『无为则无心』Python基础 — 2、编译型语言和解释型语言的区别
1、什么是计算机语言
计算机就是一台用来计算机的机器，人让计算机干什么计算机就干什么。我们需要通过计算机的语言来控制计算机，所谓计算机的语言就是编程语言。
计算机语言其实和人类的语言没有本质的区别，不同点就是交流的主体不同。也就是说中文、英文是人和人之间的交流语言，而计算机语言（编程语言）是人和计算机交流的语言。
计算机语言发展经历了三个阶段：
（1）机器语言
- 最早的一种计算机语言。
- 机器语言通过二进制编码来编写程序，二进制编码就是1和0，计算机也只认识1和0。
- 执行效率高，但编写起来太麻烦。
（2）汇编语言
- 使用符号（如ABC和各种符号）来代替二进制编码。
编写程序时，不需要使用二进制，而是直接编写符号。
编写完成后，需要将符号转换为机器码，然后再由计算机执行。 - 符号转换为机器码的过程称为汇编。
- 将机器码转换为符号的过程，称为反汇编 。
- 汇编语言一般只适用于某些硬件，和硬件的关系太紧密，兼容性比较差 。
就好比不同硬件厂商识别符号的标准是不一样的。 - 现在的一些硬件驱动还是会用到汇编语言进行编写。
（3）高级语言
- 高级语言的语法基本和现在英语语法类似，并且和硬件的关系没有那么紧密了。
也就是说通过高级语言开发程序可以在不同的硬件系统中运行。 - 高级语言都会有自己的编译器，所编写的代码都会运行在自己的编译器上。
不同系统上安装想对应的编译器，实现一份源码一次编译，到处运行。 - 高级语言学习起来也更加的容易，现在我们知道的语言基本都是高级语言。如
C、C++、C#、Java、Golang、Python等等。
2、高级语言中的编译型语言和解释型语言
计算机是不能理解高级语言的，更不能直接执行高级语言，它只能直接理解机器语言（二进制编码）。所以使用任何高级语言编写的程序，若想被计算机运行，都必须将其转换成计算机语言，也就是机器码，这个过程就叫编译。比如，一行Python的命令print('hello') ，必需要转换为类似1010101 这样的机器码 ，计算机才能够识别你的命令。
根据从源码转换二进制编码的时机不同，语言分成了两大类：编译型语言和解释型语言。
（1）编译型语言
对于编译型语言，开发完成以后需要将所有的源代码都转换成可执行程序，比如 Windows 下的.exe文件，可执行程序里面包含的就是机器码。只要我们拥有可执行程序，就可以随时运行，不用再重新编译了，也就是“一次编译，无限次运行”。
在运行的时候，我们只需要运行编译生成的可执行程序，不再需要源代码和编译器了，所以说编译型语言可以脱离开发环境运行。
编译型语言一般是不能跨平台的，也就是不能在不同的操作系统之间随意切换。
编译型语言使用的转换工具称为编译器。常见的编译型语言有C、C++、Golang等。
总结：
- 编译一次后，脱离了编译器也可以运行，并且运行效率高。
- 可移植性差，跨平台性比较差。
（2）解释型语言
对于解释型语言，每次执行程序都需要一边转换一边执行，用到哪些源代码就将哪些源代码转换成机器码，用不到的不进行任何处理。每次执行程序时可能使用的功能不同，这个时候需要转换的源代码也不一样。
因为每次执行程序都需要重新转换源代码，所以解释型语言的执行效率天生就低于编译型语言，甚至存在数量级的差距。计算机的一些底层功能，或者关键算法，一般都使用 C/C++ 实现，只有在应用层面（比如网站开发、批处理、小工具等）才会使用解释型语言。
在运行解释型语言的时候，我们始终都需要源代码和解释器，所以说它无法脱离开发环境或者运行环境 。
解释型语言使用的转换工具称为解释器。常见的解释型语言有Python、JavaScript、PHP、Shell等。
总结：
- 每次执行代码都需要解释一次，执行速度比较慢。
- 不能脱离解释器独立运行。
- 跨平台性比较好。
（3）编译型语言和解释型语言执行流程
