Интерпретатор что это в программировании

Интерпретатор

Интерпрета́тор — программа (разновидность транслятора) или аппаратное средство, выполняющее интерпретацию. [1]

Интерпрета́ция — пооператорный (покомандный, построчный) анализ, обработка и тут же выполнение исходной программы или запроса (в отличие от компиляции, при которой программа транслируется без её выполнения). [2] [3] [4]

Содержание

Типы интерпретаторов

Простой интерпретатор анализирует и тут же выполняет (собственно интерпретация) программу покомандно (или построчно), по мере поступления её исходного кода на вход интерпретатора. Достоинством такого подхода является мгновенная реакция. Недостаток — такой интерпретатор обнаруживает ошибки в тексте программы только при попытке выполнения команды (или строки) с ошибкой.

Интерпретатор компилирующего типа — это система из компилятора, переводящего исходный код программы в промежуточное представление, например, в байт-код или p-код, и собственно интерпретатора, который выполняет полученный промежуточный код (так называемая виртуальная машина). Достоинством таких систем является большее быстродействие выполнения программ (за счёт выноса анализа исходного кода в отдельный, разовый проход, и минимизации этого анализа в интерпретаторе). Недостатки — большее требование к ресурсам и требование на корректность исходного кода. Применяется в таких языках, как Java, Tcl, Perl (используется байт-код [источник не указан 1309 дней] ), REXX (сохраняется результат парсинга исходного кода [5] ), а также в различных СУБД (используется p-код [источник не указан 1309 дней] ).

В случае разделения интерпретатора компилирующего типа на компоненты получаются компилятор языка и простой интерпретатор с минимизированным анализом исходного кода. Причём исходный код для такого интерпретатора не обязательно должен иметь текстовый формат или быть байт-кодом, который понимает только данный интерпретатор, это может быть машинный код какой-то существующей аппаратной платформы. К примеру, виртуальные машины вроде QEMU, Bochs, VMware включают в себя интерпретаторы машинного кода процессоров семейства x86.

Некоторые интерпретаторы (например, для языков Лисп, Scheme, Python, Бейсик и других) могут работать в режиме диалога или так называемого цикла чтения-вычисления-печати (англ. read-eval-print loop, REPL ). В таком режиме интерпретатор считывает законченную конструкцию языка (например, s-expression в языке Лисп), выполняет её, печатает результаты, после чего переходит к ожиданию ввода пользователем следующей конструкции.

Уникальным является язык Forth, который способен работать как в режиме интерпретации, так и компиляции входных данных, позволяя переключаться между этими режимами в произвольный момент, как во время трансляции исходного кода, так и во время работы программ. [6]

Следует также отметить, что режимы интерпретации можно найти не только в программном, но и аппаратном обеспечении. Так, многие микропроцессоры интерпретируют машинный код с помощью встроенных микропрограмм, а процессоры семейства x86, начиная с Pentium (например, на архитектуре Intel P6), во время исполнения машинного кода предварительно транслируют его во внутренний формат (в последовательность микроопераций).

Источник

Что такое интерпретатор?

В этом гайде разберемся, что такое интерпретатор, для чего он нужен и как работает. Этот материал поможет понять, как компьютер выполняет программы.

Зачем нужен интерпретатор

В переводе с английского языка компьютер — вычислитель. Мы привыкли пользоваться компьютером для подготовки документы, чтения новостей и просмотра фильмов. В повседневной жизни производить вычисления приходится крайне редко, поэтому такое определение может показаться странным.

Вместе с тем, это название очень точно отражает природу компьютера. Мы этого не видим, но на самом деле компьютер умеет работать только с числами: документы, и новости, и фильмы выглядят для компьютера как наборы чисел. То же самое касается программ, которые он выполняет.

Каждая команда имеет свой числовой — машинный — код: благодаря ему компьютер без труда понимает, что нужно делать. Человеку трудно писать программы в машинных кодах, однако на заре компьютерной эры программисты писали именно так. Вот так выглядели их программы:

Пытаясь облегчить себе работу, программисты придумали языки программирования: они понятнее человеку, поэтому писать программы на них проще. На этом этапе возникла проблема: если компьютер понимает команды только в виде чисел, как он будет выполнять команды, написанные на языке программирования?

