов, которые могли бы выполнять исходную программу по мере поступления команд. Для этого язык должен допускать возможность существования компилятора, выполняющего разбор исходной программы за один проход. Кроме того, язык не может интерпретироваться по мере поступления команд, если он допускает появление обращений к функциям и структурам данных раньше их непосредственного описания.

Недостаток: интерпретаторы всегда проигрывают компиляторам в производительности.

Достоинство: независимость выполнения программы от архитектуры компьютерной системы.