زبان های مفسری و کامپایلری چیست؟[تعریف ، معرفی هر زبان ، مزایا و معایب] ...

اگر برنامه‌نویس باشید، حتماً باید با مفاهیمی نظیر “زبان‌های مفسری” و “زبان‌های کامپایلری”  آشنا باشید.درک درست از زبان‌های مفسری و کامپایلری، هر دو از مهمترین ابزارهایی می باشند که برای توسعه‌ی نرم‌افزارها به کار تان می‌آیند.در این مقاله به بررسی و معرفی زبان‌‌های مفسری و کامپایلری می‌پردازیم و تعریف دقیق این دو نوع زبان را بررسی خواهیم کرد.سپس به توضیح نحوه کار آن‌ها و مزایا و معایب هر کدام می‌پردازیم.

در دنیای برنامه نویسی “زبان‌های مفسری و کامپایلری” از اهمیت ویژه‌ای برخوردار می باشند، چرا که با توجه به نوع پروژه‌ برنامه‌ نویسی، انتخاب درست بین هر 1 از این زبان‌ها، باعث بهینه‌تر شدن کدهای شما می‌گردد.

با ما همراه باشید تا در این مقاله به بررسی و معرفی زبان‌های مفسری و کامپایلری بپردازیم.

زبان‌‌های مفسری

همانطور که می‌دانید، کامپیوتر  درک درستی از زبان‌‌های برنامه نویسی سطح بالا ندارد؛ بنابراین به واسطی نیاز داریم که برنامه را به کد ماشین تبدیل کند.این واسط، همان زبان‌ برنامه نویسی مفسری (interpreter) و زبان‌ برنامه نویسی کامپایلری (compiler) هست.

زبان مفسری چیست؟

زبان‌های مفسری یا Interpreted Languages، زبان‌هایی می باشند که کدهای برنامه‌ نویسی آن‌ها، به صورت خط به خط توسط 1 مفسر (Interpreter) اجرا می‌گردد.به این صورت که مفسر، کد برنامه‌ نویسی را دریافت کرده و به ترتیب خطوط آن را تفسیر کرده تا به زبان قابل درک برای کامپیوتر تبدیل کند.به همین دلیل، زبان‌‌های مفسری نیازی به کامپایل کردن کد برنامه‌ نویسی ندارند و در عوض، اجرای کدها به صورتی که در فایل متنی آن‌ها ذخیره شده، صورت می‌گیرد.

به عنوان مثال، Python و Ruby نمونه‌هایی از زبان‌های مفسری می باشند.این زبان‌ها، برای اجرای کدهای برنامه‌نویسی خود نیازی به کامپایل کردن آن‌ها ندارند و توسط مفسرهای مخصوص به هر زبان، به صورت خط به خط تفسیر می‌شوند.

استفاده از زبان‌‌های مفسری، مزایای خاص خود را دارد.به دلیل عدم نیاز به کامپایل کردن کدها، زبان‌‌های مفسری قابلیت توسعه و تست برنامه را افزایش می‌دهند.به همین صورت، به دلیل اینکه کدها بصورت متنی ذخیره می‌شوند، این زبان‌ها قابلیت خوانایی و نگهداری بالایی دارند.علاوه بر این، با اجرای خط به خط برنامه، می‌توان در هر لحظه از اجرای برنامه، وضعیت آن را بررسی کرد و از این ویژگی برای اشکال‌زدایی و تست برنامه استفاده کرد.

نحوه‌ی کارکرد زبان‌‌های مفسری

عملکرد زبان‌‌های مفسری رو مرحله را شامل می‌گردد.در بخش اول، کل برنامه از قبل به زبان مفسر تحویل داده شده و در بخش دوم، برنامه توسط کاربر تایپ و سپس توسط مفسر اجرا می‌گردد.