Есть два вида программ, которые помогают решить эту проблему — интерпретаторы и компиляторы. Про компилятор можно почитать здесь, в этом тексте мы остановимся только на интерпретаторах.

Вкратце, интерпретатор — это программа, которая выполняет команды, написанные на каком-то языке программирования. Например, интерпретатор Python понимает команды языка Python, а интерпретатор JavaScript — команды языка JavaScript.

Экскурс в историю

Lisp оказался удачным изобретением. За прошедшие годы люди изобрели множество языков, которые оказались никому не нужны. Этого нельзя сказать о Lisp, который развивается до сих пор. Уточню, что разработкой интерпретаторов Lisp занимались разные команды, поэтому у них получались разные версии языка. Такие версии языка называют диалектами. Кроме Emacs Lisp, вы могли слышать о ClojureScript — диалекте LISP, который иногда используют вместо JavaScript при разработке фронтенда

Рассмотрим пример программы на Lisp для понимания разницы между машинным кодом и «почти человеческим языком»:

Необязательно знать Lisp, чтобы увидеть, что в программе есть структура, и понять отдельные ее части. Доступность для понимания — выгодное преимущество языков программирования перед машинным кодом.

Есть интерпретаторы для таких популярных языков программирования, как Python и JavaScript. Они хорошо подходят и для работы, и для изучения программирования. Важную роль в этом играет то, что для них существует интерпретаторы, и чуть позже мы узнаем, почему это так.

Пример интерпретатора Python

Разберем в деталях работу интерпретатора — для этого напишем несложную программу, которая будет вычислять суммы чисел от 1 до 100:

Запустим интерпретатор python и построчно введем программу.

Немедленный отклик интерпретатора очень важен при изучении языка. Новички, видя сообщениях об ошибках и пробуя разные варианты, быстро осваивают незнакомый синтаксис. Именно поэтому Python и JavaScript часто используют для обучения.

Опытные программисты также ценят такой — интерактивный — способ разработки, потому что он помогает быстро проверять свои идеи.

Кроме того, интерпретируемые языки часто используют для разработки прототипов больших программ. В интерактивном режиме он постоянно выполняет одни и те же действия: читает команду программиста, выполняет ее и печатает результат. Такой режим называют Циклом Чтения-Выполнения-Печати, или, по-английски Read-Evaluate-Print Loop. Обычно это название сокращают до аббревиатуры REPL.

Пример интерпретатора JavaScript

Интерпретатор JavaScript встроен прямо в браузер. Посмотрим, как он работает, на примере браузера Chrome.

В правом верхнем углу есть три вертикальные точки, которые вызывают меню браузера. Нажмите и выберите пункт меню Дополнительные инструменты, а затем Инструменты разработчика.

Вы увидите новое окно, заполненное вкладками. Все эти инструменты полезны и их стоит освоить. Но сейчас нам нужна одна вкладка — Console. В консоли мы можем набирать команды языка JavaScript и сразу видеть отклик интерпретатора.

Интерпретатор сохранит переменные a и b со значениями 1 и 2, затем вычислит значение 3 * (a + b) и напечатает результат 9.

Выполнение программы

Чтобы выполнить программу, достаточно запустить интерпретатор Python, указав имя файла в параметрах:

Интерпретатор выполняет команды одну за одной и в конце завершает свою работу. Такой режим работы интерпретатора называют пакетным.

Таким образом, интерпретатор может работать в двух режимах. Интерактивный режим (REPL) помогает нам проверять идеи и придумывать решение задач. Пакетный режим выполняет готовую программу.

Устройство интерпретатора

Есть много способов написать интерпретатор. Не будем рассматривать все возможные варианты, а остановимся на устройстве интерпретаторов в целом. Обычный язык программирования содержит несколько десятков команд.