如下图所示：
3、知识扩展：
（1）扩展1
当我们说“下载一个程序（软件）”时，不同类型的语言有不同的含义：
- 对于编译型语言，我们下载到的是可执行文件，源代码被作者保留，所以编译型语言的程序一般是闭源的。
- 对于解释型语言，我们下载到的是所有的源代码，因为作者不给源代码就没法运行，所以解释型语言的程序一般是开源的。
（2）扩展2
编译器就是一个“翻译工具”，类似于将中文翻译成英文、将英文翻译成俄文。但是，翻译源代码是一个复杂的过程，大致包括词法分析、语法分析、语义分析、性能优化、生成可执行文件等五个步骤，期间涉及到复杂的算法和硬件架构。解释器与此类似，有兴趣的读者请参考《编译原理》一书，本文不再赘述。
（3）扩展3
Java和 C# 是一种比较奇葩的存在，它们是半编译半解释型的语言，源代码需要先转换成一种中间形式的文件（字节码文件），然后再将中间文件拿到虚拟机（JVM）中执行。Java和C#引领了这种风潮，它的初衷是在跨平台的同时兼顾执行效率。
4、关于 Python
Python 属于典型的解释型语言，所以运行 Python 程序只需要解释器的支持，只要你在不同的平台安装了不同的解释器，你的代码就可以随处运行，不用担心任何兼容性问题，真正的“一次编写，到处运行”。
Python 几乎支持所有常见的平台，比如 Linux、Windows、Mac OS 等，你所写的 Python代码无需修改，就能在这些平台上正确运行，Python 的可移植性是很强的。
最后，一句话介绍Python：Python是解释型语言，是一个强类型的动态脚本语言。
- 强类型：不允许不同类型相加。例如：整形+字符串会报类型错误。
- 动态：不用对变量的数据类型进行声明，且确定一个变量的类型是在第一次给它赋值的时候。
- 脚本语言：一般是解释性语言，运行代码只需要一个解释器，不需要编译。
Tips1
动态类型语言和静态类型语言：
（1）什么是动态类型语言和静态类型语言
动态类型语言：
动态类型语言是在程序运行时确定数据类型的语言。变量使用之前不需要进行类型声明，会在你第一次赋值给变量时，在内部记录数据类型，如Python。静态类型语言：
静态类型语言是在编译时变量的数据类型即可确定的语言，多数静态类型语言要求在使用变量之前必须声明数据类型，如Java。（2）两者优缺点
动态类型语言优缺点：
- 优点：代码相对比较简洁，无需编写各种类型代码，方便用户阅读；
- 缺点：调试不方便，代码命名容易混；
静态类型语言优缺点：
- 优点：在调试时比较方便，代码规范。
- 缺点：代码相对繁琐，需要在定义变量的时候就判断变量的类型。
Tips2
强类型定义语言和弱类型定义语言：
（1）什么是强类型语言和弱类型语言
强类型定义语言：
强制数据类型定义的语言。也就是说，一旦一个变量被指定了某个数据类型，如果不经过强制转换，那么它就永远是这个数据类型了。举个例子：如果你定义了一个整型变量a,那么程序根本不可能将a当作字符串类型处理。强类型定义语言是类型安全的语言。弱类型定义语言：
数据类型可以被忽略的语言。它与强类型定义语言相反, 一个变量可以赋不同数据类型的值。强类型定义语言在速度上可能略逊色于弱类型定义语言，但是强类型定义语言带来的严谨性能够有效的避免许多错误。（2）两者区别
- 强类型语言是一旦变量的类型被确定，就不能转化的语言。
- 弱类型语言则反之，一个变量的类型是由其应用上下文确定的。
（3）优缺点
静态语言的优势：
- 由于类型的强制声明，使得IDE有很强的代码感知能力，故在实现复杂的业务逻辑、开发大型商业系统、以及那些生命周期很长的应用中，依托IDE对系统的开发很有保障；
- 由于静态语言相对比较封闭，使得第三方开发包对代码的侵害性可以降到最低；
动态语言的优势：
- 思维不受束缚，可以任意发挥，把更多的精力放在产品本身上。
- 集中思考业务逻辑实现，思考过程即实现过程。
