【語言】直譯與編譯 - Interpretation and Compilation

　　之前，我們提到過高階語言(high-level language)須經由轉換的動作，將原始的程式碼「翻譯」成機器看得懂的二進位機器碼。一般而言，我們可以因這種轉換的動作的不同，將程式語言分為編譯式語言(compiled language)和直譯式語言(interpreted language)兩種。


　　編譯式語言(如 C、C++、Pascal、Delphi 等)利用編譯器(compiler)針對原始程式先進行分析(analysis)以及前置處理(preprocess)的動作，並檢查程式中是否存在文法錯誤之後，再將之全部轉換為某種中介的目標語言(target language)，稱之為目的檔(object file)。

　　將原始碼轉換為目的檔之後，我們還需要經由連結器(linker)連結一個或多個目的檔與外部函式庫(library)，轉換成機器碼以形成可執行檔(executable file)。此後除非程式有所更改，否則不需要再次進行編譯的動作，便可以直接利用可執行檔執行使用了。


　　而直譯式語言(如 VB、Python、REBOL、Ruby 等)相對於編譯式語言，其執行前並不會產生任何目的檔或是可執行檔，而是在執行當中才利用直譯器(interpreter)將執行到的區塊進行解析（parse），再執行對應的機器碼。因此，其執行效率相較於編譯式語言是比較低的。


　　讓我們將高階語言比喻為英文、機器語言比喻為中文，以「演講」為範例描述兩種方式的區別。

　　若是一名演講者有一份英文的演說稿，但是必須以我們聽得懂的中文(假設我們只聽得懂中文)進行演說，則以「編譯」的方式，這名演講者必須先將整篇文章讀過，且全部翻譯成中文的演說稿(意義近似於前面提到的「可執行檔」)。此後，除非演講的內容改變，無論演講者作幾次演說，他都不需要將演講稿重新翻譯。因為他已經有中文的演說稿了！

　　而若以「直譯」的方式，這名演講者在演講前，並不會對這篇演講稿進行任何翻譯的動作。而是在實際演講時，才逐步翻譯目前演講到的內容。所以，這名演講者每次進行演說時，都需要將演講稿重新翻譯一次。


　　由以上這些，我們可以知道：由於編譯式語言需要一次將原始碼全部「翻譯」，因此會先花上較長的時間進行編譯的動作。而直譯式語言則因為執行時才將原始碼進行轉換，因此實際上的執行效率相較於編譯式語言是比較低的。

　　（對直譯的理解有誤，舉例不適當。感謝網友 mitnick 指正。）


　　當然，除了編譯式語言與直譯式語言之外，近來也出現了介於兩者之間的「混合式語言(hybrid language)」，例如著名的 Java 與 C#。

　　其原理為先將原始程式碼「編譯」成其虛擬機器(virtual machine，VM)的「機器語言」(這裡指的是虛擬機器的機器語言，不是實際上的機器語言)。等到要執行程式時，其再藉由虛擬機器「直譯」這些虛擬機器碼。理所當然的，這種程式語言的執行效率也就落在直譯式語言與編譯式語言之間。

　　然而，在某些主流平台(例如 x86)上，程式在第一次執行時可以透過即時編譯(just-in-time compilation，JIT)的方式，編譯成其所在平台的機器碼。經過這個步驟，其執行速度是可以相當於、甚至是優於編譯式語言的。(感謝網友 kgame 補充，mitnick 指正。)


　　而不論是編譯式語言、直譯式語言、還是混合式語言，都各擁有其優點與缺點。至於孰優孰劣，就只能視情況、見仁見智囉。