Вторая важная составляющая интерпретатора — анализатор текста. Когда программист вводит текст, анализатор разбирает его на составные части и понимает, о какой команде идет речь. После этого он передает управление блоку, отвечающему за выполнение этой команды.

Так — в цикле — интерпретатор и работает. Анализирует введенную команду, затем выполняет, снова анализирует и снова выполняет. Анализ текста это, конечно, не тривиальная задача, но и не слишком трудная, так что интерпретаторы на самом деле не такие сложные программы.

Достоинства и недостатки

Простота изучения. REPL помогает проверять, как работают незнакомые конструкции и быстро осваивать синтаксис языка.

Простота программирования. Как и компилятор, интерпретатор избавляет от необходимости писать программы в машинных кодах.

Кроссплатформенность. Интерпретаторы разработаны для разных платформ — Mac, Windows, Linux, поэтому написанная нами программа будет работать на всех платформах.

Улучшение программы за счет интерпретатора. Скорость программ зависит не только от качества кода, но и от того, насколько быстро работает интерпретатор. Например, программисты Google постоянно улучшают интерпретатор JavaScript, который работает в браузере Chrome. Если мы написали программу на JavaScript, с каждой новой версией Chrome она работает быстрее, даже если мы ничего в ней не меняем.

Низкая скорость. Интерпретируемые программы работают медленнее, чем программы в машинных кодах. Это происходит потому, что интерпретатор должен сначала проанализировать текст команды, и лишь потом выполнить ее. Программа в машинных кодах сразу понятна компьютеру.

Зависимость от интерпретатора. Интерпретируемой программе нужен интерпретатор. В Windows программы в машинных кодах имеют расширение .exe. Такую программу, скажем, архиватор 7-zip можно просто запустить. А для того, чтобы выполнить программу на языке Python, нужен интерпретатор python.

Доступность исходного кода. Исходный код на интерпретируемом языке доступен пользователю программы. Пользователь может подсмотреть в программе то, что ее автор хотел бы скрыть, например, способ шифрования пароля или уникальный алгоритм.

Позднее обнаружение ошибок. Интерпретаторы выполняют программы по одной команде. Если в синтаксисе команды допущена ошибка, интерпретатор не сможет об этом узнать, пока не приступит к ее анализу. В больших программах есть куски, которые выполняются реже других и, возможно, там есть ошибки, про которые программист не знает. Чтобы избежать ошибок, которые увидит пользователь программы, приходится тестировать её гораздо тщательней.

Выводы и рекомендации

Интерпретатор языка программирования — это программа, выполняющая команды, написанные на этом языке. Мы, например, говорим интерпретатор Python или интерпретатор JavaScript.

Интерактивный режим (REPL) помогает программистам изучать синтаксис языка и проверять свои идеи.

К достоинствам интерпретируемых языков относят простоту изучения. Именно поэтому программирование начинают изучать с таких языков, как Python и JavaScript.

Источник

Компилятор VS интерпретатор: ключевые отличия

Интерпретаторы и компиляторы отвечают за преобразование языка программирования или сценариев (язык высокого уровня) в машинный код. Но если обе программы делают одно и то же, чем они различаются? Давайте разберемся.

Компилятор

Что такое компилятор?

Компилятор — это компьютерная программа, которая переводит компьютерный код с одного языка программирования на другой. Компилятор берет программу целиком и преобразует ее в исполняемый компьютерный код. Для этого требуется целая программа, так как компьютер понимает только то, что написано двоичным кодом. Задача компилятора — преобразовать исполняемую программу в машинный код, который и распознается компьютером. Примерами скомпилированных языков программирования являются C и C++.

Компилятор в основном используется для программ, которые переводят исходный код с языка программирования высокого уровня на язык программирования более низкого уровня.

Компилятор способен выполнять многие или даже все операции: предварительную обработку данных, парсинг, семантический анализ, преобразование входных программ в промежуточное представление, оптимизацию и генерацию кода.

Интерпретатор

Что такое интерпретатор?

