Chương trình dịch là gì? Phân loại chương trình dịch?

Chương trình dịch là gì? Phân loại chương trình dịch?
1. Chương trình dịch là gì?
1.1. Khái niệm chương trình dịch
Chương trình dịch – hay còn được gọi với tên tiếng Anh là compiler, là chương trình có
chức năng chuyển đổi chương trình nguồn được viết bằng ngôn ngữ lập trình bậc cao sang
chương trình đích được thể hiện bằng ngôn ngữ máy và chương trình đích này có thể chạy
(thực thi) trên máy tính được.
Tại sao cần có chương trinh dịch?
Vì ngôn ngữ lập trình bậc cao không thể nạp trực tiếp vào bộ nhớ và thực hiện ngay như
mã máy nên cần chương trình dich để chuyển đổi chương trình viết bằng ngôn ngữ lập trình bậc cao sang mã máy.
Một chương trình dịch chịu trách nhiệm dịch một chuỗi các hướng dẫn được viết bằng
một ngôn ngữ lập trình cụ thể (tức là ngôn ngữ nguồn hoặc mã nguồn) sang một chương trình
mới nhưng ở dạng ngôn ngữ máy tính (ngôn ngữ đích).
Nói chung, ngôn ngữ đích là ngôn ngữ cấp thấp hơn được sử dụng để máy tính có thể
hiểu các hướng dẫn bằng văn bản. Ngôn ngữ duy nhất máy có thể trực tiếp hiểu và thực hiện.
Trình biên dịch tạo ra một chương trình mới còn được gọi là mã đối tượng. Trong khi đó, Ngôn
ngữ bậc cao rất gần với ngôn ngữ tự nhiên, có tính độc lập cao, ít phụ thuộc vào loại máy và
chương trình phải dịch sang ngôn ngữ máy mới thực hiện được
Hầu hết các trình biên dịch sẽ dịch mã nguồn được viết bằng ngôn ngữ cấp cao sang mã
đối tượng hoặc ngôn ngữ máy để được thực thi trực tiếp bởi máy tính hoặc máy ảo. Tuy nhiên,
cũng có trường hợp chương trình dịch có khả năng dịch từ ngôn ngữ cấp thấp sang ngôn ngữ
cấp cao. Trình biên dịch như vậy được gọi là dịch ngược. Đồng thời cũng sẽ có các chương
trình dịch từ ngôn ngữ cấp cao này sang ngôn ngữ cấp cao khác.
1.2. Quy trình của một chương trình dịch
Chương trình nguồn ---> Chương trình dịch ---> Chương trình đích Trong đó:
Chương trình nguồn: Là chương trình viết trên ngôn ngữ lập trình bậc cao
Chương trình đích: Là chương trình nguồn được chuyển đổi sang ngôn ngữ máy nhờ chương trình dịch. 1.3. Phân loại
Chương trình dịch được chia thành hai loại: Thông dịch và biên dịch
1.4. Vai trò của chương trình dịch
Chương trình dịch được ứng dụng để giải quyết các bài toán cụ thể và ứng dụng thực tế hơn như:
 Dịch một ngôn ngữ lập trình thành mã máy
 Dịch một ngôn ngữ lập trình bậc cao thành một ngôn ngữ lập trình bậc thấp hơn
 Chuyển đổi đoạn mã giữa các ngôn ngữ lập trình với nhau
 Kiểm tra ngữ pháp, chính tả của các đoạn văn
 Dịch từ hình ảnh thành văn bản
Chương trình dịch là vô cùng cần thiết và quan trọng trong lập trình vì nó có khả năng
chuyển đổi các chương trình được viết bằng ngôn ngữ bậc cao thành các chương trình có thể
chạy trên các máy cụ thể. Nó nhận đầu vào là chương trình nguồn được viết bằng ngôn ngữ lập
trình bậc cao (dữ liệu đầu vào) và sau đó chuyển đổi chúng thành chương trình đích bằng ngôn ngữ máy (đầu ra).
Chương trình dịch giúp người lập trình có thể lập trình bằng một ngôn ngữ và chuyển nó
sang một ngôn ngữ khác để máy tính có thể đáp ứng được nhu cầu của người lập trình mong muốn.
2. Đặc điểm của chương trình dịch
Một chương trình dịch hoàn thiện cần phải hội tụ đầy đủ các đặc điểm sau:
- Tính toàn vẹn: dữ liệu đầu vào viết ở ngôn ngữ nguồn và kết quả ở ngôn ngữ đích cần
phải hoàn toàn tương đương với nhau.
