Interprete (IT)

In informatica , un interprete , o interprete ( vedi sotto ), è uno strumento il cui compito è analizzare, tradurre ed eseguire programmi scritti in un linguaggio informatico . A volte ci qualifichiamo, e impropriamente , linguaggi i cui programmi vengono solitamente eseguiti da un interprete di linguaggi interpretati .

Un interprete differisce da un compilatore in quanto esegue l'analisi e la traduzione necessarie per l'esecuzione di un determinato programma non una volta per tutte, ma ad ogni esecuzione di quel programma. L'esecuzione richiede quindi di avere non solo il programma, ma anche l'interprete corrispondente.

Principio

L'interpretazione si basa sull'esecuzione dinamica del programma da parte di un altro programma (l'interprete), piuttosto che sulla sua conversione in un'altra lingua (es. linguaggio macchina); evita la separazione tra tempo di conversione e tempo di esecuzione, che sono simultanei.

Differenziamo un cosiddetto programma di script da un cosiddetto programma compilato  :

• un programma di script viene eseguito dal file sorgente tramite un interprete di script;
• un programma compilato viene eseguito da un blocco di linguaggio macchina risultante dalla traduzione del file sorgente.

Il ciclo di un interprete è il seguente:

• leggere e analizzare un'istruzione (o un'espressione );
• se l'istruzione è sintatticamente corretta, eseguila (o valuta l'espressione);
• vai all'istruzione successiva.

Quindi, a differenza del compilatore , l'interprete esegue le istruzioni del programma (o ne valuta le espressioni), man mano che vengono lette per l'interpretazione. A causa di questa fase senza traduzione preventiva, l'esecuzione di un programma interpretato è generalmente più lenta rispetto allo stesso programma compilato. La maggior parte degli interpreti non esegue più la stringa di caratteri che rappresenta il programma, ma un modulo interno, come un albero di sintassi .

In pratica, c'è continuità tra interpreti e compilatori. La maggior parte degli interpreti usa rappresentazioni interne intermedie (alberi di sintassi astratti o anche codice di byte) ed elaborazioni (analisi lessicali e sintattiche) simili a quelle dei compilatori. Infine, alcune implementazioni di determinati linguaggi (ad esempio SBCL per Common Lisp ) sono interattive come un interprete, ma appena possibile traducono il testo di un pezzo di programma in codice macchina eseguibile direttamente dal processore. Il carattere interpretativo o compilativo è quindi specifico dell'implementazione di un linguaggio di programmazione, e non del linguaggio stesso.

L'interesse dei linguaggi interpretati risiede principalmente nella facilità di programmazione e portabilità. I linguaggi interpretati facilitano notevolmente il debug dei programmi perché evitano la fase di compilazione, che spesso è lunga, e limitano le possibilità di bug. In generale, è possibile eseguire programmi incompleti, il che facilita il rapido sviluppo di applicazioni o prototipi di applicazioni. Pertanto, il linguaggio BASIC è stato il primo linguaggio interpretato per consentire al grande pubblico di accedere alla programmazione, mentre il primo linguaggio di programmazione moderno interpretato è Lisp .

La portabilità consente di scrivere un unico programma, che può essere eseguito su diverse piattaforme senza modifiche, a condizione che sia presente un interprete specifico per ciascuna di queste piattaforme hardware.

Un certo numero di linguaggi informatici sono oggi implementati per mezzo di una macchina virtuale applicativa. Questa tecnica è a metà strada tra gli interpreti come descritto qui e i compilatori . Offre la portabilità dell'interprete con una buona efficienza. Ad esempio, port di Java, Lisp, Scheme, Ocaml, Perl (Parrot), Python, Ruby, Lua, C#, ecc. vengono eseguiti tramite una macchina virtuale.

L' interpretazione astratta (inventata da Patrick e Radhia Cousot) è una tecnica e un modello di analisi del programma statico che funziona un po' come un interprete, il programma analizzato sostituendo i valori delle astrazioni. Ad esempio, i valori delle variabili intere sono astratti da intervalli di numeri interi o relazioni algebriche tra variabili.

Storico

Con la comparsa del linguaggio Pascal e dei veloci compilatori commerciali come Turbo Pascal , i linguaggi interpretati hanno subito un netto declino dalla metà degli anni '80 . Tre cose hanno cambiato la situazione negli anni '90  :

• con la necessità di automatizzare rapidamente alcuni compiti complessi, linguaggi di programmazione interpretati (anzi, semi- interpretati) di alto livello come, tra gli altri, Tcl , Ruby , Perl o Python si sono rivelati redditizi;
• la potenza delle macchine, che in media raddoppiava ogni diciotto mesi (secondo la legge di Moore ), rendeva i programmi interpretati degli anni '90 paragonabili in velocità a quella dei programmi compilati degli anni '80  ;
• è molto più veloce cambiare un programma interpretato. Tuttavia, l'ondata di Internet ha richiesto una risposta molto rapida alle nuove esigenze del mercato. amazon.com è stato, nella sua prima versione, sviluppato in gran parte in Perl. Smalltalk ha permesso la prototipazione molto rapida delle applicazioni.

