Компилятор

Компилятор - слово, пришедшее в наш язык из английского (Compiler). В более узком смысле: сборщик, подготовитель. В программировании же это особая программа, которая нужна для переработки кода, написанного человеком, в команды, понятные машине. Почему важно понимать этот процесс? Потому что компилятор - посредник между процессором и программистом. На языках низкого уровня программировать очень сложно и такое посредничество существенно упрощает работу. Понимание работы компиляторов важно не только для разработчиков, но и для тех, кто готовится к экзаменам, решая пробные задания ЕГЭ.

Когда появились и как создавались компиляторы

Компиляторы начали разрабатываться в середине XX века с развитием первых языков программирования. Основные этапы их развития таковы:

Применение компиляторов

Компиляторы применяются во многих сферах программирования:

• Разработка ПО – позволяют создавать программы, работающие на различных архитектурах.

• Игровая индустрия – используются для создания игровых движков и приложений.

• Машинное обучение – применяются для оптимизации вычислительных алгоритмов.

• Встраиваемые системы – помогают разрабатывать ПО для микроконтроллеров и специализированных устройств.

Другими словами, практически везде, где есть вычислительное устройство, автономное или программируемое дополнительно, имеется компилятор, способный переводить команды какого-либо языка программирования в понятный устройству машинный код.

Этапы работы компилятора

Код обрабатывается компилятором в несколько этапов, что существенно отличает его от интерпретатора

1. Лексический анализ – исходный код бьется на конечные структуры.

2. Синтаксический анализ – проверка структуры кода на соответствие грамматике языка.

3. Семантический анализ – выявление логических ошибок и несовместимостей типов.

4. Создание промежуточного кода – преобразование в независимое представление: уже не код программиста, но еще не байт-код.

5. Улучшение производительности программы.

6. Сборка машинного кода – получение итогового исполняемого файла.

Виды компиляторов

Компиляторы можно разделить на несколько категорий:

• Традиционные компиляторы (GCC, Clang) – формируют исполняемые файлы для ОС.

• JIT-компиляторы (Java HotSpot, LLVM) – компилируют код во время выполнения, ускоряя работу программ.

• Кросс-компиляторы – компилируют код для другой архитектуры.

• Транспилеры – переводят программу на другой язык (например, TypeScript в JavaScript).

Порой, в зависимости от сложности проекта, используется не один вид компилятора, а несколько. Это позволяет добиться максимальной гибкости кода, но в то же самое время требует от программиста куда большего профессионализма.

Популярные компиляторы

Некоторые из наиболее популярных компиляторов:

Темы компилятора при подготовка к ЕГЭ

При подготовке к ЕГЭ по информатике задания часто требуют знания основ программирования и работы компиляторов. Основные темы:

• Как преобразовать программный код в байт-код.

• Какие могут быть ошибки при компиляции и как их исправить.

• Ускорение работы программы путем оптимизации кода.

Уже больше полувека компиляторы являются основной частью программирования, обеспечивая создание exe-файлов и прочих исполняемых файлов из любого языка программирования. Они развивались десятилетиями и продолжают совершенствоваться. Глубокое понимание их работы помогает не только при подготовке к ЕГЭ, но и в профессиональной деятельности программиста. 

Лучшая тренировка – решение тестовых задач по теории компилятора, которые могут оказаться заданиями ЕГЭ!

1) Что такое компилятор?

• 1) Программа для редактирования кода

• 2) Средство для автоматического тестирования программ

• 3) Программа, переводящая код из высокого уровня в машинный

• 4) Средство для выполнения программ без установки

2)  Какой язык программирования первым получил компилятор?

• 1) C

• 2) Fortran

• 3) Python

• 4) Java

3)  Как называется этап компиляции, на котором проверяется соответствие кода грамматике языка?

• 1) Лексический анализ

• 2) Синтаксический анализ

• 3) Оптимизация кода

• 4) Генерация машинного кода

4)  Какая из этих программ является компилятором?

• 1) IntelliJ IDEA

• 2) GCC

• 3) Notepad++

• 4) Postman

5)  Какая основная особенность JIT-компилятора?

• 1) Компиляция кода перед его выполнением

• 2) Генерация исполняемого файла без промежуточного кода

• 3) Компиляция во время выполнения программы

• 4) Перевод программного кода в другой язык

6)  Какой компилятор предназначен для языка Java?

• 1) GCC

• 2) Clang

• 3) MSVC

• 4) Java HotSpot

7)  Какой этап компиляции отвечает за преобразование кода в более эффективный вариант?

• 1) Лексический анализ

• 2) Синтаксический анализ

• 3) Оптимизация кода

• 4) Генерация машинного кода

8)  Как называется компилятор, который может переводить код одного языка в другой?

• 1) JIT-компилятор

• 2) Кросс-компилятор

• 3) Транспилер

• 4) Интерпретатор

9)  Что делает кросс-компилятор?

• 1) Компилирует код для другой архитектуры

• 2) Интерпретирует код без создания исполняемого файла

• 3) Меняет код программы на код другого языка, не меняя сути программы

• 4) Выполняет программы без их предварительной компиляции