Chương trình dịch là gì? Phân loại các loại chương trình dịch?

1. Chương trình dịch là gì?

Compiler – còn được gọi là trình biên dịch – là một chương trình có chức năng chuyển đổi chuỗi lệnh viết bằng ngôn ngữ lập trình cao hơn (gọi là ngôn ngữ nguồn hoặc mã nguồn) thành một chương trình thực thi được trên máy tính, được biểu diễn dưới dạng ngôn ngữ máy tính (hay còn gọi là ngôn ngữ đích).

Thường thì ngôn ngữ đích là một loại ngôn ngữ cấp thấp hơn, được sử dụng để máy tính có thể hiểu được các lệnh bằng văn bản. Quá trình biên dịch tạo ra một chương trình mới, được gọi là mã đối tượng.

Ngoài ra, ngôn ngữ bậc cao gần gũi với ngôn ngữ tự nhiên, có độc lập cao, chiếm ít tài nguyên máy tính và cần được dịch sang ngôn ngữ máy mới có thể chạy được.

Quá trình dịch một chương trình gồm: Chương trình dịch -> Chương trình nguồn -> Chương trình đích.

Trong đó:

– Chương trình nguồn: chương trình được viết trên ngôn ngữ lập trình bậc cao

– Chương trình đích: chương trình nguồn được chuyển đổi sang ngôn ngữ máy tính thông qua việc sử dụng chương trình dịch.

2. Các giai đoạn chương trình dịch:

Để có thể hoạt động, chương trình dịch phải trải qua hai giai đoạn quan trọng, đó là giai đoạn phân tích và giai đoạn tổng hợp.

Bước đầu tiên, chúng ta cần tổng hợp các kết quả từ giai đoạn phân tích và xác định được cấu trúc và chức năng của chương trình đích. Sau đó, chúng ta sẽ tạo ra các khối mã và thuật toán phù hợp để triển khai chương trình. Cuối cùng, chúng ta sẽ kiểm tra và sửa lỗi để đảm bảo chương trình hoạt động chính xác và hiệu quả.

- Sinh mã trung gian: nghĩa là chuyển đổi từ chương trình nguồn sang chương trình trung gian.

- Tối ưu mã: nghĩa là tối ưu hóa và sửa đổi chương trình trung gian.

Sinh mã: có ý nghĩa là khi chương trình trung gian được tối ưu, một chương trình đích sẽ được tạo ra.

Các loại chương trình dịch thường gồm có hai bước như sau: Thông dịch và biên dịch.

- Mục đích: Chương trình này sẽ thực hiện việc kiểm tra tính chính xác của câu lệnh tiếp theo trong chương trình gốc.

+ Chuyển đổi các câu lệnh vừa kiểm tra đó thành các câu lệnh tương ứng trong ngôn ngữ máy tính.

+ Thực hiện các câu lệnh vừa mới chuyển đổi.

Loại chương trình biên dịch này đặc biệt phù hợp trong việc giao tiếp giữa hệ thống và người dùng, như là việc sử dụng ngôn ngữ để truy xuất cơ sở dữ liệu hoặc hệ điều hành trong quá trình đối thoại...

- Quá trình biên dịch: Chương trình này hoạt động qua hai bước sau:

- Trước tiên cần duyệt qua và sau đó kiểm tra chương trình nguồn để phát hiện lỗi và xác định khả năng biên dịch được.

- Tiếp theo, chuyển đổi chương trình nguồn này thành một chương trình đích, đồng thời lưu trữ nó để sử dụng trong tương lai.

Chương trình dịch này rất tiện lợi cho các chương trình ổn định và cần phải thực hiện nhiều lần.

Ngoài chương trình dịch, người dùng cũng nhận được các dịch vụ liên quan như biên soạn, lưu trữ...điều này tạo ra một môi trường làm việc trên một ngôn ngữ lập trình.

3. Phân loại chương trình dịch:

Có một số chương trình dịch gồm: Free Pascal 1.2, Visual Pascal 2.1, Turbo Pascal 7.0, ..

- Compiler: Nhận dữ liệu nguồn và dịch ngay thành kết quả. Hoạt động như dịch giả.

- Interpreter: Nhận từng phần mã nguồn và dịch ngay phần đó. Hoạt động như người phiên dịch trong giao tiếp.

Hiện nay, giới hạn giữa trình biên dịch và trình thông dịch đang dần trở nên mờ nhạt. Trong đó, trình biên dịch có thể được chia thành 2 loại: tĩnh và động.

+ Trình biên dịch tĩnh: mã được tạo ra và chạy trực tiếp ngay lập tức.

+ Động (dynamically): Mã sinh ra cần được định vị lại trước khi thực hiện chạy.

Một số ngôn ngữ lập trình kết hợp cả trình biên dịch và trình thông dịch, và Java là một trong số đó. Mã Java có thể được dịch thành mã bytecode, sau đó máy ảo sẽ thực hiện chạy mã bytecode dưới dạng thông dịch.

Một số ứng dụng của trình biên dịch và trình biên dịch ngay lập tức. Mã C# được dịch thành mã IL và sau đó mã IL được biên dịch thành mã máy trong lần chạy đầu tiên.