Usi delle lingue interpretate

Le lingue interpretate trovano molti usi:

• in campo educativo, i linguaggi interpretati consentono di concentrarsi su algoritmi e strutture dati , e non sulle particolarità di un particolare linguaggio.
• calcoli scientifici che non richiedono computazione intensiva (iterazioni su matrici molto grandi, per esempio) possono essere scritti con profitto in un linguaggio interpretato. Consentono di chiamare algoritmi di calcolo precompilati ad alte prestazioni. Anche i sistemi di calcolo simbolico sfruttano questa possibilità;
• interpreti della riga di comando (indicati con il nome shell nella terminologia Unix ). Questi interpreti sono in grado di comprendere i comandi digitati su una tastiera o provenienti da un'altra fonte. Hanno una sintassi specifica per ogni sistema operativo e consentono di gestire le risorse hardware di una macchina (dischi, memoria principale, ingressi/uscite, ecc.) nonché la comunicazione tra programmi. Rexx è il linguaggio di comando per computer centralizzato di IBM, mentre Bourne shell , C-shell , Korn shell sono le shell più comuni sotto Unix  ; a proposito di MS-DOS , i più rudimentali interpreti da riga di comando, è specifico dei sistemi operativi Microsoft . Linguaggi di programmazione come Perl o Rexx vengono spesso installati per avere un ambiente più potente e user-friendly rispetto alle shell originali. Possiamo immaginare che la compilazione tradizionale sarebbe di scarso interesse per i comandi:
  • ognuno dei quali viene eseguito in media una volta;
  • o la cui limitazione delle prestazioni derivi da questioni di accesso ai file, e non di calcolo;
• linguaggio SQL ( Structured Query Language ) è un linguaggio standardizzato interpretato che permette di aggiornare o recuperare informazioni nei database;
• i browser ricevono istruzioni simboliche ed eseguono direttamente. Tutti i browser comuni sanno interpretare il codice HTTP (HyperText Transfer Protocol) per le istruzioni di trasferimento da una macchina all'altra, il codice HTML (HyperText Markup Language) per le descrizioni delle pagine web e JavaScript per una programmazione più elaborata, offrendo la possibilità di manipolare di più o variabili meno complesse, strutture di controllo e di manipolazione dei diversi oggetti di input nella composizione di una pagina web . Queste pagine possono essere statiche (vengono scritte una volta per tutte) o generate dinamicamente dal server che produce il codice HTML al momento della richiesta. Può così adattare la pagina in base al contesto di esecuzione. I linguaggi più comunemente utilizzati per la generazione di pagine web dinamiche sono Perl , PHP e ASP  ;
• molti programmi includono un linguaggio per automatizzare determinate azioni o per creare nuove funzionalità. Uno dei linguaggi più utilizzati per questo è Scheme , una variante di Lisp . Il linguaggio di descrizione XML è ampiamente utilizzato anche per la formattazione dei dati, sia a livello dell'interfaccia uomo-macchina , sia a livello del trasferimento dei dati o della loro scrittura sotto forma di file. In quest'area troviamo anche Perl , Python o Tcl  ;
• il linguaggio PostScript , un linguaggio che permette la descrizione della grafica vettoriale (proprietà della società Adobe ), spesso implementato in stampanti grafiche, plotter e fotounità  ;
• esistono estensioni che consentono una rapida programmazione di interfacce grafiche utilizzando linguaggi interpretati. Il più comune è Tcl/Tk , ma ci sono anche Python/Tk, Python/ wxWidgets , Perl/ wxWidgets Python/ Qt o anche Gambas  ;
• nel mondo industriale sempre più macchine possono essere controllate da un linguaggio interpretato: robot industriali, macchine utensili (APT, linguaggio ISO (o blocchi)), plotter planiziali, spesso controllati in PostScript .

Ibridi tra compilatore e interprete

Sebbene la distinzione tra compilatore e interprete sia reale, le loro definizioni a volte si sovrappongono e ci sono metodi intermedi tra queste due tecniche.

Interpreti di bytecode

Alcuni framework come Java o .NET precompilano il codice in un bytecode intermedio. Questo bytecode viene poi interpretato oppure eseguito da una macchina virtuale , in ogni caso per eseguire il programma.

Compilazione al volo

In un sistema che implementa la compilazione al volo, il codice sorgente viene solitamente compilato in anticipo o al volo (in fase di esecuzione) in una rappresentazione intermedia , il bytecode . Il sistema quindi analizza continuamente il codice in esecuzione e identifica parti del codice in cui la ricompilazione in codice nativo sovrascriverebbe l'esecuzione del bytecode.

Terminologia

Questo tipo di strumento è designato in inglese con il termine "  interprete  ". Mentre gli autori del primo libro didattico in francese sulla teoria dei programmi hanno proposto "interprète", questo è spesso tradotto in francese dal livello "interprete", questo termine - attestato intorno al 1970 - essendo raccomandato in particolare dall'OQLF e presente in diversi dizionari generali e specializzati nell'informatica oltre che in altre pubblicazioni terminologiche.

Note e riferimenti

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   "  Interprete , [...] 2. programma di interpretariato, interprete"

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Vedi anche

• PHP , esempio di interprete