インタプリタ 長所と短所

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インタプリタ

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2023/07/30 07:46 UTC 版)

長所と短所

開発時に修正作業が容易

プログラム開発中、プログラマは頻繁にソースコードに手を加える。コンパイラの場合、ソースコードを変更するたびにコンパイルし、リンクして実行ファイルを完成させないと、そのプログラムを実行できない。プログラムが大きくなると、ビルドの完了を待っている時間が長くなる。一方、インタプリタではソースコードをそのまま実行するか中間表現に変換するだけなので、ほとんど待つ必要がなく、修正がうまくいったかどうかのテストをより素早く確認できる。

この特性を利用したプログラムとしてREPLがある。入力を受け取る（Read）、入力の評価（Eval）、評価結果を提示する（Print）を繰り返す（Loop）、テスト環境の一つである。評価はインタプリタに限らずコンパイラで行なわれるかもしれないが、ユーザからの入力は常にソースコードの断片であり、それを逐次実行するという点で一種のインタプリタということもできる。実際、その挙動はソースコードを指定せずに起動したBASICなどのそれとよく似ている。しかし、テスト環境も兼ねているため、エラーが起きた場合のメッセージが詳細であることが多い。関数型言語や論理型言語では、通常は機械語にコンパイルする処理系であっても用意される。

可搬性

AOTコンパイラ方式では事前に生成された機械語実行ファイルがユーザーに配布される。機械語はプロセッサアーキテクチャに依存するため、このバイナリは特定のプロセッサでしか動作しない（可搬性が低い）。

一方インタプリタ形式ではソースコードとインタプリタが配布される。インタプリタは機械語実行ファイルであるため環境に依存するが、ソースコードには環境に依存しない言語を採用できる。その場合環境に合わせたインタプリタを事前配布しておけば、アーキテクチャに依存しないプログラムの配布が可能である（可搬性が高い）。またインタプリタの代わりにJITコンパイラを用いても同様の利点が得られる。同一動作の保証はインタプリタ実装に依存しており（JITであればコンパイラ）、互換性バグの例として表計算マクロやWebページ（HTML）が挙げられる。

複雑性

AOTコンパイラ方式では1つのバイナリを実行するだけでプログラムが機能する。一方インタプリタ方式では、まずインタプリタをインストールしその上でソースコードを動かす必要がある。その結果全体のプログラムサイズが大きくなり、ユーザーの手間が増える場合がある（複雑性が高い）。またJITコンパイル方式でも同様の複雑性が生まれる。

可読性

インタプリタ用コード（高級言語コードあるいはバイトコード）は機械語バイナリより容易に解読できる（可読性が高い）。ゆえに配布後のデバッグや修正が容易な一方、知的財産保護上の問題を起こしうる。そのための暗号化・難読化を考慮した言語・システムが存在する。またJITコンパイル方式でも同様の可読性に関する特性が現れる。

速度

インタプリタ方式の実行速度はコンパイラ方式の実行速度よりも遅い傾向がある。

コンパイラではプログラム内の文の解析を実行前に1回だけ行うが、単純な実装のインタプリタではそれを文ごとに実行時に毎回行うため、実行性能が低くなる。単純な実装のインタプリタでは変数にアクセスする際も識別子とメモリ上の位置のマッピングを確認しなければならず、しかもそれを実行中に何度も行わなければならないので、遅くなる。

またディスパッチはインタプリタが本質的に抱えるコストである。コンパイル方式では事前（コンパイル時）にディスパッチ相当の命令ボディ整列がおこなわれるため、実行時にディスパッチコストが発生しない。ゆえにインタプリタ方式ではディスパッチコスト×命令数分の追加コストが本質的に掛かる。

ディスパッチは分岐予測を難しくする。ゆえにパイプライン方式を採用するCPUにおいて速度へ影響を与える。影響の大きさは分岐予測器の性能に左右され、2000年代以前のCPUではインタプリタの低速度がこのペナルティによって引き起こされるとされていた。予測器の性能が上昇した2010年代以降のCPU（例: x86 Haswell）ではその影響は小さい。

インタプリタによる開発の速さとコンパイラによる実行の速さの間で、様々な妥協案が考案されてきた。一部の LISP 処理系などでは、インタプリタのコードとコンパイルされたコードが相互に呼び出しあうことができ、変数も共有できる。そのため、あるルーチンをインタプリタで評価しデバッグした後、先行してコンパイルして実行性能を高めつつ、他のルーチンを開発し続けることができる。多くのインタプリタはソースコードをそのまま実行するわけではなく、よりコンパクトな内部形式に変換している。多くの BASIC インタプリタは予約語を1バイトのトークンに置換し、それをジャンプテーブルのインデックスとして使用する。PBASIC など一部のインタプリタでは、バイト単位ではなくビット単位でプログラムの短縮を行っており、例えばコマンドを5ビットで表し、一般に16ビットで表される定数をその数値の大きさに対応して可変長（3、6、10、18ビットなど）で表し、アドレスオペランドとして「ビットオフセット」を用意している。多くの BASIC インタプリタは独自にトークン化された内部表現を保存し、読み込むことができる。

インタプリタがコンパイラと同様の字句解析と構文解析を行い、その結果生成された抽象構文木を解釈することもある。

プログラムの実行時間はコンパイラよりもインタプリタの方が長いが、コンパイル時間と実行時間を合計すればインタプリタでの実行時間よりも長くなることがある。プロトタイピングとテストにおいては、この差が重要となる。

その他の技法に制御フロー解析や静的単一代入がある。