Большая энциклопедия нефти и газа. Интерпретируемый язык программирования

От Ali Çehreli . Большая часть материала ориентирована на начинающих, но так как большая часть аудитории уже имеет базовые знания в программировании, то этот материал убран под хабракаты. В данной части рассматриваются фундаментальные типы, свойства типов, основы компиляции и императивного программирования.

Базовый материал

Компилятор

Ранее мы увидели, что наиболее часто используемые инструменты в D - текстовый редактор и компилятор . Программы на D пишутся в текстовых редакторах (прим. ваш КО).

При использовании компилируемых языков , таких как D, необходимо понимать концепцию компиляции и функцию компилятора.

Машинные коды

Мозгом компьютера является микропроцессор (или ЦПУ, сокращение от центрального процессорного устройства ). Кодированием называется указывание, что именно должен делать ЦПУ, и инструкции, которые используются при этом, называются машинными кодами .

Большинство архитектур ЦПУ используют специфичные для них машинные коды. Эти машинные инструкции определяются с учетом ограничений аппаратных средств во время проектирования архитектуры. На самом низком уровне эти инструкции реализованы как электические сигналы. Так как простота программирования на этом уровне не является главной целью, написание программ напрямую в машиннах кодах ЦПУ является очень сложной задачей.

Эти машинные инструкции представляют собой специальные числа, которые представляют различные операции, поддерживаемые конкретным ЦПУ. Например, для воображаемого 8-битного ЦПУ, число 4 может представлять операцию загрузки, число 5 - операцию сохранения, и число 6 - операцию увеличения значения на единицу. Предполагая, что первые 3 бита слева - номер операции и 5 последующих бита - значение, которое используется в этой операции, программа-пример в машинных кодах этого ЦПУ может выглядеть следующим образом:
Operation Value Meaning 100 11110 LOAD 11110 101 10100 STORE 10100 110 10100 INCREMENT 10100 000 00000 PAUSE

Находясь настолько близко к железу, машинные коды не подходят для представления высокоуровневых понятий таких как: игральная карта или запись о студенте .

Языки программирования

Языки программирования разработаны быть эффективным способом программирования ЦПУ с возможностью представления высокоуровневых концепций. Языкам программирования не приходится иметь дело с ограничениями аппаратуры; их главная задача - простота использования и выразительность. Языки программирования легче понимаются людьми, они ближе к естественным языкам:
if (a_card_has_been_played()) { display_the_card(); }

Однако языки программирования придерживаются гораздо более строгих и формальных правил, чем любой язык, на котором говорят.

Компилируемые языки

В некоторых языках программирования инструкции должны быть скомпилированы прежде, чем стать исполняемой программой. Такие языки создают быстро выполняющиеся программы, но процесс разработки включает в себя два основных шага: написание программы и ее компиляцию.

В общем случае компилируемые языки помогают в обнаружении ошибок даже до того, как программа начинает выполняться.

D - компилируемый язык.

Интерпретируемые языки

Некоторые языки программирования не требует компиляции. Такие языки называются интерпретируемыми . Программа может запущена прямо из свеженапечатанного исходного кода. Некоторые примеры интерпретируемых языков: Python, Ruby и Perl. Так как этап компиляции отсутствует, для таких языков разработка программы может быть проще. С другой стороны, так как инструкции программы должны быть разобраны для интерпретации каждый раз, когда программа запускается, программа на таких языках медленнее, чем их эквиваленты, написанные на компилируемых языках.

В общем случае для интерпретируемых языков, многие типы ошибок в программе не могут быть обнаружены до момента начала выполнения.

Компилятор

Назначение компилятора - трансляция: он транслирует программы, написанные на языке программирования, в машинный код. Это перевод из языка программиста на язык ЦПУ. Такая трансляция называется компиляцией . Каждый компилятор понимает какой-то конкретный язык программирования и описывается, как компилятор для этого языка, например «компилятор для D».