Интерпретатор — это компьютерная программа, которая преобразует каждый программный оператор высокого уровня в машинный код. Сюда входят исходный код, предварительно скомпилированный код и сценарии.

Интерпретатор представляет собой машинную программу, которая непосредственно выполняет набор инструкций без их компиляции. Примерами интерпретируемых языков являются Perl, Python и Matlab.

Как это работает?

Интерпретатор создает программу. Он не связывает файлы и не генерирует машинный код. Происходит построчное выполнение исходных операторов во время исполнения программы.

Преимущества и недостатки

Преимущества компилятора

Недостатки компилятора

Преимущества интерпретатора

Недостатки интерпретатора

Различия

Рассмотрим основные различия между компилятором и интерпретатором

Источник

Введение в компиляторы, интерпретаторы и JIT’ы

Но прежде чем говорить о том, как это всё работает, давайте разберём один простой пример. Представим, что у нас есть новый язык программирования (придумайте любое название). Язык довольно прост:

set a 1
set b 2
add a b c
print c

Теперь давайте напишем программу, которая считывает каждое «выражение», находит оператор и операнды, а затем что-то с ними делает, в зависимости от конкретного оператора. Это довольно просто реализовать на PHP, как вы можете видеть на примере листинга 1.

Это очень простая программа, и вам не придётся писать своё следующее веб-приложение на вашем новом языке. Но данный пример помогает понять, как легко можно создать новый язык и получить программу, которая способна считывать и выполнять этот язык. В нашем случае она построчно считывает исходный файл и выполняет код в зависимости от текущего оператора. Для запуска приложения нам не нужно преобразовывать его в ассемблер или двоичный код, оно и так прекрасно работает. Этот метод выполнения программ называется интерпретированием. Например, таким образом часто выполняются программы на Basic: каждое выражение считывается и сразу же выполняется в высокоуровневом режиме.

Но тут есть ряд проблем. Одна из них заключается в том, что написать подобный языковой процессор довольно легко, а вот выполняться новый язык будет очень медленно. Ведь нам придётся обрабатывать каждую строку и проверять:

Но, несмотря на неторопливость, у интерпретирования есть преимущества: мы можем сразу запускать программу после каждого внесённого изменения. Для внимательных: когда я что-то меняю в PHP-скрипте, я сразу могу его выполнить и увидеть изменения; означает ли это, что PHP — интерпретируемый язык? На данный момент будем считать, что да. PHP-скрипт интерпретируется подобно нашему гипотетическому простому языку. Но в следующих разделах мы ещё к этому вернёмся!

Транскомпилирование

Как можно заставить нашу программу «работать быстро»? Это можно сделать разными способами. Один из них, разработанный в Facebook, называется HipHop (я имею в виду «старую» систему HipHop, а не используемую сегодня HHVM). HipHop преобразовывал один язык (PHP) в другой (С++). Результат преобразования можно было с помощью компилятора С++ превратить в двоичный код. Его компьютер способен понять и выполнить без дополнительной нагрузки в виде интерпретатора. В результате экономится ОГРОМНОЕ количество вычислительных ресурсов и приложение работает гораздо быстрее.

Этот метод называется source-to-source компилированием, или транскомпилированием, или даже транспилированием (transpiling). На самом деле происходит не компилирование в двоичный код, а преобразование в то, что может быть скомпилировано в машинный код существующими компиляторами.

Транскомпилирование позволяет напрямую выполнять двоичный код, что повышает производительность. Однако у этого метода есть и обратная сторона: прежде чем выполнить код, нам сначала нужно провести транскомпилирование, а затем настоящее компилирование. Но это нужно делать только тогда, когда в приложение вносятся изменения, т. е. только во время разработки.

Транскомпилирование также используется для того, чтобы сделать «жёсткие» языки более простыми и динамичными. Например, браузеры не понимают код, написанный на LESS, SASS и SCSS. Но зато его можно транспилировать в CSS, который браузеры понимают. Поддерживать CSS проще, но приходится дополнительно транскомпилировать.