4. Đặc điểm chương trình dịch:

Một chương trình biên dịch hoàn chỉnh cần phải có các đặc điểm sau đây:

Kỷ luật đầu tiên, Tính toàn vẹn: Dữ liệu đầu vào trong ngôn ngữ nguồn phải khớp hoàn toàn với kết quả trong ngôn ngữ đích.

Kỷ luật thứ hai, Tính hiệu quả: Chương trình dịch không cần thiết phải sử dụng quá nhiều công năng tính toán và bộ nhớ, nhưng vẫn đảm bảo rằng kết quả ngôn ngữ đích là đủ chất lượng.

Thứ ba, độ trong suốt cần được thực hiện một cách rõ ràng về kết quả để người dùng có thể sửa lỗi và điều chỉnh khi xảy ra lỗi.

Thứ tư, độ chịu lỗi tốt cho phép chương trình dịch xử lý một số lỗi đầu vào và đưa ra các gợi ý phù hợp để xử lý. Nếu chương trình dừng ngay ở lỗi đầu tiên, đó không phải là một chương trình tốt.

5. Vai trò của chương trình dịch:

Chương trình này áp dụng vào thực tế và giải quyết các vấn đề cụ thể như sau:

- Chuyển đổi chuỗi lệnh được viết bằng một ngôn ngữ lập trình cao cấp thành một chương trình đích, được biểu diễn dưới dạng ngôn ngữ máy tính.

- Chuyển đổi một ngôn ngữ lập trình cao hơn thành một ngôn ngữ lập trình thấp hơn.

- Chuyển đổi đoạn mã giữa các ngôn ngữ lập trình khác nhau. Kiểm tra cú pháp, từ vựng, chính tả, và ngữ nghĩa của các đoạn văn.

- Chuyển đổi hình ảnh thành văn bản là một quá trình quan trọng và cần thiết trong lập trình.

- Chương trình dịch đóng vai trò quan trọng và không thể thiếu trong việc chuyển đổi chương trình từ ngôn ngữ bậc cao sang ngôn ngữ máy tính, để có thể chạy trên các máy tính cụ thể.

Chương trình dịch nhận đầu vào là chương trình nguồn được viết bằng ngôn ngữ lập trình bậc cao (dữ liệu đầu vào) và sau đó chuyển đổi chúng thành chương trình đích bằng ngôn ngữ máy tính (đầu ra). Bên cạnh đó, chương trình dịch còn giúp cho người lập trình có thể lập trình bằng một ngôn ngữ và chuyển ngôn ngữ đó thành một ngôn ngữ khác để máy tính có thể đáp ứng được nhu cầu của người lập trình mong muốn.

6. Một số câu hỏi có liên quan:

Câu 1: Trong chế độ biên dịch, một chương trình đã được dịch thông suốt và trên hệ thống không báo lỗi. Như vậy, chương trình đã không còn chứa lỗi cú pháp chưa? Hãy giải thích tại sao?

Hướng dẫn:

Trong quá trình biên dịch, một chương trình đã được dịch mà không gây ra bất kỳ lỗi nào trên hệ thống, không có nghĩa là chúng ta có thể chắc chắn rằng chương trình đó là chính xác. Điều này bởi vì chương trình có thể vẫn chứa các lỗi liên quan đến ý nghĩa.

Câu 2: Trong trường hợp được dịch ngay lập tức, nếu có hai phần ba số câu lệnh trong chương trình đã được thực hiện. Vậy, ta có thể khẳng định rằng chương trình này không còn chứa lỗi cú pháp nữa hay không? Vui lòng giải thích lý do.

Trong chế độ thông dịch, khi đã thực hiện được hai phần ba số câu lệnh trong chương trình, chúng ta không thể khẳng định rằng chương trình không còn lỗi cú pháp. Điều này xảy ra vì cú pháp của các câu lệnh chưa được thực hiện vẫn chưa được kiểm tra.

Câu 3: Hãy phân biệt hai loại chương trình biên dịch và thông dịch?

Hướng dẫn:

- Trong quá trình biên dịch, ta sẽ đọc và dịch tất cả mã nguồn trong một lần. Còn đối với thông dịch, ta sẽ đọc và dịch từng câu lệnh trong mã nguồn.

- Khi biên dịch, chương trình thực hiện được lập tức, trong khi thông dịch, chương trình thực thi sau khi câu lệnh đó được dịch xong.

- Mã của chương trình biên dịch có thể được lưu để sử dụng sau này, trong khi mã của chương trình thông dịch không được lưu để sử dụng sau này.

Khi một chương trình dịch đã được dịch một cách trôi chảy và không còn lỗi cú pháp nào nữa, liệu chúng ta cần tiếp tục điều chỉnh, tìm và sửa các lỗi trong chương trình nguồn hay không?

Khi một chương trình dịch đã được dịch thông suốt, không còn lỗi cú pháp nào nữa, thì ta vẫn cần phải kiểm tra ngữ nghĩa trong chương trình nguồn.