آیا کنجکاو هستید که بدانید مفسر چیست و چگونه کار می‌کند؟ آیا می‌خواهید تفاوت‌های بین مفسر و کامپایلر و مزایا و معایب هر کدام را بدانید؟ آیا می‌خواهید با انواع مختلف مفسرها و کاربردهای آنها در زبان‌های برنامه‌نویسی مختلف آشنا شوید؟ اگر پاسختان بله است، پس این مقاله برای شما مناسب است.
در این مقاله همه چیز در مورد مفسر در برنامه‌نویسی، از جمله تعریف، استراتژی‌ها، انواع، مزایا، معایب و کاربرد آن را خواهید آموخت. همچنین با چند نمونه از زبان‌های تفسیر شده و نحوهٔ اجرای آنها توسط مفسر آشنا خواهید شد. در پایان این مقاله، درک واضحی از مفهوم مفسر و نقش آن در برنامه‌نویسی خواهید داشت.
مفسر چیست؟
مفسر برنامه‌ای است که مستقیماً دستورالعمل‌های نوشته شده به زبان سطح بالا را، بدون تبدیل آنها به کد ماشین اجرا می‌کند. در برنامه‌نویسی به دو صورت می‌توانیم یک برنامه را اجرا کنیم: اول از طریق کامپایل و دوم از طریق مفسر. روش رایج، استفاده از کامپایلر است.
کامپایلر برنامه‌ای است که کل کد منبع یک زبان سطح بالا را به یکباره به کد ماشین تبدیل می‌کند و سپس آن را اجرا می‌کند. یک کامپایلر زمان بیشتری را برای تجزیه و تحلیل کد منبع صرف می‌کند، اما اجرای سریع‌تری را تولید می‌کند. یک کامپایلر یک فایل اجرایی تولید می‌کند که می‌تواند به طور مستقل بدون نیاز به کد منبع یا کامپایلر اجرا شود.
از سوی دیگر، یک مفسر در هر زمان تنها یک عبارت را از کد منبع ترجمه می‌کند و بلافاصله آن را اجرا می‌کند. یک مفسر یک فایل اجرایی تولید نمی‌کند، اما به کد منبع و مفسر نیاز دارد تا برنامه را هر بار اجرا کنند. یک مفسر خط به خط خطاها را بررسی می‌کند و در صورت یافتن خطا، اجرا را متوقف می‌کند تا رفع شود. تصحیح خطا برای یک مفسر آسان‌تر است چون گزارش خط به خط خطا را ارائه می‌دهد.
مفسرها برای اولین بار در سال 1952 برای تسهیل برنامه‌نویسی در محدودیت‌های رایانه‌های آن زمان مورد استفاده قرار گرفتند. مفسرها معمولاً در میکرو رایانه‌ها و برای زبان‌های برنامه‌نویسی که برای توسعهٔ وب، تجزیه و تحلیل داده‌ها، اتوماسیون و غیره کاربرد دارند، استفاده می‌شوند.
استراتژی‌های یک مفسر
یک مفسر می‌تواند به سه روش کار کند:
– کد منبع را مستقیماً اجرا می‌کند و خروجی را تولید می‌کند.
– کد منبع را به چند کد میانی ترجمه می‌کند و سپس این کد را اجرا می‌کند.
– از یک کامپایلر داخلی برای تولید یک کد از پیش کامپایل شده استفاده می‌کند. سپس، این کد از پیش کامپایل شده را اجرا می‌کند.
استراتژی اول ساده‌ترین راهبرد است، اما کندترین راهبرد هم هست، چون شامل تجزیه و تفسیر هر دستور در هر بار اجرا می‌شود. استراتژی دوم سریع‌تر است زیرا با ایجاد یک نمایش میانی از کد منبع که می‌تواند کارآمدتر اجرا شود، سربار تجزیه را کاهش می‌دهد. استراتژی سوم از همه سریع‌تر است زیرا از یک کامپایلر برای تولید یک کد مستقل از ماشین استفاده می‌کند که می‌تواند در زمان اجرا پیوند داده شود و توسط یک مفسر اجرا شود.