Компилирование

Чтобы всё работало ещё быстрее, нужно избавиться от стадии транскомпилирования. То есть компилировать наш язык сразу в двоичный код, который мог бы тут же выполняться, без дополнительной нагрузки в виде интерпретирования или транскомпилирования.

К сожалению, написание компилятора — одна из труднейших задач в информатике. Например, при компилировании в двоичный код нужно учитывать, на каком компьютере он будет выполняться: на 32-битной Linux, или 64-битной Windows, или вообще на OS X. Зато интерпретируемый скрипт может легко выполняться где угодно. Как и в PHP, нам не нужно переживать о том, где выполняется наш скрипт. Хотя может встречаться и код, предназначенный для конкретной ОС, что сделает невозможным выполнение скрипта на других системах, но это не вина интерпретатора.

Но даже если мы избавимся от стадии транскомпилирования, нам никуда не деться от компилирования. Например, большие программы, написанные на С (компилируемый язык), могут компилироваться чуть ли не час. Представьте, что вы написали приложение на PHP и вам нужно ждать ещё десять минут, прежде чем увидеть, работают ли внесённые изменения.

Используя всё лучшее

Если интерпретирование подразумевает медленное выполнение, а компилирование сложно в реализации и требует больше времени при разработке, то как работают языки вроде PHP, Python или Ruby? Они довольно быстрые!

Это потому, что они используют и интерпретирование, и компилирование. Давайте посмотрим, как это получается.

Что, если бы мы могли преобразовывать наш выдуманный язык не напрямую в двоичный код, а в нечто, очень на него похожее (это называется «байт-код»)? И если бы этот байт-код был так близок к тому, как работает компьютер, что его интерпретирование выполнялось бы очень быстро (например, миллионы байт-кодов в секунду)? Это сделало бы наше приложение почти таким же быстрым, как и компилируемое, при этом сохранились бы все преимущества интерпретируемых языков. Самое главное, нам не пришлось бы компилировать скрипты при каждом изменении.

Выглядит очень заманчиво. По сути, подобным образом работают многие языки — PHP, Ruby, Python и даже Java. Вместо считывания и поочерёдного интерпретирования строк исходного кода, в этих языках используется другой подход:

Ещё одна оптимизация: после генерирования байт-кода мы можем использовать его при всех последующих запросах. Так что можно закешировать и его (главное, убедитесь, что при изменении исходного файла байт-код будет перекомпилироваться). Именно это делают кеши кода операций (opcode caches), вроде расширения OPCache в PHP: кешируют скомпилированные скрипты, чтобы их можно было быстро выполнить при последующих запросах без избыточных загрузок и компилирования в байт-код.

Наконец, последний шаг к высокой скорости — выполнение байт-кода нашим PHP-интерпретатором. В следующей части мы сравним это с обычными интерпретаторами. Во избежание путаницы: подобный интерпретатор байт-кода часто называется «виртуальной машиной», потому что в определённой степени он копирует работу машины (компьютера). Не надо путать это с виртуальными машинами, запускаемыми на компьютерах, вроде VirtualBox или VMware. Речь идёт о таких вещах, как JVM (Java Virtual Machine) в мире Java и HHVM (HipHop Virtual Machine) в мире PHP. Свои виртуальные машины есть у Python и Ruby. В некотором роде все они являются высокоспециализированными и производительными интерпретаторами байт-кода.

Каждая ВМ выполняет собственный байт-код, генерируемый конкретным языком, и они несовместимы между собой. Вы не можете выполнять байт-код PHP на ВМ Python, и наоборот. Однако теоретически возможно создать программу, компилирующую PHP-скрипты в байт-код, который будет понятен ВМ Python. Так что в теории вы можете запускать PHP-скрипты в Python (серьёзный вызов!).

