Interpreter 방식
인터프리터 방식은 실행시점에 소스코드를 한 줄씩 읽어 기계어로 바로바로 번역하여 실행하는 방식이다.
특징
- 직접 해석 및 실행
인터프리터는 소스 코드를 한 줄씩 읽으면서 바로 실행한다. 이는 소스 코드가 별도의 컴파일 과정 없이 실행되는 것을 의미한다. 각 줄이 실행될 때마다 인터프리터는 해당 코드를 해석하고, 해당 명령에 대한 결과를 즉시 반환한다.
- 동적 실행
인터프리터 언어는 프로그램이 실행되는 동안 코드를 수정하고 결과를 바로 볼 수 있게 해준다. 이는 개발 과정에서 빠른 피드백과 테스트를 가능하게 하며, 디버깅을 용이하게 한다.
- 플랫폼 독립성
인터프리터 언어는 종종 플랫폼에 독립적이다. 즉, 다양한 운영 체제에서 동일한 소스 코드를 실행할 수 있다.
- 단점
인터프리터 방식은 실행 속도가 컴파일 언어에 비해 상대적으로 느릴 수 있다. 이는 소스 코드가 실행 시마다 해석되어야 하기 때문이다.
언어
- Python
데이터 과학, 웹 개발 등 다양한 분야에서 사용되는 강력한 스크립팅 언어이다.
- JavaScript
웹 브라우저에서 클라이언트 측 스크립트를 위해 널리 사용된다.
- Ruby
간결하고 명료한 문법을 가진 객체지향 스크립팅 언어로, 웹 애플리케이션 개발에 주로 사용된다.
- PHP
서버 측 웹 개발에 주로 사용되는 스크립팅 언어이다.
이러한 언어들은 즉시 실행과 플랫폼 독립성이라는 인터프리터의 장점을 활용하며, 웹 개발, 스크립팅, 데이터 분석 등 다양한 영역에서 활용된다.
compile 방식
컴파일 방식은 소스 코드를 실행 가능한 기계어 코드로 변환하는 프로그래밍 언어의 실행 방법이다. 컴파일 방식의 특징은 다음과 같다.
특징
- 컴파일 결과
소스 코드는 전체적으로 컴파일러에 의해 기계어로 변환된다. 이 과정은 일반적으로 프로그램 실행 전에 한 번 수행되며, 결과물은 실행 가능한 파일(예: .exe, .out)이다.
- 효율적인 실행 속도
컴파일된 프로그램은 기계어로 직접 실행되므로, 인터프리터 방식에 비해 빠른 실행 속도를 제공한다. 컴파일 과정에서 최적화가 이루어지기 때문에, 실행 시에 추가적인 해석 과정이 필요 없다.
- 플랫폼 종속성
컴파일된 코드는 특정 운영 체제나 하드웨어 아키텍처에 맞추어져 있다. 따라서, 다른 플랫폼에서 실행하기 위해서는 해당 플랫폼에 맞게 다시 컴파일해야 한다.
- 오류 발견과 최적화
컴파일 과정에서 소스 코드의 오류를 미리 발견할 수 있으며, 코드 최적화도 이 단계에서 이루어진다.
- 단점
컴파일을 통해 기계어로 변환된 파일을 사용해야 하기 때문에, 소스가 수정되면 다시 컴파일하여 배포해야한다는 점에서 유연성이 떨어진다는 단점이 있다.
컴파일 과정
-
전처리 (Preprocessing)
C 컴파일러는 소스 코드에 대해 전처리를 수행한다. 여기에는 매크로 확장, 헤더 파일 포함, 조건부 컴파일 지시 등이 포함된다. -
컴파일 (Compilation)
전처리된 코드는 컴파일러에 의해 어셈블리 언어로 변환된다.
- 어셈블리 (Assembly)
어셈블리 언어 코드는 다시 기계어 코드로 변환되는 과정을 거친다. 이는 어셈블러에 의해 수행된다.
- 링킹 (Linking)
여러 개의 오브젝트 파일이나 라이브러리가 함께 링크되어 실행 가능한 파일(예: .exe 파일)이 생성된다.
언어
-
C/C++
시스템 프로그래밍, 게임 개발, 고성능 컴퓨팅 등에서 널리 사용되는 언어이다. 컴파일 방식 덕분에 높은 실행 효율성을 자랑한다. -
Go
구글에서 개발한 언어로, 빠른 컴파일 시간과 효율적인 실행을 목표로 한다. -
Rust
안전성과 성능을 중시하는 언어로, 시스템 프로그래밍에 주로 사용된다.
각 방식의 채택 이유
컴파일 언어와 인터프리터 방식이 각각 채택된 이유는 그들의 고유한 특성과 사용 목적에 기반을 두고 있다. 이 두 방식은 프로그래밍 언어를 실행하는 데 있어 서로 다른 접근 방식을 제공하며, 각각의 장단점이 있다.
