《編譯與反編譯技術實戰》——2.1節編譯器、解釋器及其工作方式

本節書摘來自華章社群《編譯與反編譯技術實戰》一書中的第2章，第2.1節編譯器、解釋器及其工作方式，作者劉曉楠　陶紅偉　嶽　峰　戴超，更多章節内容可以通路雲栖社群“華章社群”公衆号檢視

2.1　編譯器、解釋器及其工作方式

就目前計算機的硬體發展水準而言，硬體隻能識别由0、1字元串組成的機器指令序列，即機器指令程式或目标程式。在計算機發明的早期，計算機隻能按照輸入的機器指令程式進行簡單的計算。但是，機器指令程式不易被人類了解，用它編寫程式不僅困難而且還容易出錯。于是後來就引入了代替0、1字元串的由助記符号表示的指令，即彙編指令，彙編指令的集合被稱為彙編語言，彙編指令序列被稱為彙編語言程式。彙程式設計式實際上與機器語言程式是一一對應的，都要求程式員按照指令工作的方式來思考和解決相關問題，也就是說，兩者之間并無本質差別。是以，它們都被稱為面向機器的語言或低級語言，以此與更進階的語言相差別，當然，早期并不知道進階别的語言是否能設計和實作。

計算機的發展和普及超乎人們的想象，應用需求的大量增長導緻程式員的需求也大幅增長，但是，能夠用機器語言或彙編語言程式設計的人員數量卻不多，滿足不了這種需求；同時，許多不同領域的科技工作者也想自己動手編寫程式來直接解決問題。是以，抽象度更高、功能更強的語言來作為程式設計語言就成為必然，于是就産生了面向各類應用的便于人類了解與運用的程式設計語言，即進階語言。盡管人類可以借助進階語言來編寫程式，但計算機硬體真正能夠識别和了解的語言還是0、1組成的機器語言，這就需要在進階語言與機器語言之間建立轉換系統，使得進階語言能夠自動轉換為機器語言。也就是說需要若幹“翻譯”，把各類進階語言翻譯成機器語言。程式設計語言通常被分成三個層次：進階語言、彙編語言、機器語言。進階語言可以翻譯成機器語言，也可以翻譯成彙編語言，這兩種翻譯都被稱為編譯。彙編語言到機器語言的翻譯稱為彙編。編譯和彙編屬于正向工程，有時還需要将機器語言翻譯成彙編語言或進階語言，這通常被稱為反彙編或反編譯，屬于逆向工程範疇。

進階語言的工作方式有兩種，一種是編譯器工作方式，另一種是解釋器工作方式。

在編譯器工作方式下，源程式的翻譯和翻譯後程式的運作處于兩個互相獨立的階段。使用者輸入源程式，編譯器對該源程式進行編譯，生成目标程式，這個階段稱為編譯階段。目标程式在适當的輸入下執行，最終得到運作結果的過程稱為運作階段。

解釋器是另一種形式的翻譯器。它把翻譯和運作結合在一起進行，邊翻譯源程式，邊執行翻譯結果，而這種工作方式被稱為解釋器工作方式。

形象地說，編譯器的工作相當于翻譯一本原著，原著與源程式對應，譯著與目标程式對應，計算機的運作相當于閱讀一本譯著，這時，原著和翻譯人員并不需要在場，譯著是主角。解釋器的工作相當于在進行現場翻譯，外賓和翻譯都要在場，翻譯一邊聽外賓講話，一邊翻譯給聽衆，翻譯是聽衆關注的主角。解釋器與編譯器的最本質差別是：運作目标程式時的控制權在解釋器而不是目标程式，也就是說，運作的是解釋器，目标程式是解釋器的輸入。