編譯器(compiler) 組譯器(assembler) 直譯器(interpreter) 虛擬機(virtual machine) 介紹

Feb 19, 2023

我們將透過介紹各個語言的編譯流程來了解上述名詞的含意。

C

C 語言一開始會先經過編譯器翻譯成組合語言，組合語言最後在被組譯器翻譯成機器語言，機器語言經過 linker (連結器)，最後產生出來的形式為執行檔 (executable file)，並且執行檔可以在相同 CPU 平台的電腦上執行，這就是編譯器的其中一個優點，不過這邊不多談 linker，所以圖上也沒有畫出來。

組譯器其實也是一種編譯器，只是因為強調是組合語言當作輸入，並且組譯器多半比編譯器還要簡單。

有些編譯器看起來是直接輸出機械語言，其實多半也是先輸出組合語言，再在背後執行組譯器。

常見的 C compiler 叫做 GCC ，各家公司也會實做自己的 C compiler (Visual studio C/C++ …)，也有人對 C 語言專門設計一個直譯器，叫做 Ch ，可以嘗試玩看看。

Java

Java 編譯過程比較特別，是先透過 Compiler 轉成 Java byte code (可以把它當成 Java 的組語)，最後透過 Virtual Machine (可以看成 Interpreter) 轉成 Machine code，並且 Java 在 JVM 裡面為了加快翻譯速度，還有使用 Just in time complication(JIT) 技術來加快速度，JIT 會幫你最佳化 byte code，像是去除沒用的 code 等。

Java byte code 的實做讓跨平台相當成功，因為 byte code 自己有自訂統一的規格。並且 JVM 其實是一個環境，它把不同 CPU 平台資訊包起來，這樣 Java byte code 可以在各個不同的環境上執行。
JVM有個很重要的觀念就是：「對於Java程式而言，其實它只認識一種作業系統（或說是一種機器），這個系統叫作JVM，而對於JVM而言，位元碼檔案就是它的可執行檔案！也就是副檔名為.class的檔案。Java程式理想上，並不用理會真正執行於哪個平台之上，它只要知道如何執行於JVM之上就可以了，至於JVM實際上如何與底層平台作溝通，則是JVM自己的事！」 — 為什麼需要 JVM？

也就是 vm 跟 compiler 的差別為，vm 是讓程式碼執行在 vm 上， vm 再跟底層溝通，compiler 是幫你翻譯完，你還是執行在底層。