Существует множество языков программирования. Все они имеют индивидуальные особенности, используются для разных целей. Но что делает один язык программирования быстрее другого?
Существует множество языков программирования, каждый из которых имеет свои причуды и особенности. Из-за различных вариантов дизайна и вариантов использования некоторые из них работают быстрее или медленнее других. Конечно, за эту скорость (или ее отсутствие) обычно приходится платить. Проще говоря, именно эти различия вызывают изменения в производительности
Что такое язык программирования?
Как бы ни выглядели языки программирования, они все равно делают одно и то же: заставляют компьютер что-то делать. Все строки кода в конечном итоге переводятся в серию непонятных чисел (также известную как машинный код). Можно сказать, что все языки программирования по сравнению с машинным кодом (включая ассемблер, который переводит числа в удобочитаемые слова) предназначены для облегчения создания программного обеспечения
Эти языки можно классифицировать по уровню абстракции , который они предоставляют программистам. В основном, о многом заботится сам язык, о том, что на более низком уровне пришлось бы делать вручную. Это, как правило, делает языки более высокого уровня гораздо более легкими для программирования, потому что на них нужно меньше учиться и запоминать
Примером этого является управление памятью. В некоторых языках с меньшей абстракцией программист должен вручную сказать, сколько оперативной памяти ему нужно для решения поставленной задачи, а затем освободить ее, как только она будет выполнена. Если они этого не делают, или если происходит что-то, что они не учитывают, использование памяти может расти и расти. Языки более высокого уровня, такие как Java, делают это автоматически
Стоимость автоматизации
При этом, безусловно, есть некоторые минусы в использовании языков более высокого уровня. А именно, скорость. Иногда, чем больше того, что выведено из-под контроля программиста, тем менее эффективной может стать программа
Например, языки с автоматическим управлением памятью (обычно называемым сборкой мусора ) могут быть медленнее, чем те, в которых это не реализовано. Это происходит потому, что программе требуется время, чтобы пройти через себя и очистить память через определенные промежутки времени
Компиляция: Your Mileage May Vary
Как правило, считается, что программы, написанные на таких языках, как C и C++, работают быстрее большинства других. Большинство операционных систем написаны с их использованием, а также некоторые ассемблерные коды более низкого уровня. Одним из основных факторов этого является то, что они компилируются (по сравнению с интерпретируемыми)
Это означает, что перед запуском исходный текст программы сначала переводится на более низкий уровень: машинный код. Полученные продукты называются двоичными файлами (например.DLL-файлы), которые соединяются вместе с соответствующими файлами, чтобы заставить их работать, создавая так называемый исполняемый файл
Однако одним из недостатков этого способа является время, необходимое для компиляции таких программ. Большие программы, такие как Mozilla Firefox, могут занять добрых полчаса или около того. К счастью, большинство программ в наши дни делают этот процесс заранее, что облегчает их установку и использование
Поскольку конечный результат написан на языке, который компьютер может непосредственно понять, он имеет тенденцию быть довольно быстрым. Сравните это с интерпретируемыми языками, которые проходят еще один этап. Тем не менее, не все компилируемые языки одинаковы
Эффективность компилятора
Чтобы перевести любой код в понятный компьютеру (машинный код), его необходимо прогнать через специальную программу, называемую компилятором. Для одного языка может существовать несколько компиляторов. Например, GCC (GNU Compiler Collection) и Clang могут использоваться для компиляции программ, написанных на языке C
Поскольку работа компилятора заключается в переводе программы в машинный код, то то, насколько хорошо он это делает, может несколько повлиять на скорость работы. Например, один и тот же исходный текст может иметь немного разные результаты в зависимости от того, как настроен компилятор
Это также может означать, что разные скомпилированные языки могут работать быстрее или медленнее других. Как правило, считается, что языки C и C++ очень быстрые, поскольку компиляторы для них прошли через годы развития и усовершенствования. Другие языки не всегда обладают такой зрелостью
Интерпретируемый язык: Еще один шаг
Как уже говорилось, интерпретируемые языки не компилируются заранее. Вместо этого они переводятся во время выполнения, обычно отдельной программой, известной как интерпретатор. Например, программы Java выполняются с помощью программы JVM (Java Virtual Machine)
Поскольку эти языки не требуют предварительной компиляции, программы, написанные на них, обычно намного проще создавать и тестировать. Однако в результате само программное обеспечение может работать значительно медленнее. Интерпретаторы выполняют исходный текст программы построчно, что приводит к снижению скорости. Наряду с этим, самому интерпретатору требуется некоторое время для запуска
Байткод: Небольшой компромисс
Из-за своей несколько замедленной природы многие интерпретируемые языки используют некоторую форму компиляции для ускорения своей работы. Перед запуском эти программы переводятся в байткод , тип языка, с которым легко работать интерпретаторам. Например, и Java, и Python делают это перед запуском, создавая файлы CLASS и PYC соответственно
По сути, это некий компромисс между простотой разработки и скоростью. Он быстрее, чем просто интерпретируемый код, и проще в настройке, чем его полностью скомпилированные аналоги.Bytecode также имеет дополнительное преимущество – он более переносим по сравнению с программами, скомпилированными в машинный код. Если интерпретатор существует для архитектуры процессора, он будет работать
В некоторых языках также существует нечто, называемое JIT (just-in-time) compilation. По сути, она берет байткод и компилирует его части в машинный код. Как следует из названия, это происходит во время выполнения программы. Это предназначено для ускорения выполнения, но ценой более медленного первого запуска, поскольку части программы требуется время на компиляцию
Не волнуйтесь
При всем при этом, для большинства людей эти различия не являются проблемой, особенно с учетом того, что компьютеры с каждым годом становятся все быстрее и быстрее. Хотя некоторые языки программирования, безусловно, быстрее других, на самом деле важно то, что с их помощью можно что-то сделать
Конечно, если у вас большой опыт в программировании, то нет ничего страшного в том, чтобы попытаться добиться производительности вашего кода. Но если вы только начинаете, гораздо лучше побеспокоиться о том, чтобы выучить все движения с самого начала. Не имеет значения, насколько быстро или медленно считается язык, если, в конце концов, ничего не написано
Существует также вопрос использования правильного инструмента для работы. Например, язык ассемблера очень хорош для написания операционных систем, потому что он очень низкоуровневый. Но для обычных настольных приложений он излишен. Существуют также языки, предназначенные для веб, или код, который помогает уменьшить количество ошибок, например TypeScript, и так далее
Какие факторы вы учитываете при изучении языка программирования?
Комментировать