操作系统和编译器是紧密相连的,不同操作系统所提供的编译环境不同 。Linux和GCC编译器密不可分,Windows有自家研发的MSVC(Microsoft Visual C++) 。不同操作系统在管理网络、读写硬盘、图形化等具体的实现方式不同,库函数连接方式不同…可执行文件一般需要调用这些操作系统接口,所以最终连接生成的可执行文件会截然不同 。了解了编译知识,就不难明白为什么很多软件提供商对同一个软件会提供Windows、Mac OS、Linux、iOS、Android等多个版本的下载 。因为不同平台的硬件、编译器和操作系统存在着巨大差异,可执行文件完全不同 。所以,也就不难理解Windows软件为什么不可能在Mac OS上运行 。
实际构建一个大型项目时,编译要考虑的问题会更多 。比如我自己编写了多个文件,文件1会被文件2调用,所以要先编译文件1,后编译文件2,否则会因为顺序颠倒而报错;还比如编译型语言对所以依赖的库函数非常挑剔,如果版本过低,有可能出现编译错误 。类似的问题会很多,因此编译型语言在编程和调试时更麻烦,实际操作中一般会使用构建工具链(toolchain),根据一定的顺序,从前到后串起来地去编译 。
解释型语言:Java、Python、R…
既然可以将01组成的机器语言抽象成容易编写的C语言,那为什么不能继续再用类似的办法,再做一次包装呢?IT圈的一句名言就是:计算机科学任何领域的问题都可以通过增加一个中间层来解决 。一些大牛忍受不了C语言这样编写和调试太慢,系统平台之间无法共享移植的问题,于是开始自立门户,创建了新的编程语言,最有名的要数Java和Python,这类语言不需要每次都编译,因此被称为解释型语言 。matlab、R、Javascript也是解释语言 。
解释型语言一般是使用C语言等偏底层的语言做一个或者,编程人员需要先在自己的计算机上安装这个解释器,接下来就只用关心自己的源代码,其他的事情都交给解释器去做 。如果把编译型语言的编译过程比作将源代码“翻译”成机器语言的话,那么解释型语言就是同声传译 。编译型语言是一篇提前就“翻译”好的稿子,拿过来就能被读出来,这样肯定更快;解释型语言要等翻译边“听”边“翻译”,速度当然慢很多 。
不同编程语言的性能测试 - ***/benchmarks/
C语言和相应编译器经过了几十年的发展,在性能优化上已经达到了极致,一般是所有高级语言中速度最快的 。上图展示了一个对不同编程语言在不同任务上的测试,数据以C语言为基准,可以看到Python、R等语言在部分任务上要比C语言慢10倍到100倍 。Julia语言是解释语言中的“奇葩”,它刚刚诞生没几年,语言的设计上使用了更多新技术,属于长江后浪推前浪了 。
有了解释器,我们可以在任何安装了Python的机器上运行同样一份源代码文件 。像Python这样的解释语言就像一个高级计算器,非常容易上手,有一些理工基础的朋友,半天时间就能学会 。
其实,这就是一个妥协的过程,解释语言放弃了速度,取得了易用性和可移植性 。
【编译型语言与解释型语言有何区别】如果我还是关心速度呢?当然还是要回归底层,拒绝中间商赚差价嘛!
以Python为例,为了保证性能,大部分高性能科学计算库其实都是使用编译型语言编写的 。比如,感兴趣的朋友可以前往numpy的源码地址(***/numpy/numpy)查看,会发现很多C语言编写的代码 。对于一些计算密集型的函数和方法,Python用户自己可以使用这样的工具,R语言可以使用 。我最近在使用Java的jni来调用C++代码,发现速度有成倍提升 。
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