Ошибки компиляции

Так как компилятор компилирует программу согласно правилам языка, он останавливает компиляцию как только достигает некорректных инструкций. Некорректные инструкции - те, которые выбиваются из спецификаций языка. Проблемы, такие как: несоответсвующие скобки, отсутствующая точка с запятой, ключевое слово с опечаткой и т.д. - все вызывают ошибки компиляции.

Также компилятор генерирует предупреждения компиляции , когда он видит подозрительный кусок кода, который может вызывать беспокойство, но не обязательно является ошибкой. Однако, предупреждения практически всегда указывают на настоящую ошибку или плохой стиль, поэтому самая распространенная практика - рассматривать большинство или все предупреждения как ошибки.

Фундаментальные типы

Ранее мы выяснили, что мозгом компьютера является ЦПУ. Большинство задач программы выполняются на ЦПУ, и остальные распределены по другим частям компьютера.

Наименьшая единица данных в компьтере называется битом , которая может принимать значения 0 или 1.

Так как тип данных, который может содержать только значения 0 или 1 имел бы очень ограниченное применение, ЦПУ определяет бОльшие типы данных, которые являются комбинациями из более одного бита. Например, байт содержит 8 битов. Наиболее производительный тип данных определяет битность ЦПУ: 32-битный ЦПУ, 64-битный ЦПУ и т.п.

Типов, определенных ЦПУ, все еще недостаточно: они не могут описать высокоуровневые понятия, как имя студента или игральная карта . D предоставляет множество полезных типов данных, но даже этих типов не хватает для описания многих высокоуровневых концепций. Такие концепции должны быть определены программистом как структуры (struct) или классы (class), которые мы увидим в следующих главах.

Фундаментальные типы D очень похожи на фундаментальные типы многих других языков, как показано в следующей таблице. Термины, появляющиеся в этой таблице, объяснены ниже:

Тип	Определение	Начальное значение
bool	Логическое значение Истина/Ложь	false
byte	8 битное число со знаком	0
ubyte	8 битное число без знака	0
short	16 битное число со знаком	0
ushort	16 битное число без знака	0
int	32 битное число соз знаком	0
uint	32 битное число без знака	0
long	64 битное число со знаком	0
ulong	64 битное число без знака	0
float	32 битное действительное число с плавающей точкой	float.nan
double	64 битное действительное число с плавающей точкой	double.nan
real	наибольшое число с плавающей точкой, которое поддерживается оборудованием	real.nan
ifloat	мнимая часть комплексного числа для float	float.nan * 1.0i
idouble	мнимая часть комплексного числа для double	double.nan * 1.0i
ireal	мнимая часть комплексного числа для real	real.nan * 1.0i
cfloat	комплексный вариант float	float.nan + float.nan * 1.0i
cdouble	комплексный вариант double	double.nan + double.nan * 1.0i
creal	комплексный вариант real	real.nan + real.nan * 1.0i
char	символ UTF-8 (code point)	0xFF
wchar	символ UTF-16 (code point)	0xFFFF
dchar	символ UTF-32 (code point)	0x0000FFFF

В довесок к вышеперечисленным, ключевое слово void описывает сущности не имеющие типа . Ключевые слова cent и ucent зарезервированы для будущего использования для представления знаковых и безнаковых 128-битных значений.

Вы можете использовать int для большинства значений, до тех пор пока нет особых причин не делать это. Рассмотрите double для представления понятий, которые имеют дробную часть.

Разъяснения понятий, представленных в таблице

Логическое значение : тип логического выражения, имеющий значения true для истины и false для лжи.

Тип со знаком: Тип, который может принимать отрицательные и положительные значения. Например, byte может иметь значения от 0 до 255. Буква u в начале названия этих типов взята от слова unsigned .

Число с плавающей точкой: Тип может представлять значения с десятичной дробной частью, как у 1.25. Точность вычислений с плавающей точкой напрямую зависит от числа битов в типе: больше число битов, получаем более точные результаты.