انواع مفسر در برنامه‌نویسی
بر اساس نحوهٔ ترجمه و اجرای کد منبع، انواع مختلفی از مفسرها وجود دارد. برخی از انواع رایج عبارتند از:
– مفسران بایت کد: این مفسران کد منبع را به بایت کد تبدیل می‌کنند که یک نمایش فشرده و بهینه شده از کد منبع است، اما نه کد ماشین. سپس مفسرهای بایت کد این کد کامپایل شده را اجرا می‌کنند. هر دستورالعمل با یک بایت شروع می‌شود، بنابراین آنها تا 256 دستورالعمل دارند. نمونه‌هایی از مفسر بایت کد، ماشین مجازی جاوا (JVM) و ماشین مجازی پایتون (PVM) هستند.
– مفسرهای کد رشته‌ای: این مفسرها شبیه مفسرهای بایت کد هستند، اما به جای بایت از اشاره‌گر استفاده می‌کنند. هر دستور، کلمه‌ای است که به عنوان یک اشاره‌گر عمل می‌کند و به یک تابع یا دنبالهٔ دستورالعمل اشاره می‌کند. تا زمانی که حافظه و فضای آدرس در دسترس باشد، محدودیتی در تعداد دستورالعمل‌ها وجود ندارد.
– مفسران درخت نحو انتزاعی (AST): این مفسران کد منبع را به درخت نحو انتزاعی (AST) تبدیل می‌کنند که یک ساختار داده‌ای است که ساختار نحوی و معنایی کد منبع را نشان می‌دهد. سپس طبق این درخت برنامه را اجرا می‌کنند. هر جمله فقط یک بار تجزیه می‌شود و ساختار برنامه و رابطه بین عبارات بدون تغییر باقی می‌ماند. این مفسرها تجزیه و تحلیل بهتری را در طول زمان اجرا فراهم می‌کند.
– Self Interpreters: انواع خاصی از مفسرها هستند که به زبان برنامه‌نویسی نوشته می‌شوند که می‌تواند خودش را تفسیر کند. به عنوان مثال، یک مترجم BASIC که به زبان BASIC نوشته شده‌است. خود مفسرها در صورتی ایجاد می‌شوند که کامپایلری برای یک زبان وجود نداشته باشد. ایجاد آنها مستلزم پیاده‌سازی آن زبان در یک زبان میزبان است که می‌تواند زبان برنامه‌نویسی دیگری باشد.
مزایا و معایب مفسر
مفسر در مقایسه با کامپایلر مزایا و معایبی دارد. بعضی از آنها عبارتند از:
مزایای مفسر
– پیاده‌سازی مفسر آسان‌تر از کامپایلر است زیرا نیازی به تکنیک‌های بهینه‌سازی پیچیده ندارد.
– یک مفسر قابلیت حمل و نقل بیشتری را فراهم می‌کند زیرا می‌تواند بر روی هر پلتفرمی که مفسر نصب شده باشد، بدون نیاز به کامپایل مجدد اجرا شود.
– یک مفسر امکان تعامل بیشتری را می‌دهد زیرا می‌تواند دستور برنامه را با دستور اجرا کند و بازخورد فوری ارائه دهد.
– یک مفسر از ویژگی‌های پویا مانند تایپ پویا، بارگذاری پویا و محدودهٔ پویا پشتیبانی می‌کند که در زبان‌های اسکریپت رایج هستند.
معایب مفسر
– یک مفسر کندتر از یک کامپایلر است، زیرا شامل تجزیه و تفسیر هر دستور در هر بار اجرا می‌شود، که به سربار اجرا اضافه می‌کند.
– یک مفسر حافظهٔ بیشتری نسبت به یک کامپایلر مصرف می‌کند زیرا برای اجرای برنامه به کد منبع و مفسر نیاز دارد، در حالی که یک کامپایلر یک فایل اجرایی تولید می‌کند که می‌تواند به طور مستقل اجرا شود.