در این نوع زبان‌ها، برنامه‌ها به صورت خط به خط خوانده خواهند شد و هر خط به تنهایی توسط مفسر ترجمه و اجرا می‌گردد.در هر خط، مفسر ابتدا سینتکس (Syntax) را بررسی می‌کند تا مطمئن گردد که خطایی در برنامه وجود ندارد و سپس خط را به صورت کامل اجرا می‌کند.در صورتی که خطایی در خط مورد نؤ وجود داشته باشد، مفسر به صورت خودکار خطا را نمایش می‌دهد.

از آنجایی که در این نوع زبان‌ها هیچ فرایند کامپایلی صورت نمی‌گیرد، مفسر برای اجرای برنامه باید در هر بار اجرا به صورت خط به خط آن را تفسیر کند.این ویژگی باعث می‌گردد که اجرای برنامه در زبان‌های مفسری به طور کلی کندتر و آهسته‌تر از زبان‌های کامپایلری باشد.به همین صورت، به دلیل نیاز به مفسر برای اجرای برنامه، مصرف حافظه و پردازش‌های اضافی مورد نیاز هست.

مزایا و معایب زبان‌‌های مفسری

همانطور که پیشتر اشاره شد، زبان‌های مفسری برای اجرای کدهای خود از 1 مفسر کمک می‌گیرند.برای تشخیص خطا در کد، مفسر ابتدا بررسی‌های لازم را انجام داده و پس از آن، کد را اجرا می‌کند.در ادامه به مزایا و معایب استفاده از زبان‌های مفسری پرداخته می‌گردد:

مزایا زبان‌های مفسری

سهولت در نوشتن کد: در زبان‌های مفسری برای نوشتن کد نیاز به دانش کامپیوتری عمیقی ندارید؛ برای اجرای کد، فقط کافی هست که 1 مفسر مناسب برای آن زبان نصب شده باشد. اجرای سریع کد: در زبان‌‌های مفسری، کد بلافاصله پس از تایپ اجرا خواهد شد.به همین دلیل، زمان اجرای کد در زبان‌‌های مفسری از زبان‌‌های کامپایلری کمتر هست. امکانات خوب دیباگینگ: در زبان‌های مفسری، به دلیل اجرای دستورات در لحظه و بلادرنگ (real-time)، می‌توان از امکانات دیباگینگ به صورت کارآمدتری استفاده کرد.

معایب زبان‌های مفسری

کندی در اجرای کد: زبان‌‌های مفسری در زمان اجرا به دلیل ترجمه خط به خط و اجرای کد مربوط به هر خط، با کندی مواجه می‌شوند.این مشکل به‌ویژه در برنامه‌هایی با حجم بالا و دستورات پیچیده برجسته‌تر بوده که اجرای آن‌ها باعث کاهش سرعت عملکرد می‌گردد. کد منبع قابل دیدن: در زبان‌‌های مفسری، کد منبع در هنگام اجرا قابل مشاهده هست و می‌توان آن را به سادگی مورد حمله قرار داد. نیاز به نصب مفسر: برای اجرای برنامه‌های نوشته شده با زبان‌‌های مفسری، نیاز هست که مفسر آن زبان بر روی سیستم کاربر نصب شده باشد.این مسئله به عنوان 1 نقطه ضعف در مورد استفاده از زبان‌‌های مفسری در نظر گرفته می‌گردد. امکان ایجاد خطا: به دلیل اجرای کد در لحظه و به دلیل اینکه کد‌های نوشته شده با زبان‌های مفسری به صورت خط به خط ترجمه و اجرا می‌شوند، در صورتی که کد نوشته شده به درستی کار نکند، احتمال ایجاد خطا افزایش می‌یابد.

مثال‌ هایی از زبان‌‌های مفسری

تعدادی از زبان‌‌های مفسری محبوب و پراستفاده را در زیر بررسی می‌کنیم:

پایتون (Python)

پایتون یکی از محبوب‌ترین زبان‌های مفسری در دنیا هست که توسط Guido van Rossum در دهه ۱۹۸۰ توسعه یافت.این زبان در بسیاری از حوزه‌های مختلف مثل علم داده، ماشین لرنینگ، وب دولوپمنت و حتی بازی‌ سازی مورد استفاده قرار می‌گیرد.پایتون به دلیل سینتکس ساده و خوانا، انعطاف‌پذیری بالا، مجموعه کاملی از کتابخانه‌ها و فریم‌ورک‌های مختلف و جوامع بزرگ و پویا، به شدت محبوب هست.