Только числа с плавающей точкой могут представлять десятичные дроби; целочисленные типы (например, int ) могут держать только такие значения, как 1 и 2.

Комлексные типы чисел: Эти типы могут представлять комплексные числа из математики.

Мнимые типы чисел: Эти типы могут представлять только мнимую часть комплексных чисел. Буква i , которая находится в колонке начальных значений, в математике является квадратным корнем из -1.

nan: Сокращение от «not a number», представляющее некорректное значение с плавающей точкой .

Комментарии переводчика

Может показаться странным, что для чисел с плавающей точкой используются NaN значения как инициализаторы. Оффициальное объяснение от разработчиков (хотя я не согласен с этой позицией):

NaN"ы обладают интересным свойством, что в какой бы операции они не использовались, то в результате получается снова NaN. Поэтому NaN будет распространяться и будет результатом любых вычислений, где он был использован. Это означает, что внезапно появляющийся NaN является недвусмысленным индикатором того, что была использована непроиницилизированная переменная.

Если бы 0.0 использовался как начальное значение, его последствия легко было бы не заметить на выходе, поэтому если инициализация по умолчанию была непреднамеренная, баг мог бы остаться незамеченным.

Не подразумевается, что инициализатор по умолчанию должен быть полезным значением, его цель - вскрытие багов. NaN хорошо подходит под эту роль.

Но, конечно, компилятор может обнаружить и сгенерировать ошибку о переменных, которые не были проинициализированы? В большинстве случаев он может, но не всегда, и то, что он может, зависит от сложности внутреннего анализа потоков данных. Поэтому надежда на этот механизм - непереносимое и ненадежное решение.

Из-за особенностей реализации ЦПУ, NaN отсутствует для целочисленных, поэтому вместо этого D использует 0. Нулевое значение не имеет таких преимуществ для обнаружения ошибок, какими обладает NaN, но, по крайней мере, ошибки от непреднамеренной инициализации будут повторимы и поэтому более отлаживаемыми.

Свойства типов

В D у типов есть свойства . Чтобы получить значение свойства, нужно написать имя свойства после типа через точку. Например, sizeof свойство int вызывается так: int.sizeof . В этой главе рассматриваются только следующие четыре атрибута:

• stringof: имя типа
• sizeof: размер типа в байтах (для кол-ва битов умножьте на 8)
• min: минимальное значение, которое может принимать тип
• max: максимальное значение, которое может принимать тип

Программа, которая печатает эти свойства для int

import std.stdio ;

void main()
{
writeln("Тип: " , int .stringof ) ;
writeln("Длина в байтах: " , int .sizeof ) ;
writeln("Минимальное значение: " , int .min ) ;
writeln("Максимальное значение: " , int .max ) ;
}

Примечания переводчика

Некоторые типы имеют другие свойства, например float и double не имеют свойства min , вместо него используется -float.max и -double.max , .

size_t

Вы также встретитесь с типом size_t , имя которого расшифровывается как «size type». Он не является самостоятельным типом, а псевдонимом безнакового типа, которого хватит для представления всех возможных адресов в памяти. Поэтому этот тип зависит от системы: uint на 32-х битных, ulong для 64-х битных системах и т.д.

Можно использовать свойство .stringof , чтобы увидеть на какой тип ссылается size_t на вашей системе:

Код

import std.stdio ;

void main()
{
writeln(size_t .stringof ) ;
}

Вывод на моей системе:
ulong

Упражнения

Распечатайте свойства других типов.

Примечание :Нельзя использовать зарезервированные типы cent и ucent в любой программе; как исключение, void не имеет свойств .min и .max .

Решение

import std.stdio ;

void main()
{
writeln("Тип: " , short .stringof ) ;
writeln("Размер в байтах: " , short .sizeof ) ;
writeln("Минимальное значение: " , short .min ) ;
writeln("Максимальное занчение: " , short .max ) ;

Writeln() ;

Writeln("Тип: " , ulong .stringof ) ;
writeln("Размер в байтах: " , ulong .sizeof ) ;
writeln("Минимальное значение: " , ulong .min ) ;
writeln("Максимальное занчение: " , ulong .max ) ;
}

Базовый материал

Оператор присваивания и порядок вычислений

Первые два камня преткновения, которые ждут изучающих программирование, это - оператор присваивания и порядок вычислений.

