2.1 编译器、解释器及其工作方式

就目前计算机的硬件发展水平而言，硬件只能识别由0、1字符串组成的机器指令序列，即机器指令程序或目标程序。在计算机发明的早期，计算机只能按照输入的机器指令程序进行简单的计算。但是，机器指令程序不易被人类理解，用它编写程序不仅困难而且还容易出错。于是后来就引入了代替0、1字符串的由助记符号表示的指令，即汇编指令，汇编指令的集合被称为汇编语言，汇编指令序列被称为汇编语言程序。汇编程序实际上与机器语言程序是一一对应的，都要求程序员按照指令工作的方式来思考和解决相关问题，也就是说，两者之间并无本质区别。因此，它们都被称为面向机器的语言或低级语言，以此与更高级的语言相区别，当然，早期并不知道高级别的语言是否能设计和实现。

计算机的发展和普及超乎人们的想象，应用需求的大量增长导致程序员的需求也大幅增长，但是，能够用机器语言或汇编语言编程的人员数量却不多，满足不了这种需求；同时，许多不同领域的科技工作者也想自己动手编写程序来直接解决问题。因此，抽象度更高、功能更强的语言来作为程序设计语言就成为必然，于是就产生了面向各类应用的便于人类理解与运用的程序设计语言，即高级语言。尽管人类可以借助高级语言来编写程序，但计算机硬件真正能够识别和理解的语言还是0、1组成的机器语言，这就需要在高级语言与机器语言之间建立转换系统，使得高级语言能够自动转换为机器语言。也就是说需要若干“翻译”，把各类高级语言翻译成机器语言。程序设计语言通常被分成三个层次：高级语言、汇编语言、机器语言。高级语言可以翻译成机器语言，也可以翻译成汇编语言，这两种翻译都被称为编译。汇编语言到机器语言的翻译称为汇编。编译和汇编属于正向工程，有时还需要将机器语言翻译成汇编语言或高级语言，这通常被称为反汇编或反编译，属于逆向工程范畴。

高级语言的工作方式有两种，一种是编译器工作方式，另一种是解释器工作方式。

在编译器工作方式下，源程序的翻译和翻译后程序的运行处于两个相互独立的阶段。用户输入源程序，编译器对该源程序进行编译，生成目标程序，这个阶段称为编译阶段。目标程序在适当的输入下执行，最终得到运行结果的过程称为运行阶段。

解释器是另一种形式的翻译器。它把翻译和运行结合在一起进行，边翻译源程序，边执行翻译结果，而这种工作方式被称为解释器工作方式。

形象地说，编译器的工作相当于翻译一本原著，原著与源程序对应，译著与目标程序对应，计算机的运行相当于阅读一本译著，这时，原著和翻译人员并不需要在场，译著是主角。解释器的工作相当于在进行现场翻译，外宾和翻译都要在场，翻译一边听外宾讲话，一边翻译给听众，翻译是听众关注的主角。解释器与编译器的最本质区别是：运行目标程序时的控制权在解释器而不是目标程序，也就是说，运行的是解释器，目标程序是解释器的输入。