번역 방식으로 나눠 보는 언어 — 컴파일러와 인터프리터

생각 열기 — 번역가와 통역사

외국어로 된 책을 읽어야 한다. 방법은 두 가지다.

하나는 번역가에게 책 전체를 맡기는 것이다. 시간이 걸리지만 한 번 끝내 두면 한국어 책이 남는다. 그 뒤로는 번역가 없이 몇 번이든 읽을 수 있고, 읽는 속도도 빠르다.

다른 하나는 통역사를 옆에 두는 것이다. 한 문장 읽을 때마다 그 자리에서 옮겨 준다. 기다릴 필요 없이 바로 시작할 수 있다. 그러나 읽는 동안 통역사가 계속 옆에 있어야 하고, 같은 책을 다시 읽을 때도 처음부터 다시 옮겨야 한다.

고급 언어는 반드시 번역된다

1차시에서 확인한 대로 중앙처리장치가 실행할 수 있는 것은 기계어뿐이다. Python이든 C든 고급 언어로 쓴 코드는 그대로 실행되지 않는다. 기계어로 옮기는 단계를 반드시 거친다.

옮기는 방식은 앞의 번역가와 통역사처럼 두 갈래로 나뉜다. 실행하기 전에 전체를 미리 옮겨 두는 방식이 컴파일이고, 실행하면서 필요한 만큼 그때그때 옮기는 방식이 해석이다.

컴파일러 — 미리 전부 번역한다

컴파일러(compiler) — 소스 코드 전체를 실행 전에 한 번에 번역하는 프로그램는 소스 코드 전체를 훑어 기계어로 옮긴다. 그 결과로 나오는 것이 목적 코드(object code) — 기계어로 번역됐지만 아직 혼자 실행되지는 못하는 중간 결과물다.

목적 코드는 아직 혼자 실행되지 못한다. 프로그램이 쓰는 화면 출력 기능처럼 미리 만들어져 있는 부분과 이어 붙여야 하기 때문이다. 여러 목적 코드와 라이브러리를 하나로 묶어 실행 파일을 만드는 일을 링커(linker) — 목적 코드와 라이브러리를 묶어 실행 파일로 만드는 프로그램가 한다.

이 과정이 끝나면 실행 파일 하나가 남는다. 소스 코드도 컴파일러도 필요 없다. 우리가 내려받아 쓰는 프로그램 대부분이 이렇게 만들어진 실행 파일이다. C가 대표적인 컴파일 방식 언어다.

인터프리터 — 한 줄씩 그때그때 번역한다

인터프리터(interpreter) — 소스 코드를 실행하면서 한 줄씩 번역해 곧바로 수행하는 프로그램는 실행 파일을 만들지 않는다. 소스 코드를 위에서부터 읽어 한 줄을 번역하고 곧바로 실행한 뒤 다음 줄로 넘어간다.

그래서 코드를 고치고 바로 실행해 결과를 볼 수 있다. 대신 프로그램을 실행하려면 소스 코드와 인터프리터가 늘 함께 있어야 한다. 번역과 실행을 같이 하므로 같은 계산이라면 실행 파일보다 느리다. Python이 대표적인 인터프리터 방식 언어다.

언제 오류를 만나는가

두 방식의 차이가 가장 뚜렷하게 드러나는 곳이 오류를 만나는 시점이다. 같은 실수를 두 언어에 심어 보자. 세 줄을 출력하는 프로그램인데 마지막 줄에서 print를 prnit로 잘못 적었다.

첫째 줄
둘째 줄

첫째 줄
둘째 줄

print("첫째 줄")
print("둘째 줄")
prnit("셋째 줄")

첫째 줄
둘째 줄

앞의 두 줄은 출력됐다. 그리고 세 번째 줄에서 멈추며 NameError: name 'prnit' is not defined 라는 오류가 나온다. 인터프리터는 첫 줄부터 차례로 번역해 실행하므로, 세 번째 줄에 닿기 전까지는 오타가 있다는 사실 자체를 모른다.

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    printf("첫째 줄\n");
    printf("둘째 줄\n");
    prntf("셋째 줄\n");
    return 0;
}

(화면에 출력되는 내용 없음)

C는 아무것도 출력하지 않는다. 컴파일러가 소스 코드 전체를 먼저 훑어 일곱째 줄의 오타를 찾아내고, call to undeclared function 'prntf' 라는 메시지를 낸 뒤 실행 파일을 만들지 않는다. 앞의 두 줄은 옳게 적혀 있지만 실행될 기회가 없다.

같은 계산을 두 언어로

1부터 10까지 더하는 프로그램을 두 언어로 적었다. 상단의 언어 단추로 바꿔 볼 수 있다.

total = 0
for i in range(1, 11):
    total += i
print("1부터 10까지의 합:", total)

1부터 10까지의 합: 55

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    int total = 0;
    for (int i = 1; i <= 10; i++) {
        total += i;
    }
    printf("1부터 10까지의 합: %d\n", total);
    return 0;
}

1부터 10까지의 합: 55

결과는 같은 55다. 다른 것은 그 결과에 이르는 길이다. Python 코드는 저장하고 곧바로 실행했다. C 코드는 컴파일해 실행 파일을 만든 뒤 그 파일을 실행했다. 문법의 차이는 2단원에서 하나씩 다룬다.

두 방식을 섞은 하이브리드

컴파일과 해석은 서로 배타적이지 않다. 둘을 섞은 하이브리드 방식(hybrid) — 소스 코드를 중간 형태로 컴파일한 뒤 그것을 해석해 실행하는 방식도 널리 쓰인다.

Java가 대표적이다. Java 컴파일러는 소스 코드를 특정 중앙처리장치의 기계어가 아니라 바이트 코드(byte code) — 특정 중앙처리장치가 아니라 가상 머신이 해석하도록 만든 중간 코드로 번역한다. 그 바이트 코드를 가상 머신(virtual machine) — 바이트 코드를 해석해 실제 기계에서 실행해 주는 프로그램이 해석해 실행한다. 한 번 컴파일한 바이트 코드를 가상 머신이 있는 어느 기종에서나 쓸 수 있다는 것이 이 방식의 이점이다.

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