جاوااسکریپت (JavaScript)

زبان جاوا اسکریپت یا به اختصار “JS” 1 زبان مفسری و بسیار رایج در بین توسعه دهندگان وب هست.این زبان در داخل مرورگر وب اجرا می‌گردد و به طور گسترده‌ای برای ایجاد وبسایت‌های پویا و بدون نیاز به بارگذاری مجدد صفحه، مورد استفاده قرار می‌گیرد.برای اجرای جاوا اسکریپت، نیازی به نصب 1 مفسر مخصوص یا کامپایلر ندارید و می‌توانید کدهای JS را مستقیماً در برنامه‌های وب خود استفاده کنید.

روبی (Ruby)

روبی 1 زبان برنامه‌نویسی شیءگرا و مفسری بوده که توسط یوکیهیرو ماتسوموتو (Yukihiro Matsumoto) توسعه داده شده هست.روبی برای توسعه برنامه‌های وب، برنامه‌های سرور و نرم‌افزارهای دسکتاپ به کار می‌رود و به دلیل ساختار کد خوانا و قابل فهم، محبوبیت زیادی دارد.

پرل (Perl)

پرل 1 زبان برنامه‌ نویسی مفسری هست که برای پردازش متن و توسعه برنامه‌های موجود در سیستم عامل‌های یونیکس به کار می‌رود.پرل برای توسعه برنامه‌های وب و ابزارهای سرور نیز کاربرد دارد.

پی‌ اچ‌ پی (PHP)

پی‌ اچ‌ پی 1 زبان برنامه‌ نویسی مفسری هست که بیشتر برای توسعه برنامه‌های وب استفاده می‌گردد.با استفاده از پی‌ اچ‌ پی، می‌توان صفحات وب پویا، فرم‌های تعاملی، سیستم‌های مدیریت محتوا و بسیاری از برنامه‌های وب دیگر را ایجاد کرد.PHP به سادگی با بسیاری از پایگاه‌ داده‌های رایج مثل MySQL و PostgreSQL ارتباط برقرار می‌کند و به عنوان یکی از بهترین زبان‌‌های برنامه‌ نویسی وب شناخته می‌گردد.

برخی دیگر از معروف‌ترین زبان‌های مفسری شامل بش (Bash)، پاورشل (PowerShell)، لوآ (Lua)، سوییفت (Swift) و Tcl می باشند.

زبان‌‌های کامپایلری

روش اجرا کدها، مهمترین وجه تمایز بین زبان‌های مفسری و زبان‌های کامپایلری هست.برای درک این تفاوت، تعریف زبان کامپایلری و ابعاد مختلف آن می‌پردازیم:

زبان کامپایلری چیست؟

زبان کامپایلری یا Compiled Language، زبانی هست که کد منبع آن توسط 1 کامپایلر به کد اجرایی ترجمه می‌گردد.در زبان کامپایلری، کامپایلر با استفاده از الگوریتم‌های خاص خود، کد منبع را به صورت کامل به کد اجرایی تبدیل می‌کند.در ادامه این کد اجرایی می‌تواند در سیستم عامل وارد شده و اجرا گردد.

در زبان کامپایلری، قبل از اجرای برنامه، کامپایلر کد منبع را به کد ماشینی (machine code) ترجمه خواهد کرد.کد ماشینی برای پردازنده‌ها قابل فهم بوده و می‌تواند به صورت مستقیم اجرا گردد.این کد اجرایی نیاز به نصب رانتایم (runtime) ندارد و عملکرد بهینه‌تری نسبت به زبان‌های مفسری دارد.با این حال، تغییرات در کد منبع نیازمند کامپایل مجدد و تولید مجدد کد اجرایی می باشند.