Байт-код

Как выглядит и работает байт-код? Рассмотрим два примера. Возьмём PHP-код:

Посмотреть его байт-код можно с помощью 3v4l.org или установив расширение VLD. Получим следующее:

Теперь возьмём аналогичный пример на Python:

Python может напрямую сгенерировать коды операций ©python:

Поскольку байт-код состоит из простых инструкций, интерпретирование проходит очень быстро. Вместо тысяч двоичных инструкций, которые нужно обработать для каждого выражения интерпретируемого языка, в байт-коде на каждое выражение приходится по несколько сотен инструкций (иногда и того меньше). Поэтому виртуальные машины работают гораздо быстрее интерпретируемых языков.

Иными словами, виртуалки взяли всё лучшее от двух миров. Хотя нам по-прежнему нужно компилировать из исходного кода в байт-код, этот процесс становится быстрым и прозрачным. А после получения байт-кода виртуальная машина быстро и эффективно интерпретирует его без излишних накладных расходов. И в результате мы имеем высокопроизводительное приложение.

От исходного кода к байт-коду

Теперь, когда мы умеем эффективно выполнять сгенерированный байт-код, остаётся задача компилирования исходного кода в этот байт-код.

Рассмотрим следующие PHP-выражения:

Все они одинаково верны и должны быть преобразованы в одинаковые байт-коды. Но как мы их считываем? Ведь в нашем собственном интерпретаторе мы парсим команды, разделяя их пробелами. Это означает, что программист должен писать код в одном стиле, в отличие от PHP, где вы можете в одной строке использовать отступления или пробелы, скобки в одной строке или переносить на вторую строку и т. д. В первую очередь компилятор попытается преобразовать ваш исходный код в токены. Этот процесс называется лексингом (lexing) или токенизацией.

Лексинг

Токенизация (лексинг) заключается в преобразовании исходного PHP-кода — без понимания его значения — в длинный список токенов. Это сложный процесс, но в PHP вы можете довольно легко сделать нечто подобное. Представленный в листинге 2 код выдаёт следующий результат:

Строковое значение преобразуется в токены:

Парсеры и токенизаторы полезны и в других сферах. Например, они используются для парсинга SQL-выражений в базах данных, и на PHP также написано немало парсеров и токенизаторов. У объектно-реляционного маппера Doctrine есть свой парсер для DQL-выражений, а также «транскомпилятор» для преобразования DQL в SQL. Многие движки шаблонов, в том числе Twig, используют собственные токенизаторы и парсеры для «компилирования» файлов шаблонов обратно в PHP-скрипты. По сути, эти движки тоже транскомпиляторы!

Абстрактное синтаксическое дерево

После токенизации и парсинга нашего языка мы можем генерировать байт-код. Вплоть до PHP 5.6 он генерировался во время парсинга. Но привычнее было бы добавить в процесс отдельную стадию: пусть парсер генерирует не байт-код, а так называемое абстрактное синтаксическое дерево (Abstract Syntax Tree, AST). Это древовидная структура, в которой абстрактно представлена вся программа. AST не только упрощает генерирование байт-кода, но и позволяет нам вносить изменения в дерево, прежде чем оно будет преобразовано. Дерево всегда генерируется особым образом. Узел дерева, представляющий собой выражение if, обязательно имеет под собой три элемента:

В результате мы можем «переписать» программу до того, как она будет преобразована в байт-код. Иногда это используется для оптимизации кода. Если мы обнаружим, что разработчик раз за разом перевычислял переменную внутри цикла, и мы знаем, что переменная всегда имеет одно и то же значение, то оптимизатор может переписать AST так, чтобы создать временную переменную, которую не нужно каждый раз вычислять заново. Дерево можно использовать для небольшой реорганизации кода, чтобы он работал быстрее: удалить ненужные переменные и т. п. Это не всегда возможно, но когда у нас есть дерево всей программы, то такие проверки и оптимизации выполнять куда легче. Внутри AST можно посмотреть, объявляются ли переменные до их использования или используется ли присваивание в условном блоке ( if ($a = 1) <> ). И при обнаружении потенциально ошибочных структур выдать предупреждение. С помощью дерева можно даже анализировать код с точки зрения информационной безопасности и предупреждать пользователей во время выполнения скрипта.