Оператор присваивания

Вы будете встречать подобные строчки практически во всех программах, практически во всех языках программирования:
a = 10;

Значение этой строчки - «сделай значение a равным 10». Аналогично следующая строчка обозначает «сделай значение b равным 20»:
b = 20;

На основе вышеизложенной информации что можно сказать о следущей строчке?
a = b;

К сожалению, эта строчка не содержит оператор сравнения из математики, который, я предполагаю, все знают. Выражение выше не означает «a равно b»! Когда мы используем ту же логику, что и в предыдущих двух строчках, выражение выше должно означать «сделай значение a равным значению b ».

Хорошо известный символ = в математике имеет совершенно другой смысл в программировании: «сделать значение слева равным значению с правой стороны».

Порядок вычислений

Операции программы выполняются шаг за шагом в определенном порядке. Предыдущие три выражения в программе можно увидеть в следующем порядке:
a = 10; b = 20; a = b;

Смысл этих строк вместе: «сделай значение a равным 10, затем сделай значение b равным 20, затем сделай значение a равным значению b ». Соответственно, после выполнения этих трех операций оба значения a и b будут равны 20.

Упражнение

Изучите, как следующие три операции меняют местами значения a и b . Если в начале их значения были равны 1 и 2 соответственно, то после выполнения операций значения становятся равны 2 и 1:
c = a; a = b; b = c;

Решение

Значения a , b и c напечатаны справой стороны каждой операции:
в начале → a 1, b 2, c неважно c = a → a 1, b 2, c 1 a = b → a 2, b 2, c 1 b = c → a 2, b 1, c 1
В конце значения a и b меняются местами.

Теги:

• dlang
• tutorials
• tutorials d

Добавить метки

Cтраница 1

Интерпретируемые языки часто используют в качестве учебных. Для освоения компилирующих языков нужны недели и месяцы подготовки, а писать простые программы на интерпретируемом языке можно уже на первый-второй день после начала занятий. Простейшим интерпретируемым языком программирования считается язык BASIC, с основами которого мы познакомимся в нашей книге.  

Интерпретируемый язык (interpretive language) - язык программирования, программы на котором компьютер считывает, транслирует и исполняет немедленно, строка за строкой; примером служит интерпретируемый Бейсик.  

Геделева нумерующая позволяет рассматривать интерпретируемые языки не только как языки, описывающие натуральные числа (т.е. имеющие множество натуральных чисел в качестве области их предполагаемой интерпретации), но и как относящиеся к нумерованным выражениям. При этом возникает возможность того, что некоторые предложения, очевидным образом относящиеся к некоторым числам, имея в виду геделеву нумерующую, можно считать относящимися к некоторым выражениям, идентичным самим этим предложениям. Описываемое положение дел не просто возможно: доказательство леммы о диагонализации выявляет, как подобная ситуация возникает, а последующие теоремы показывают, как ее можно использовать.  

Лисп является в первую очередь интерпретируемым языком. Пользователь может просто попробовать новые идеи н получить непосредственный отклик об их плодотворности. Программы не нужно транслировать, и их можно исправлять в процессе исполнения. Оглаженную функцию можно передать на трансляцию, тогда она выполняется быстрее. В одной и той же программе могут быть транслированные и интерпретируемые функции. Оттранслированную один раз функцию не нужно транслировать вновь из-за ошибок в других функциях. Транслирование по частям (incremental compiling) экономит усилия программиста и время вычислительной машины.  

В программу, написанную на интерпретируемом языке, можно внести изменения в любой момент, даже во время ее работы, а в машинный код откомпилированной программы, не имея исходного текста, внести изменения крайне трудно - это законченный продукт.  

