Что такое компиляция?

Выражаясь простым языком, компиляция — это процесс трансляции исходного кода (текста программы, описывающего ее действия и написанного программистом) на низкоуровневый язык, понятный процессору компьютера.

Процессор компьютера (Computer Processor Unit, CPU) работает на очень низком уровне, выполняя программы на языке, который называют машинным. Это числовой код, описывающий элементарные операции, такие как «сложить эти два байта», «сослаться на эту ячейку в памяти» или «скопировать этот байт». Каждая из этих инструкций выражается в двоичной форме (нулями и единицами). Самые первые программы писались на числовом коде, поэтому программисты, писавшие такой код, как поговаривают, много курили, пили кофе литрами и носили очки с толстенными линзами.

Эта проблема была решена с появлением языка ассемблера, который заменил числовые коды (слегка) более простыми символическими мнемониками, такими как CPY (для обозначения операции копирования) и MOV (для обозначения операции перемещения). Исходный код на языке ассемблера преобразовывался в машинный код программой, называющейся ассемблером. Язык ассемблера используется и в наши дни для решения специальных задач программирования, таких как разработка драйверов устройств или встраиваемых систем.

Затем появились высокоуровневые языки программирования. Они называются так потому, что позволяют программисту меньше думать об особенностях работы процессора и больше — о решении задачи, стоящей перед ним. К числу этих первых языков (разработанных в течение 1950-х) относятся: FORTRAN (создавался для решения научных и технических задач) и СOBOL (для решения экономических задач). Оба продолжают ограниченно использоваться и по сию пору.

Несмотря на большое число популярных языков программирования, господствующие позиции занимают только два из них. Многие современные системы и программы написаны на C или на C++. В примерах ниже мы будем компилировать программы на языке C.

Программы на языках высокого уровня преобразуются в инструкции на машинном языке с помощью другой программы — компилятора. Некоторые компиляторы транслируют высокоуровневые инструкции на язык ассемблера, а затем с помощью ассемблера производят окончательную трансляцию на машинный язык.

Компиляции, как правило, сопутствует процесс компоновки. Программы часто выполняют множество типовых операций. Возьмем для примера операцию открытия файла. Многие программы выполняют ее, но было бы слишком расточительно в каждой программе реализовывать свою процедуру открытия файлов. Предпочтительнее иметь единый программный код, знающий, как открывать файлы, и дать всем программам возможность использовать его. Поддержка решения типовых задач осуществляется с помощью библиотек. Они содержат множество подпрограмм, которые решают типовые задачи и могут использоваться множеством программ. Если заглянуть в каталоги /lib и /usr/lib, мы обнаружим подобные библиотеки. Для формирования связей между результатом работы компилятора и библиотеками, необходимыми компилируемой программе, используется программа-компоновщик (linker, ее также называют редактором связей). Окончательным результатом этого процесса является выполняемый файл программы, готовый к использованию.