Всё это называется статическим анализом — он позволяет создавать новые возможности, оптимизации и системы валидации, помогающие разработчикам писать гармоничный, безопасный и быстрый код.

В PHP 7.0 появился новый движок парсинга (Zend 3.0), который тоже генерирует AST во время парсинга. Поскольку он достаточно свежий, с его помощью можно сделать не так много. Но сам факт его наличия означает, что мы можем ожидать появления в ближайшем будущем самых разных возможностей. Функция token_get_all() уже принимает новую, недокументированную константу TOKEN_PARSE, которая в будущем может использоваться для возвращения не только токенов, но и отпарсенного AST. Сторонние расширения вроде php-ast позволяют просматривать и редактировать дерево прямо в PHP. Полная переработка движка Zend и реализации AST откроет PHP для самых разных новых задач.

Помимо виртуальных машин, выполняющих высокооптимизированный байт-код, сгенерированный из AST, есть и другая методика повышения скорости. Но это одна из самых сложных в реализации вещей.

Как выполняется приложение? Много времени тратится на его настройку: например, нужно запустить фреймворк, отпарсить маршруты, обработать переменные среды и т. д. По завершении всех этих процедур программа обычно всё ещё не запущена. По сути, куча времени потрачена лишь на функционирование какой-то части вашего приложения. А что, если мы выявим те части, которые могут часто запускаться и способны преобразовывать маленькие куски кода (допустим, всего несколько методов) в двоичный код? Конечно, на это компилирование может уходить относительно много времени, но всё равно метод компилируется куда быстрее, чем всё приложение. Возможно, при первом вызове функции вы столкнётесь с маленькой задержкой, но все последующие вызовы будут выполняться молниеносно, минуя виртуальную машину, и сразу в виде двоичного кода.

Мы получаем скорость компилируемого кода и наслаждаемся преимуществами кода интерпретируемого. Подобные системы могут работать быстрее обычного интерпретируемого байт-кода, иногда гораздо быстрее. Речь идёт о JIT-компиляторах (just-in-time, точно в срок). Название подходит как нельзя лучше. Система обнаруживает, какие части байт-кода могут быть хорошими кандидатами на компилирование в двоичный код, и делает это в тот момент, когда нужно выполнять эти самые части. То есть — точно в срок. Программа может стартовать немедленно, не нужно ждать завершения компилирования. В двоичный код преобразуются только самые эффективные части кода, так что процесс компилирования автоматизируется и ускоряется.

Хотя не все JIT-компиляторы работают таким образом. Некоторые компилируют все методы на лету; другие пытаются только определить, какие функции нужно скомпилировать на ранней стадии; третьи будут компилировать функции, если они вызываются два и больше раза. Но все JIT’ы используют один принцип: компилировать маленькие куски кода, когда они действительно нужны.

Ещё одно преимущество JIT’ов по сравнению с обычным компилированием заключается в том, что они способны лучше прогнозировать и оптимизировать на основании текущего состояния приложения. JIT’ы могут динамически анализировать код во время runtime и делать предположения, на которые неспособны обычные компиляторы. Ведь во время компиляции у нас нет информации о текущем состоянии программы, а JIT’ы компилируют на стадии выполнения.

Если вам доводилось работать с HHVM, то вы уже использовали JIT-компилятор: PHP-код (и надмножественный язык Hack) преобразуется в байт-код, запускаемый на виртуальной машине HHVM. Машина обнаруживает блоки, которые могут быть безопасно преобразованы в двоичный код; если это ещё не было сделано, она это делает и запускает их. По окончании запуска ВМ переходит к следующим байт-кодам, которые могут быть преобразованы в двоичный код.

PHP 7 не выполняется на JIT-компиляторе, но зато его новая система превосходит все предыдущие релизы. Сейчас во всех его компонентах проводятся эксперименты со статическим анализом, динамической оптимизацией, и даже есть простые JIT-системы. Так что не исключено, что однажды даже PHP 7 окажется позади!

Источник