После обсуждения реализаций типичного компилируемого языка и типичного интерпретируемого языка станет яснее взаимосвязь трансляции и моделирования, типичная для всех реализаций вообще. Фортран - простейший из компилируемых языков, рассматриваемых во второй части книги, и при реализации на традиционной вычислительной машине процесс трансляции этого языка может быть выполнен максимально глубоко.  

Существует еще один подход, при котором программу, написанную на интерпретируемом языке, можно рассматривать как последовательность вызовов подпрограмм. Такую программу можно фактически расширить в длинную цепочку обращений к подпрограммам, и, наоборот, такую цепочку можно обычно упаковать в кодированной форме, которая пригодна для интерпретации. К преимуществам методов интерпретации относятся компактность представления, машинная независимость и лучшие диагностические возможности. Интерпретатор можно обычно написать так, что время, затрачиваемое собственно на интерпретацию кода и на переход к соответствующей подпрограмме, незначительно.  

Язык представления, подобный тому, что используется в STRIPS, с точки зрения программной реализации является интерпретируемым языком, т.е. трансляция с этого языка выполняется интерпретатором, программой, которая способна распознавать в операторах языка формулы, подобные ризЬ (ящик1, комнатаБ, комнатаА), и выразить заложенный в формулах смысл в терминах выполняемых процедур.  

Еше одно преимущество компилируемых языков программирования, таких как C, состоит в том, что полученные программы могут выполняться на компьютерах без компилятора. При работе же с интерпретируемыми языками для выполнения готовой программы нужно обязательно иметь соответствующую программу-интерпретатор.  

Если базовый язык является языком пакетной обработки, дополненным графическими подпрограммами, то нужно лишь идентифицировать команду и сделать вызов соответствующей подпрограммы с заданными параметрами. Если базовый язык является интерпретируемым языком, то в основном схема остается той же, но опускается компиляция. Следует также отметить, что программа, обрабатывающая команды, записывается обычно не в виде одной монолитной программы, а в виде модульной системы. Такой метод имеет некоторые преимущества. Во-первых, экран не перегружается световыми кнопками; высвечиваются лишь кнопки, относящиеся к текущему модулю. Во-вторых, и для небольших систем это очень важно, при реализации системы могут использоваться обычные структуры с перекрытием, что позволяет держать в памяти только те модули, которые нужны в данный момент. Вряд ли стоит упоминать преимущества модульности, связанные с написанием, тестированием, отладкой и эксплуатацией программы.  

Итак, без циклов все-таки обойтись не удается, но при необходимости их использования следует обратить внимание еще на один аспект - выделение памяти для хранения переменных. Язык программирования MATLAB, являясь интерпретируемым языком сверхвысокого уровня, скрывает от пользователя операции, связанные с выделением и освобождением памяти. В результате мы чаще всего даже не задумываемся над тем, что в действительности происходит при выполнении простейшего (с точки зрения пользователя) оператора присваивания.  

Как известно, существуют две обширные категории программ - интерпретаторы и компиляторы, которые транслируют (переводят) программу, написанную на языке высокого уровня, в машинный код. Программа, написанная на интерпретируемом языке, записывается в память в виде последовательности команд языка высокого уровня.  

Однако бывают случаи, когда от программы не требуется быстродействие и она не предназначена для распространения, а сделана для себя. В этом случае удобно применить интерпретируемый язык программирования. Интерпретатор все равно переводит каждую строку по отдельности.  

Каждый из этих способов трансляции имеет свои достоинства и недостатки. Однако за удобство программирования на интерпретируемом языке приходится расплачиваться быстродействием составленных на этом языке программ. Такая программа работает в несколько десятков раз медленнее, чем программа, переведенная в машинные коды посредством компилятора. Последнее обстоятельство, как правило, оказывается более важным, поэтому в большинстве случаев для создания программ, особенно на профессиональном уровне, используются компилирующие языки.  