نحوه‌ی کارکرد زبان‌‌های کامپایلری

نحوه کارکرد زبان‌‌های کامپایلری به این صورت هست که کد منبع نوشته شده توسط برنامه‌نویس، به عنوان ورودی به کامپایلر داده می‌گردد.در ادامه کامپایلر کد منبع را دریافت و بررسی کرده تا به زبان سطح پایین (Low-level programming language) و معمولاً به زبان ماشین، تبدیل کند.در این فرآیند، کامپایلر قوانین برنامه نویسی و خطاهای مرتبط با آن را زیر نظر می‌گیرد و در صورتی که خطایی وجود دارد، پیام خطای مناسب را نمایش می‌دهد.پس از تبدیل کد به زبان سطح پایین، این کد قابل اجرا توسط سیستم می‌گردد.

مزایا و معایب زبان‌‌های کامپایلری

زبان‌‌های کامپایلری، علاوه بر دارا بودن مزایایی نظیر سرعت بالا و بهینه‌سازی کدها، با برخی نفاط ضعف همراه می باشند که باید در نظر گرفته شوند.در این بخش، به بررسی مزایا و معایب زبان‌‌های کامپایلری پرداخته خواهد شد:

مزایا زبان‌های کامپایلری

سرعت اجرای برنامه: زبان‌‌های کامپایلری به دلیل تبدیل کل برنامه به کد ماشینی در فرآیند کامپایل، از سرعت اجرای برنامه بسیار بالاتری نسبت به زبان‌های مفسری برخوردار می باشند. بهینه‌سازی برنامه: در زبان‌‌های کامپایلری، کامپایلر به صورت خودکار قابلیت بهینه‌سازی کد را داراست، بنابراین کدی که توسط کامپایلر تولید می‌گردد، بهینه‌تر بوده و سرعت اجرای برنامه را بیشتر می‌کند. کشف خطاهای زمان کامپایل: در زبان‌‌های کامپایلری، خطاهای برنامه در فرآیند کامپایل شناسایی و به کاربر اعلام می‌گردد.به عبارت دیگر، با استفاده از زبان کامپایلری می‌توان خطاهای برنامه را در مرحله توسعه شناسایی کرد و آن‌ها را برطرف نمود. پایداری بالا: به دلیل ذخیره کد کامپایل شده به صورت فایل اجرایی، برنامه‌ها با پایداری بالاتری اجرا می‌شوند.این به این معناست که تغییرات در نرم افزار باعث بروز خطاهای بیشتر نمی‌گردد.

معایب زبان‌های کامپایلری

سختی در اجرای برنامه در پلتفرم‌های مختلف: برای اجرای برنامه‌های کامپایل شده بر روی سیستم‌های مختلف، باید برنامه را برای هر سیستم، مجزا کامپایل کرد.این موضوع باعث می‌گردد که اجرای برنامه بر روی پلتفرم‌های مختلف سخت باشد. زمان کامپایل بیشتر: زبان‌‌های کامپایلری بر خلاف زبان‌‌های مفسری، زمان بیشتری برای کامپایل برنامه‌ها نیاز دارند.این موضوع ممکن هست باعث تاخیر در اجرای برنامه‌های بزرگ و پیچیده گردد. عدم قابلیت اجرای برنامه در حین کامپایل: در زبان‌های کامپایلری، برنامه باید در ابتدا کامپایل شده و سپس اجرا گردد.این موضوع باعث عدم امکان اجرای برنامه در حین کامپایل می‌گردد که در برخی مواقع ایجاد مشکل می‌کند. کد نویسی برای برنامه‌نویسان: کد نویسی برای برنامه‌نویسان برنامه‌های کامپایل شده،  ممکن هست سخت‌تر و پیچیده‌تر باشد.به همین صورت این موضوع باعث افزایش هزینه‌ها و زمان توسعه برنامه خواهد شد. برخی مشکلات امنیتی: به دلیل آنکه برنامه‌های کامپایل شده به صورت کد باینری و اجرایی در دسترس می باشند، ممکن هست برخی مشکلات امنیتی وجود داشته باشد که در برنامه‌های مفسری به راحتی قابل حل می باشند.

