Intérpretes e compiladores: o que são e como são diferentes?

O código-fonte de linguagens de programação de alto nível, como PHP, Swift e JavaScript, parece um pouco com linguagem natural. Você verá palavras em inglês nesse código e poderá entender algumas de suas funcionalidades, mesmo que não conheça o idioma em si. Mas esse código-fonte deve estar em um formato legível por máquina para que o computador execute o programa final.

Para fazer isso, a máquina precisa de um intermediário para traduzir seu código em algo que ela possa processar. Esse intermediário pode ser um interpretador, um compilador ou um montador. Todos eles fazem algo semelhante: traduzem o código-fonte de um formato legível por humanos para um legível por máquina. Mas como eles fazem isso é bem diferente.

O que é um intérprete?

Um interpretador lê cada linha de código, uma por vez, e a executa imediatamente em tempo de execução. Um interpretador não espera que todo o código-fonte seja convertido em código de máquina antes de enviá-lo para a CPU. Em vez disso, ele converte cada linha de código no código de byte específico do interpretador e executa cada instrução à medida que é traduzida. Enquanto a tarefa de execução depende diretamente do interpretador, a CPU alimenta o próprio interpretador.

Como analisa e executa cada linha por vez, o processo geralmente é relativamente mais lento. Com isso em mente, erros em linguagens de programação interpretadas são fáceis de detectar, pois fornecem feedback instantâneo para cada linha de código.

No entanto, um revés desse comportamento é que um erro de tempo de execução trava o programa durante a execução, resultando em uma experiência de usuário insatisfatória, especialmente se seu projeto carece de testes adequados.

O que é um compilador?

Um compilador lê seu código-fonte e o traduz em um executável legível por máquina. Ao contrário de um interpretador, ele lê todo o código-fonte de uma só vez, gerando código de máquina para posterior processamento pela CPU. Uma vez que o compilador executa esta tarefa apenas uma vez, os programas compilados são normalmente mais rápidos e mais eficientes em termos de memória.

O compilador não considera erros de tempo de execução, no entanto. Em vez disso, ele sinalizará certos erros em tempo de compilação, o que geralmente é melhor. Este tipo de erro aparece durante o desenvolvimento, não quando o programa começa a rodar. No entanto, tenha em mente que erros em tempo de execução ainda são possíveis, mesmo em programas compilados.

As principais diferenças

Interpretadores e compiladores são comuns, por isso é útil conhecer as principais diferenças entre eles.

Execução de código: processamento de entrada e saída

Um interpretador só pode coletar, traduzir e executar cada entrada por linha. Ele executa cada linha do código-fonte sequencialmente, e a saída final depende do que cada linha gera durante a execução.

Um compilador agrupa todo o código-fonte e o traduz apenas uma vez. Portanto, ele usa todo o seu código-fonte como entrada, que converte e envia para a CPU para obter uma saída.

Depuração e Rastreabilidade de Erros

Para código interpretado, os erros são mais rastreáveis, pois o intérprete pode relatá-los referindo-se diretamente à fonte original. No entanto, quando ocorre um erro em qualquer ponto durante a execução, o interpretador para. Portanto, depurar erros pode ser um pouco desafiador, pois você precisa reproduzi-los em tempo de execução. Pode até piorar se houver registro de tempo de execução inadequado.

Por outro lado, os erros de tempo de execução em uma linguagem compilada podem ser mais difíceis de rastrear, pois não há intérprete para relatar sobre eles. Mas os erros que você descobre em tempo de compilação são geralmente mais fáceis de lidar, pois o compilador os identificará consistentemente.

A maioria das linguagens compiladas também possui um mecanismo para detectar variáveis ​​não utilizadas, incompatibilidade de tipo e sintaxe defeituosa, evitando esses tipos de erros desde o início.

Desempenho e velocidade

Como esperado, um compilador ajuda a máquina a executar o código do programa mais rapidamente, pois a CPU processa o código apenas uma vez. Isso não acontece com os interpretadores, que traduzem cada linha em tempo de execução.

Apesar de haver princípios de programação que você pode usar para otimizar o código interpretado, o interpretador ainda gastará tempo analisando e executando cada linha antes de passar para a próxima. No entanto, auxiliares de compilador estão disponíveis para tornar as linguagens interpretadas mais rápidas.

Por exemplo, o navegador Chrome processa JavaScript usando o mecanismo V8; isso é executado no compilador Just-In-Time (JIT). O módulo Pyinstaller é outro auxiliar que agrupa e compila um script Python em um pacote executável.

Embora esses auxiliares sejam úteis para agrupar uma linguagem interpretada em um compilador, isso não muda o fato de que o tradutor básico ainda é um intérprete.

Uso de memória

O comportamento de uso de memória do interpretador e do compilador é relativo e geralmente depende do código-fonte e de outros fatores. Embora alguns programadores argumentem que a segmentação de código em interpretadores reduz o uso de memória, os interpretadores também registram o uso de memória agregada.

Por exemplo, quando você examina o perfil de uso de memória do seu código Python, a quantidade de memória que ele consome pode surpreendê-lo.

De um modo geral, porém, os programas compilados requerem menos memória de tempo de execução. Como eles convertem todo o código-fonte em código legível por máquina com antecedência, eles dão menos trabalho à CPU. Isso contrasta com os interpretadores, que traduzem o código apenas em tempo de execução.

Suporte a linguagem de programação

O interpretador e o compilador têm uma parcela justa de distribuição de linguagem de programação. Algumas linguagens compiladas populares incluem C, C#, Rust e Golang. Linguagens interpretadas também são populares, entre elas Python, JavaScript e PHP.

Mais programadores tendem a preferir linguagens interpretadas. Enquanto JavaScript e Python usam interpretadores, eles são as duas linguagens mais desejadas, de acordo com o Pesquisa de Desenvolvedores Stack Overflow 2023. Rust e C# representam os grupos compilados na quinta e sexta posições.

Onde os idiomas interpretados brilham

Os intérpretes brilham nessas áreas:

• Eles permitem fácil rastreamento de erros, pois o interpretador executa cada linha de código separadamente.
• Muitas vezes, é mais rápido obter um produto viável mínimo mais cedo com linguagens interpretadas, pois elas têm sintaxes menos complexas em comparação com linguagens compiladas.
• Ao contrário das linguagens compiladas com tipagem estática, as linguagens interpretadas usam tipagem dinâmica, reduzindo a complexidade do código e melhorando a legibilidade.

Onde as linguagens compiladas vencem

E os compiladores? Aqui estão alguns aspectos que suas línguas mostram alguma força:

• As linguagens compiladas são normalmente mais rápidas na execução, exigindo menos memória de tempo de execução, pois a tradução do código ocorre apenas uma vez com antecedência.
• A execução após a compilação ajuda na detecção precoce de bugs. O compilador garante que a implantação falhe quando houver um erro. Isso é melhor do que detectar erros durante o tempo de execução.
• Embora tipadas estaticamente, as linguagens compiladas definem claramente as intenções das variáveis ​​e funções, tornando-as mais documentadas.

Escolhendo o tradutor certo para o seu projeto

Como você viu, o compilador e o interpretador têm suas respectivas áreas onde se destacam. Enquanto alguns programadores sustentam que as linguagens compiladas são mais rápidas e melhores no geral, outros argumentam que o desempenho depende da estrutura do código e da plataforma.

Mas, mais importante, sua escolha de tradutor também deve depender de vários outros fatores além de seus mecanismos técnicos. A facilidade de aprendizado, a comunidade e a intenção do projeto estão entre os fatores a serem considerados ao escolher entre linguagens interpretadas e compiladas.