До сих пор мы говорили о том, что программу, написанную на высокоуровневом языке, перед выполнением следует откомпилировать, т. е. перевести на машинный язык, состоящий из двух знаков, соответствующих двум устойчивым состояниям. Компилятор – это тоже компьютерная программа, на вход которой подается файл с исходным текстом, написанным на языке высокого уровня. Этот файл во многих операционных системах называется исходным модулем (source module) . Компилятор переводит программу на машинный язык и записывает ее в другой файл, называемый объектным модулем (object module) .

Содержимое объектного модуля в самых простых случаях можно загрузить в оперативную память и выполнить. Но чаще всего объектный модуль перед выполнением необходимо еще скомпоновать (link) с другими объектными модулями, содержащие дополнительные модули программы, системные функции, служебные сведения и прочие данные, необходимые для выполнения программы.

Компоновку выполняет специальная программа, так и называемая «компоновщиком» (linker) или редактором связей. На ее вход подаются файлы с объектными модулями, а на выходе получается исполнимый модуль (executable module) – файл с полностью готовой к выполнению программой. Этот файл загружается в оперативную память и выполняется.

Очень часто компиляцию и компоновку объединяют в одно действие. Для этого компилятору дается специальное указание, и он сразу же после своей работы сам вызывает компоновщик. Программисту все это представляется единым процессом, только на экране дисплея появляются сообщения об окончании компиляции и начале компоновки.

Все описанное выше характерно для компилируемых языков программирования. Другой класс языков, составляющих интерпретируемые языки программирования, не требующие компиляции и компоновки. Это тоже языки высокого уровня, поэтому программы, написанные на них, часто называемые скриптами (script) или сценариями , требуют перевода на машинный язык. Для этого создается программа-интерпретатор операторов , записанных в программе. В отличие от компилятора программа-интерпретатор переводит на машинный язык не весь текст целиком, а каждый оператор по отдельности, и тут же выполняет полученный машинный код.

Интерпретация программы происходит медленнее, чем выполнение исполнимого модуля, из-за того, что каждый оператор сначала преобразуется в машинные коды. Кроме того, в процессе интерпретации могут неожиданно возникнуть ошибки, ведь исходный текст не просматривается заранее в поисках ошибок.

Тем не менее, интерпретируемые языки широко распространены из-за удобства создания программ с их помощью. Программу можно написать и сразу выполнять без предварительных преобразований. Если работа программы кажется неудовлетворительной, то ее текст можно изменить и тут же выполнить программу заново без всякой перекомпиляции.

В современном программировании разница между компилируемыми и интерпретируемыми языками стирается. Это слияние происходит по двум направлениям. С одной стороны, для интерпретируемых языков создаются компиляторы. Классическим интерпретируемым языком всегда считался язык BASIC , но сейчас для него написано много компиляторов. У программиста есть выбор. Программу, написанную на BASIC , можно интерпретировать и сразу выполнить, а можно предварительно откомпилировать в исполнимый модуль и выполнить в другое, более удобное время.

С другой стороны, интерпретаторы научились сохранять машинный код уже проинтерпретированных и выполненных операторов. При повторном выполнении этих операторов, например, в циклах, интерпретатор использует готовые машинные команды, что значительно ускоряет работу. Такие интерпретаторы называются JIT-интерпретаторами (Just-In-Time) . Они работают значительно быстрее классических интерпретаторов и поэтому приобретают все большее распространение.

Существует несколько подходов к определению семантики языков программирования.

Наиболее широко распространены разновидности следующих трёх: операционного, денотационного (математического) и деривационного (аксиоматического).

При описании семантики в рамках операционного подхода обычно исполнение конструкций языка программирования интерпретируется с помощью некоторой воображаемой (абстрактной) ЭВМ.

Деривационная семантика описывает последствия выполнения конструкций языка с помощью языка логики и задания пред- и постусловий. Денотационная семантика оперирует понятиями, типичными для математики -- множества, соответствия, а также суждения, утверждения и др.

Язык программирования строится в соответствии с той или иной базовой моделью вычислений и парадигмой программирования.