مثال‌ هایی از زبان‌‌های کامپایلری

تعدادی از زبان‌‌های کامپایلری محبوب و پراستفاده را در زیر بررسی می‌کنیم:

زبان برنامه نویسی سی (C)

زبان برنامه‌ نویسی سی یکی از معروف‌ترین زبان‌های کامپایلری هست.این زبان در سال ۱۹۷۰ توسط دنیس ریچی برای توسعه سیستم‌عامل یونیکس طراحی شد و به دلیل سرعت و کارایی بالای خود، در توسعه نرم‌افزار و سیستم‌های عامل، به همین صورت قابلیت انتقال به سادگی بین پلتفرم‌های مختلف، به عنوان یکی از محبوب‌ترین زبان‌های برنامه‌نویسی شناخته شده هست.

جاوا (Java)

جاوا 1 زبان برنامه‌نویسی شی‌گرا و کامپایلری هست که توسط جیمز گاسلینگ در سال ۱۹۹۵ طراحی شد.این زبان با استفاده از ماشین مجازی جاوا (JVM) که برای تفسیر کد جاوا طراحی شده، قابلیت اجرای برنامه‌ها را در پلتفرم‌های مختلف فراهم می‌کند.

سی پلاس پلاس ( ++ C)

یکی از مثال‌های دیگر زبان‌‌های کامپایلری، ++ C هست.++C 1 زبان برنامه‌ نویسی شیءگرا و سطح بالا هست که توسط Bjarne Stroustrup در دهه ۱۹۸۰ به عنوان 1 توسعه از زبان C ایجاد شد.++C توسط بسیاری از برنامه‌نویسان برای توسعه نرم‌افزارهای سیستمی، بازی‌های رایانه‌ای، نرم‌افزارهای گرافیکی و بسیاری دیگر از برنامه‌های کامپیوتری استفاده می‌گردد.++ C از روش کامپایلری برای تبدیل کد منبع به کد اجرایی استفاده می‌کند که در این فرایند، کامپایلر کد منبع را بررسی کرده و آن را به کد اجرایی ترجمه می‌کند.

پایتون (Python)

در واقع، پایتون 1 زبان برنامه‌نویسی مفسری است، ولی در برخی از پیاده‌سازی‌های آن می‌توان ترکیبی از مفسر و کامپایلر استفاده کرد.برای مثال، در پیاده‌سازی CPython ابتدا کد پایتون توسط مفسر خوانده می‌گردد و به بایت کد تبدیل می‌گردد، سپس این بایت کد توسط ماشین مجازی پایتون (Python Virtual Machine) اجرا خواهد شد.در نتیجه، پایتون هم مفسری و هم کامپایلری به شمار می‌آید.

برخی دیگر از معروف‌ترین زبان‌های کامپایلری شامل Swift، Rust، Go، Pascal، Fortran، Ada، و Assembly می باشند.

مقایسه زبان‌‌های مفسری و کامپایلری

شباهت‌ها و تفاوت‌های زبان‌های مفسری و کامپایلری بسیار مهم و قابل توجه می باشند.این دو دسته زبان برخی ویژگی‌های مشابهی دارند، ولی در عین حال در بسیاری از معینات با یکدیگر تفاوت دارند.در این بخش، به مقایسه و توضیح شباهت‌ها و تفاوت‌های زبان‌های مفسری و زبان‌های کامپایلری می‌پردازیم:

شباهت‌ها

هر دو نوع زبان به کاربر اجازه می‌دهند تا برنامه‌ی خود را در 1 زبان خاص بنویسند و آن را به زبانی قابل فهم برای کامپیوتر ترجمه کنند. هر دو نوع زبان از ساختارهای کنترلی مشابهی برخوردار می باشند که شامل حلقه‌ها، شرطی‌ها و توابع هست. در هر دو نوع زبان، برنامه‌های نوشته شده می‌توانند بر روی سیستم‌عامل‌های مختلف اجرا شوند. هر دو نوع زبان برای تولید برنامه‌هایی با کارایی بالا و سرعت اجرای بالا طراحی شده‌اند. هر دو نوع زبان می‌توانند برای ایجاد برنامه‌های بزرگ و پیچیده استفاده شوند. هر دو نوع زبان در صورت نوشتن کد درست و بهینه، می‌توانند به نتایج مشابهی در اجرای برنامه‌ها دست پیدا کنند.