– یک مفسر امنیت و حفاظت کمتری را با افشای کد منبع فراهم می‌کند و می‌تواند به راحتی توسط کاربران غیرمجاز اصلاح یا دستکاری شود.
کاربرد مفسرها
مفسرها به طور گسترده‌ای برای زبان‌های اسکریپت نویسی استفاده می‌شوند که برای کارهای خاصی مانند توسعهٔ وب، تجزیه و تحلیل داده‌ها، اتوماسیون و غیره طراحی شده‌اند. چند نمونه از زبان‌های تفسیر شده عبارتند از:
– پایتون: پایتون یک زبان برنامه‌نویسی سطح بالا، همه منظوره، تفسیر شده و پویا است که از چندین پارادایم مانند شی گرا، تابعی، رویه‌ای و امری پشتیبانی می‌کند. پایتون به دلیل نحو ساده و زیبا، مجموعه‌ای غنی از کتابخانه‌ها و خوانایی معروف است. پایتون برای توسعهٔ وب، علم داده، یادگیری ماشین، هوش مصنوعی و غیره استفاده می‌شود.
– جاوا اسکریپت: جاوا اسکریپت یک زبان برنامه‌نویسی سطح بالا، تفسیر شده و پویا است که از استاندارد ECMAScript پیروی می‌کند. جاوا اسکریپت عمدتا برای ایجاد صفحات وب پویا و تعاملی با دستکاری عناصر HTML و CSS استفاده می‌شود. جاوا اسکریپت همچنین می‌تواند برای برنامه‌نویسی سمت سرور با استفاده از چارچوب‌هایی مانند Node.js استفاده شود.
– روبی: روبی یک زبان برنامه‌نویسی سطح بالا، تفسیر شده و پویا است که از چندین پارادایم مانند شی گرا، تابعی، رویه‌ای و بازتابی پشتیبانی می‌کند. روبی به دلیل نحو رسا و مختصر، ویژگی‌های فرابرنامه‌نویسی قدرتمند و انعطاف‌پذیری شناخته شده‌است. Ruby برای توسعهٔ وب با استفاده از چارچوب‌هایی مانند Ruby on Rails استفاده می‌شود.
– پی اچ پی: PHP یک زبان برنامه‌نویسی سطح بالا، تفسیر شده و به صورت پویا تایپ شده‌است که از نحو شبیه به C پیروی می‌کند. PHP عمدتاً برای توسعهٔ وب سمت سرور با جاسازی کد PHP در صفحات HTML استفاده می‌شود. PHP می‌تواند برای برنامه‌نویسی خط فرمان و برنامه‌های دسکتاپ استفاده شود.
جمع‌بندی
در این مقاله، همه چیز در مورد مفسر در برنامه‌نویسی، از جمله تعریف، استراتژی‌ها، انواع، مزایا، معایب و کاربرد آن را آموختید. همچنین با چند نمونه از زبان‌های تفسیر شده و نحوهٔ اجرای آنها توسط مفسر آشنا شدید.
مفسر برنامه‌ای است که مستقیماً دستورالعمل‌های نوشته شده در یک زبان سطح بالا را بدون تبدیل آنها به کد ماشین اجرا می‌کند. یک مفسر مزایایی مانند سهولت پیاده‌سازی، قابلیت حمل، تعامل و ویژگی‌های پویا دارد. با این حال، دارای معایبی از جمله سرعت اجرای پایین، مصرف بالای حافظه و امنیت پایین می‌باشد.
مفسرها به طور گسترده‌ای برای زبان‌های اسکریپت نویسی استفاده می‌شوند که برای کارهای خاصی مانند توسعهٔ وب، تجزیه و تحلیل داده‌ها، اتوماسیون و غیره طراحی شده اند. برخی از نمونه‌های زبان‌های تفسیر شده عبارتند از Python، JavaScript، Ruby و PHP.
امیدواریم از این مقاله لذت برده باشید و چیز جدیدی از آن یاد گرفته باشید. اگر سؤال یا بازخوردی در مورد این مقاله یا مفسرها در برنامه نویسی دارید، لطفاً در قسمت کامنت‌ها مطرح کنید.
