Java의 컴파일 과정 vs C++의 컴파일 과정

컴퓨터는 0과 1로만 이루어진 기계어만 이해할 수 있기 때문에 개발자가 만든 코드를
변환해 주어야 한다. 이 역할을 하는 것이 컴파일러이다.

 

[Java] 컴파일 과정

자바는 OS에 독립적인 특징을 가지고 있다. 그게 가능한 이유는 JVM(Java Virtual Machine) 덕분이다.

 

자바 컴파일 순서

1. 개발자가 자바 소스코드(.java)를 작성한다.

 

2. 자바 컴파일러(Javac)가 자바 소스파일을 컴파일한다. 이 때 나오는 파일은 자바 바이트 코드(.class) 파일로
    아직 컴퓨터가 읽을 수 없고 JVM이 이해할 수 있는 코드이다.
    ( 바이트 코드의 각 명령어는 1바이트 크기의 Opcode와 추가 피연산자로 이루어져 있다. )

 

3. 컴파일된 바이트 코드를 JVM의 클래스로더(Class Loader)에게 전달한다.

 

4. 클래스 로더는 동적로딩(Dynamic Loading)을 통해 필요한 클래스들을 로딩 및 링크하여
   런타임 데이터 영역(Runtime Data area), 즉 JVM의 메모리에 올린다.

   ※ 클래스 로더 세부 동작
      ① 로드 : 클래스 파일을 가져와서 JVM의 메모리에 로드
      ① 검증 : 자바 언어 명세(Java Language Specification) 및 JVM 명세에 명시된 대로 구성되어 있는지 검사
      ① 준비 : 클래스가 필요로 하는 메모리를 할당 ( 필드, 메서드, 인터페이스 등등 )
      ① 분석 : 클래스의 상수 풀 내 모든 심볼릭 레퍼런스를 다이렉트 레퍼런스로 변경
      ① 초기화 : 클래스 변수들을 적절한 값으로 초기화 ( static 필드 )

5. 실행엔진(Execution Engine)은 JVM 메모리에 올라온 바이트 코드들을 명령어 단위로 하나씩 가져와서 실행한다.
   
   이때 실행 엔진은 두 가지 방식으로 변경한다.
   ① Interpreter
        - 바이트 코드 명령어를 하나씩 읽어서 해석하고 실행한다. 하나하나의 번역속도는 빠르나,
          전체적인 실행 속도는 느린 단점이 있다.

   ② JIT Compiler ( Just-In-Time Compiler )
        - 인터프리터의 단점을 보완하기 위해 도입된 방식
        - 바이트 코드 전체를 컴파일하여 바이너리 코드로 변경하고 이후에는 해당 메서드를 더이상 인터프리팅 하지
          않고, 바이너리 코드로 직접 실행하는 방식
        - 하나씩 인터프리팅하여 실행하는 것이 아닌 바이트 코드 전체가 컴파일된 바이너리 코드를 실행하는 것이기
          때문에 전체적인 실행속도는 인터프리팅 방식보다 빠르다.
    
    자바는 javac로 컴파일하고 java로 실행 시 바이트 언어를 한 줄씩 자바 인터프리터가 번역하기에 컴파일 언어이면서
    인터프리터 언어이다.

 

[C++] 컴파일 과정

GCC의 컴파일 과정

1.  전처리기가 cpp 파일과 header파일을 읽어와 인라인시키고 전처리된 .i 파일로 만든다.
   
   
2.  컴파일러는 이 .i 파일을 컴파일해서 기계어와 가장 유사한 상태인 어셈블리어로 변환된 .s 파일을 생성한다.
   
   
3.  어셈블러는 .s파일을 어셈블해서 2진수로 이루어진 기계어로 된 .o 파일을 생성한다.
   
   
4.  링커는 만들어진 .o 파일을 실행 파일로 변환한다. 링크 과정에서 각 .o 파일의 관계가 서로 연결되고
    필요로 하는 라이브러리도 함께 코드화되어 실행 가능한 파일이 만들어진다.

 

Java보다 C,C++의 수행속도가 빠른 이유

일괄 컴파일 방식 언어인 C,C++의 코드는 컴파일만 하면 바로 CPU에서 실행이 가능한 코드인 기계어로 변환된다.
그렇기 때문에 수행속도가 빠르다.

 

Java의 코드는 컴파일을 해서 byte code를 생성하고, 그 byte code를 기계어로 변환하는 시간을 필요로 하기 때문에
수행 속도가 더 오래 걸린다.