تفاوت‌ها

روش اجرا: زبان‌های مفسری کد را در زمان اجرا تفسیر و خط به خط آن را اجرا می‌کنند.در حالی که زبان‌های کامپایلری کد را در زمان کامپایل ترجمه و خروجی کامپایل شده را اجرا می‌کنند. سرعت اجرا: بدون شک، زبان‌‌های کامپایلری در سرعت اجرای برنامه‌ها بهتر می باشند.چرا که کامپایلر، کد را به صورت کامل به زبان ماشین ترجمه کرده و خروجی آن بهینه و سریع هست.در مقابل، زبان‌‌های مفسری برای هر دستوری که باید اجرا گردد، باید کدها را تفسیر و سپس آن را اجرا کنند که باعث کاهش سرعت اجرای برنامه می‌گردد. اشکال‌زدایی: اشکال‌زدایی برای زبان‌های کامپایلری ممکن هست کمی سخت باشد، زیرا خطاهایی که در زمان کامپایل رخ می‌دهند، باید توسط کدگذاری برطرف شوند.در مقابل، زبان‌‌های مفسری به دلیل تفسیر دستورات، می‌توانند اشکال‌زدایی را راحت‌تر پیش ببرند. پرتاب‌های استثناء (exception handling): برخلاف زبان‌‌های کامپایلری، زبان‌‌های مفسری به صورت پیش فرض پرتاب استثناء دارند.این به معنای این هست که در صورت بروز خطا در هنگام اجرای برنامه، برنامه متوقف و خطایی به کاربر نمایش داده می‌گردد.

جمع بندی

در این مقاله ابتدا به تعریف زبان‌‌های مفسری و کامپایلری پرداختیم و نحوه کارکرد هر کدام را بررسی کردیم.سپس به مزایا و معایب هر دو نوع زبان را بررسی و نمونه‌هایی از زبان‌‌های مفسری و کامپایلری را معرفی کردیم. در نهایت، برای انتخاب زبان مناسب برای پروژه‌های خود، باید به نیاز‌ها و شرایط پروژه توجه کرد.به عنوان مثال،  انتخاب زبان برنامه‌ نویسی باید بر اساس نیازهای پروژه و محیط کاری باشد و هیچ زبانی به تنهایی برای تمام پروژه‌ها مناسب نخواهد بود.به همین صورت، در برخی موارد ممکن هست ترکیب زبان‌‌های مفسری و کامپایلری عملکرد و کارایی بهتری داشته باشد.می‌توان گفت که استفاده از زبان‌‌های کامپایلری و مفسری به عنوان 1 ابزار قدرتمند، در دسترس برنامه‌نویسان بوده و به آن‌ها اجازه می‌دهد کارهای پیچیده و زمان‌بر را بهتر و سریع‌تر به نتیجه برسانند.

اگر شما هم به مفاهیم برنامه نویسی علاقه‌مندید پیشنهاد می‌کنیم در دوره آموزش برنامه نویسی مقدماتی سون لرن تحت عنوان الفبای برنامه نویسی شرکت کنید تا مسیر یادگیری برنامه نویسی را به درستی فهم کنید.

فرصت های بزرگ و درآمدهای عالی متعلق به متخصص هاست.برای متخصص شدن، مشاوره رایگان بگیر:

بیشتر بخوانید : بهترین ide برای پایتون : آشنایی با بهترین ادیتورهای پایتون بیشتر بخوانید : PHP چیست و چه کاربردی دارد؟ آشنایی با زبان برنامه نویسی PHP بیشتر بخوانید : آموزش شبکه عصبی در پایتون : (ANN: Artificial Neural Network)

بازدیدها: 22518 2 هفته پیش

جایگاه تبلیغات متنی :