컴파일 언어의 채택 이유
- 성능
컴파일 언어는 소스 코드를 기계어로 미리 변환하기 때문에, 실행 시간이 빠르다. 이는 성능이 중요한 애플리케이션(예: 시스템 프로그래밍, 게임 개발)에 적합하다.
- 효율적인 자원 사용
기계어로 컴파일된 프로그램은 하드웨어 자원을 직접적이고 효율적으로 사용할 수 있다.
- 오류 감지
컴파일 과정에서 문법적 오류나 일부 런타임 오류를 미리 감지할 수 있어, 더 안정적인 코드를 작성할 수 있다.
인터프리터 방식의 채택 이유
- 유연성과 편의성
인터프리터 언어는 소스 코드를 한 줄씩 읽고 실행하기 때문에, 개발과 디버깅이 편리하다. 즉각적인 피드백이 가능하여 빠른 개발 주기를 가진다.
- 플랫폼 독립성
인터프리터 언어는 특정 운영 체제나 하드웨어에 종속되지 않는다. 동일한 소스 코드가 다양한 환경에서 실행될 수 있다.
- 스크립트 언어와의 연계
웹 개발, 자동화 스크립트, 데이터 분석 등에서 유연하게 사용된다. 이는 스크립트 언어의 특성과 잘 맞는다.
JAVA
자바는 compile 방식의 언어일까, 혹은 interpreter 방식의 언어일까?
정답은 둘 다이다.
자바의 가장 큰 특징 중 하나가 바로 플랫폼 독립적이라는 것인데, 이는 c 언어와 달리 소슨파일 컴파일 시 기계어로 바로 컴파일하는 것이 아닌, JVM이 이해할 수 있는 머신언어인 바이트코드로 컴파일하여 JVM에서 실행하기 때문이다.
그러나 실행시점에서 JVM 내부에서는 결국 해당 바이트코드를 한 줄 한 줄 자신의 os 및 hw가 이해할 수 있는 기계어로 변환해야 한다.
소스코드부터 실행되기까지의 과정은 다음과 같다.
- 컴파일러를 통해 소스코드를 JVM이 이해할 수 있는 .class의 바이트코드로 컴파일한다.
- JVM에서는 컴파일된 바이트코드를 받아 실행시킨다.
- 로직 실행 시, jvm 내 인터프리터가 해당 로직의 바이트코드를 한 줄 씩 읽어 기계어로 변환하여 실행한다.
다만, 위 과정에서 같은 로직을 여러번 실행시키더라도 실행시점마다 같은 바이트코드를 기계어로 변환하는 작업을 반복하기 때문에, JIT에서는 효율 향상을 위해 자주 사용되는 로직(핫 스폿)의 바이트코드를 미리 기계어로 변환하고 캐시함으로써 로직 호출 시 미리 변환한 기계어를 사용하도록 동작한다.
왜 자바는 컴파일 방식과 인터프리터 방식을 동시에 사용할까?
자바(Java)가 컴파일 방식과 인터프리터 방식을 모두 채택한 이유는 자바의 설계 목표와 철학에서 비롯된다.
자바는 "한 번 작성하면 어디서나 실행(WORA: Write Once, Run Anywhere)"을 목표로 하는 언어로, 이를 달성하기 위해 컴파일 방식과 인터프리터 방식을 결합하여 사용한다.
- 플랫폼 독립성
자바 소스 코드는 먼저 중간 형태인 바이트코드로 컴파일된다. 이 바이트코드는 플랫폼에 독립적이어서, 다양한 운영 체제와 하드웨어에서 실행될 수 있다.
- 성능과 최적화
컴파일된 바이트코드는 자바 가상 머신(JVM)에서 인터프리터 방식으로 실행된다. 현대의 JVM은 Just-In-Time(JIT) 컴파일러를 포함하여, 바이트코드를 런타임에 기계어로 변환하고 최적화한다. 이로 인해 성능이 향상된다.
- 보안과 안정성
자바는 가상 머신을 통해 실행되므로, 기계어 수준에서 발생할 수 있는 보안 문제를 줄일 수 있다. 또한, 메모리 관리 및 예외 처리가 용이하며, 안정적인 실행 환경을 제공한다.
- 개발 편의성
자바는 높은 수준의 추상화를 제공하고, 가비지 컬렉션과 같은 메모리 관리 기능을 내장하고 있어 개발자가 보다 편리하게 코드를 작성할 수 있게 도와준다.
결론
자바는 이러한 방식을 통해 강력한 플랫폼 독립성과 높은 성능, 그리고 개발의 편의성을 동시에 추구한다. 컴파일과 인터프리터의 결합은 자바가 다양한 환경에서 안정적으로 실행되면서도, 성능적인 이점을 갖출 수 있도록 해준다.