- Tính hiệu quả: chương trình dịch không cần sử dụng nhiều công suất tính toán và bộ
nhớ mà vẫn đảm bảo kết quả ngôn ngữ đích đủ tốt
- Tính trong suốt: chương trình dịch phải rõ ràng về kết quả để người dùng có thể chỉnh
sửa lỗi nếu có sau mỗi bước thực hiện
- Tính chịu lỗi tốt: chương trình dịch có thể cho phép một số lỗi của đầu vào và đưa ra
gợi ý xử lý sao cho phù hợp. Một chương trình dừng ngay ở lỗi đầu tiên là một chương trình không tốt.
3. Phân loại chương trình dịch
Chương trình dịch được chia thành 2 loại chính là:
 Trình biên dịch (complier): tiếp nhận toàn bộ dữ liệu nguồn rồi dịch ra kết quả
trong một lượt. Trình biên dịch thường được hoạt động giống như một dịch giả.
 Trình thông dịch (interpreter): tiếp nhận mã nguồn từng phần, tiến hành dịch
từng phần khi nhận được. Interpreter hoạt động giống như vai trò của một người phiên
dịch trong các cuộc giao tiếp.
Hiện nay, ranh giới giữa compiler và interpreter ngày càng thu hẹp
Trong đó, compiler cũng được chia thành 2 loại là:
 Complier tĩnh (statically): mã sinh ra chạy trực tiếp
 Complier động (dynamically): mã sinh ra cần phải có thao tác tái định vị rồi
mới tiến hành chạy được
Một loại ngôn ngữ lập trình kết hợp cả compiler và interpreter đó chính là java. Mã java
có thể được biên dịch thành mã bytecode, sau đó máy ảo chạy mã bytecode ở dạng thông dịch.
5. Các bước thực hiện của một chương trình dịch
Để một chương trình dịch hoạt động được, nó phải trải qua hai giai đoạn là giai đoạn
phân tích và giai đoạn tổng hợp.
Giai đoạn phân tích diễn ra để phân tích chương trình nguồn nhằm lập kế hoạch thực hiện
giai đoạn tiếp theo. Trong đó, quá trình phân tích sẽ bắt đầu bằng phân tích từ vựng, sau đó là
phân tích cú pháp và cuối cùng là phân tích ngữ nghĩa. Phân tích càng chi tiết thì giai đoạn mã
phía sau sẽ càng đơn giản và chính xác.
Giai đoạn tổng hợp sẽ tạo ra chương trình mục tiêu bao gồm 3 bước:
- Tạo mã trung gian: nghĩa là chuyển chương trình nguồn thành chương trình trung gian
- Tối ưu hóa mã: tối ưu hóa, chỉnh sửa chương trình trung gian
- Tạo mã: từ chương trình trung gian được tối ưu hóa để tạo chương trình đích
Đối với từng loại chương trinh dịch các bước cụ thể như sau: a. Thông dịch
Thực hiện lặp đi lặp lại dãy các bước sau:
-> Kiểm tra tính đúng đắn của câu lệnh tiếp theo trong chương trình nguồn
-> Chuyển đổi câu lệnh đó thành các câu lệnh tương ứng trong ngôn ngữ máy
-> Thực hiện các câu lệnh vừa chuyển đổi
Loại chương trình dịch này đặc biệt thích hợp cho môi trường đối thoại giữa người dùng
và hệ thống, như các ngôn ngữ khai thác hệ quản trị cơ sở dữ liệu, đối thoại với hệ điều hành… b. Biên dịch
Thực hiện qua hai bước sau:
-> Duyệt, kiểm tra, phát hiện lỗi, xác định chương trình nguồn có dịch được không
-> Dịch chương trình nguồn thành một chương trình đích có thể thực hiện trên máy và
lưu trữ lại để sử dụng về sau
Loại chương trình dịch này thuận tiện cho các chương trình ổn định và cần thực hiện
nhiều lầnKèm với chương trình dịch, người dùng còn được cung cấp các dịch vụ lên quan như
biên soạn, lưu trữ... tạo thành một môi trường làm việc trên một ngôn ngữ lập trình. Ví dụ:
Turbo Pascal 7.0, Free Pascal 1.2, Visual Pascal 2.1,...
6. Một số câu hỏi thường gặp Câu 1
Trong chế độ biên dịch, một chương trình đã được dịch thông suốt, hệ thống không báo
lỗi. Có thể khẳng định rằng ta đã có một chương trình đúng hay chưa? Tại sao? Gợi ý trả lời:
Không thể khẳng định chương trình đúng vì chương trình có thể vẫn còn chứa lỗi ngữ nghĩa. Câu 2
Trong chế độ thông dịch, giả sử hai phần ba số câu lệnh trong chương trình đã được thự
hiện. Có thể khẳng định rằng chương trình không còn chứa lỗi cú pháp nữa hay không? Tại sao? Gợi ý trả lời:
Không thể khẳng định. Cú pháp của các câu lệnh chưa thực hiện chưa được kiểm tra.