Несмотря на то, что большинство языков ориентировано на императивную модель вычислений, задаваемую фоннеймановской архитектурой ЭВМ, существуют и другие подходы. Можно упомянуть языки со стековой вычислительной моделью (Forth, Factor, Postscript и др.), а также функциональное (Лисп, Haskell, ML и др.) и логическое программирование (Пролог) и язык Рефал, основанный на модели вычислений, введённой советским математиком А.А. Марковым-младшим.

В настоящее время также активно развиваются проблемно-ориентированные, декларативные и визуальные языки программирования.

Компилируемые и интерпретируемые языки

Языки программирования могут быть разделены на компилируемые и интерпретируемые.

Программа на компилируемом языке при помощи специальной программы компилятора преобразуется (компилируется) в набор инструкций для данного типа процессора (машинный код) и далее записывается в исполнимый модуль, который может быть запущен на выполнение как отдельная программа. Другими словами, компилятор переводит исходный текст программы с языка программирования высокого уровня в двоичные коды инструкций процессора.

Если программа написана на интерпретируемом языке, то интерпретатор непосредственно выполняет (интерпретирует) исходный текст без предварительного перевода. При этом программа остаётся на исходном языке и не может быть запущена без интерпретатора. Можно сказать, что процессор компьютера -- это интерпретатор машинного кода.

Кратко говоря, компилятор переводит исходный текст программы на машинный язык сразу и целиком, создавая при этом отдельную исполняемую программу, а интерпретатор выполняет исходный текст прямо во время исполнения программы.

Разделение на компилируемые и интерпретируемые языки является несколько условным. Так, для любого традиционно компилируемого языка, как, например, Паскаль, можно написать интерпретатор. Кроме того, большинство современных «чистых» интерпретаторов не исполняют конструкции языка непосредственно, а компилируют их в некоторое высокоуровневое промежуточное представление (например, с разыменованием переменных и раскрытием макросов).

Для любого интерпретируемого языка можно создать компилятор -- например, язык Лисп, изначально интерпретируемый, может компилироваться без каких бы то ни было ограничений. Создаваемый во время исполнения программы код может так же динамически компилироваться во время исполнения.

Как правило, скомпилированные программы выполняются быстрее и не требуют для выполнения дополнительных программ, так как уже переведены на машинный язык. Вместе с тем, при каждом изменении текста программы требуется её перекомпиляция, что создаёт трудности при разработке. Кроме того, скомпилированная программа может выполняться только на том же типе компьютеров и, как правило, под той же операционной системой, на которую был рассчитан компилятор. Чтобы создать исполняемый файл для машины другого типа, требуется новая компиляция.

Интерпретируемые языки обладают некоторыми специфическими дополнительными возможностями (см. выше), кроме того, программы на них можно запускать сразу же после изменения, что облегчает разработку. Программа на интерпретируемом языке может быть зачастую запущена на разных типах машин и операционных систем без дополнительных усилий.

Однако интерпретируемые программы выполняются заметно медленнее, чем компилируемые, кроме того, они не могут выполняться без дополнительной программы-интерпретатора.

Некоторые языки, например, Java и C#, находятся между компилируемыми и интерпретируемыми. А именно, программа компилируется не в машинный язык, а в машинно-независимый код низкого уровня, байт-код. Далее байт-код выполняется виртуальной машиной. Для выполнения байт-кода обычно используется интерпретация, хотя отдельные его части для ускорения работы программы могут быть транслированы в машинный код непосредственно во время выполнения программы по технологии компиляции «на лету» (Just-in-time compilation, JIT). Для Java байт-код исполняется виртуальной машиной Java (Java Virtual Machine, JVM), для C# -- Common Language Runtime.

Подобный подход в некотором смысле позволяет использовать плюсы как интерпретаторов, так и компиляторов. Следует упомянуть также оригинальный язык Форт(Forth) имеющий и интерпретатор и компилятор.

Современные языки программирования рассчитаны на использование ASCII, то есть доступность всех графических символов ASCII является необходимым и достаточным условием для записи любых конструкций языка. Управляющие символы ASCII используются ограниченно: допускаются только возврат каретки CR, перевод строки LF и горизонтальная табуляция HT (иногда также вертикальная табуляция VT и переход к следующей странице FF).

Подробнее по этой теме см.: Переносимый набор символов.

Ранние языки, возникшие в эпоху 6-битных символов, использовали более ограниченный набор. Например, алфавит Фортрана включает 49 символов (включая пробел): A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 = + - * / () . , $ " :

Заметным исключением является язык APL, в котором используется очень много специальных символов.

Использование символов за пределами ASCII (например, символов KOI8-R или символов Юникода) зависит от реализации: иногда они разрешаются только в комментариях и символьных/строковых константах, а иногда и в идентификаторах. В СССР существовали языки, где все ключевые слова писались русскими буквами, но большую популярность подобные языки не завоевали (исключение составляет. Встроенный язык программирования 1С: Предприятие).

Подробнее по этой теме см.: Русские языки программирования.

Расширение набора используемых символов сдерживается тем, что многие проекты по разработке программного обеспечения являются международными. Очень сложно было бы работать с кодом, где имена одних переменных записаны русскими буквами, других -- арабскими, а третьих -- китайскими иероглифами. Вместе с тем, для работы с текстовыми данными языки программирования нового поколения (Delphi 2006, C#, Java) поддерживают Unicode.

Языки программирования делятся на три типа:

1. Комплируемые языки

Работу компилируемых языков можно представить следующей схемой:

То есть жизненный цикл программы представляет собой следующие этапы:
1. Написание исходного текста программы (source code)
2. Компиляция в исполнимый файл (.exe например)
3. Выполнение программы на ПК

Такой подход обеспечивает высокое быстродействие. То есть программа готовится заранее, в тот момент когда она нужна, она просто запускается.
Все пользователи привыкли именно к такому подходу

Примеры таких языков: assembler, C, C++, Pascal

2. Интерпретируемые языки

Соответственно, жизненный цикл программы сводится к:
1. Написание
2. Выполнение

По сути интерпретируемые программы это так называемые "скрипты" - описание набора действий которые должен выполнить интерпретатор.
То есть, интерпретатор это большая программа со множеством различных функций. А программа это указание какие функции в каком порядке вызвать, описание взаимодействия этих функций

Это специфические языки, например языки для создания веб-страниц.
Примеры: PHP, JavaScript, Python

3. Смешанного типа

Принцип работы языков смешанного типа (компилируемо-интерпретируемые) проиллюстрируем такой схемой:

Java относится именно к компилируемо-интерпретируемым языкам программирования. Интерпретатор в Java называется "виртуальная машина", именно поэтому он так обозначен на рисунке.

Возникает вопрос, зачем такая сложность? Дело в том что такой подход объединяет преимущества компилируемых языков (скорость выполнения) и интерпретируемых (независимость от ОС и безопасность)

Примеры таких языков: Java, C#

Эти три подхода можно проиллюстрировать следующим образом:

1. Компилируемые языки это готовая еда. Хорошо иметь ее под рукой, но она быстро портится.
Программы, написанные на компилируемых языках зависят от ОС и от аппаратного оборудования

2. Интерпретируемые языки это замороженные продукты. Они хорошо хранятся, но их долго готовить
Программы, написанные для интерпретируемых языков очень мобильны, работают везде, где есть интерпретатор, безопасны, но...
Процесс преобразования занимает время, что сказывается на производительности

3. Комбинированные языки можно сравнить с полуфабрикатом. Его быстро готовить, он долго хранится. Но как вы понимаете, вкус будет хуже, чем у свежеприготовленной пищи.
Программы написанные на комбинированных языках программирования, ограничены функциональностью своего интерпретатора. То есть возможностей которые может использовать такая программа всегда будет меньше чем возможностей, которые может использовать программа написанная на компилируемом языке