Código fuente #

Conjunto de ficheros que almacenan texto escrito en un lenguaje legible por el ser humano. Dicho lenguaje, denominado lenguaje de programación, tiene una sintaxis específica. El texto escrito en dicho lenguaje especifica las acciones que llevará a cabo el programa cuando se ejecute.

El código fuente debe traducirse a código máquina para que pueda ser ejecutado en un computador mediante un proceso denominado compilación.

Código fuente en la Wikipedia.

Código máquina, arquitectura y sistemas operativos #

El código máquina, también denominado código ejecutable, contiene las instrucciones que deberá ejecutar un computador en su CPU para que pueda funcionar el programa correspondiente.

El código máquina depende de la arquitectura del computador para la que se haya generado: el conjunto de instrucciones soportado por el procesador. Por ello, el código máquina de un programa suele ser incompatible con otras arquitecturas para las que no ha sido producido.

Ejemplos de arquitecturas:

• x86
• Arm
• Arm64
• PowerPC

El código máquina también depende del sistema operativo para el que se haya generado: normalmente, el código fuente utiliza una serie de librerías para utilizar funciones específicas de un sistema operativo (acceso al sistema de ficheros, redes, elementos hardware,…). Cuando se ejecuta, el programa hace uso de esas librerías, que están en el Sistema Operativo en cuestión.

Código máquina en la Wikipedia.

Compilación #

La compilación es el proceso de generación de ejecutables a partir del código fuente. Existen varias métodos:

• Compilación y enlace - Los ficheros de código fuente se transforman a ficheros de código máquina o ficheros objeto. Posteriormente, el enlazador genera un ejecutable a partir de los ficheros de código máquina, conectándolos con las librerías adicionales necesarias para su funcionamiento.
• Interpretación - Los ficheros de código fuente no se transforman a código máquina: en lugar de ello, un programa, denominado intérprete, lee línea a línea el código fuente y va realizando la compilación de cada línea de manera independiente.
• Compilación JIT o Just In Time - Los ficheros de código fuente no se transforman a código máquina: en su lugar, un programa se encarga de realizar la compilación en el momento de la ejecución. Se trata de un híbrido entre la compilación y la interpretación.

Enlazador (linker) #

El enlazador es el programa que se encarga de combinar los ficheros objeto en un único objeto o fichero ejecutable. El enlazador puede funcionar de dos maneras: estática y dinámica:

• Al enlazar de manera estática, las librerías de las que depende el programa principal quedan integradas en el fichero ejecutable final.
• Al enlazar de manera dinámica, las librerías de las que depende el programa principal no se incorporan al ejecutable final. En su lugar, el programa final, cuando se ejecuta, busca las librerías en ficheros externos. Estas librerías externas pueden estar instaladas en el sistema operativo donde se ejecuta el programa o pueden distribuirse junto a él mediante un paquete o instalador, o a través de algún sistema de virtualización, como máquinas virtuales o contenedores.

Intérpretes #

Un intérprete es un programa que se encarga de ejecutar instrucciones escritas en un determinado lenguaje de programación. El intérprete ejecuta las instrucciones de una en una, sin tener que realizar ningún paso de compilación previo.

En ocasiones se habla de lenguajes interpretados o lenguajes compilados. En realidad, la mayoría de lenguajes podrían soportar ambos modelos. Así, cuando se dice que un programa es interpretado o compilado, lo que se quiere decir es que la implementación “canónica” o más habitual de dicho programa funciona de esa manera determinada.

Compilación JIT #

La compilación JIT, o Just in Time, es un mecanismo de compilación que se realiza durante la ejecución del programa. Por tanto, elimina la necesidad de realizar un paso previo de compilación.

La compilación JIT en ocasiones realiza la traducción de código fuente a código ejecutable, aunque en muchos casos lo que se realiza es una traducción de un tipo de lenguaje especial, el bytecode, a código ejecutable.

ByteCode #

Bytecode es un tipo de formato de código intermedio, normalmente de tipo binario. Se utiliza habitualmente para reducir la dependencia del hardware donde se ejecuta el programa. Una vez compilado el código fuente a bytecode, éste se ejecuta sobre algún tipo de máquina virtual. De esta manera, el programa compilado podrá ejecutarse en cualquier sistema que tenga instalada dicha máquina virtual.

El ejemplo más famoso de lenguaje que utiliza bytecode es Java. El código fuente de Java se compila a bytecode, por ejemplo, un fichero jar. Dicho fichero bytecode puede ejecutarse en la Máquina Virtual Java (JVM, o Java Virtual Machine). Así, en cualquier equipo donde esté instalada la JVM podrá ejecutarse dicho programa.

Virtualización #

La virtualización permite la ejecución de un programa en un entorno aislado. De esta manera se garantiza que las aplicaciones no interfieran unas con otras, o que tengan acceso exclusivo a sus recursos, sin afectar al resto de aplicaciones.

En ocasiones, diferentes aplicaciones necesitan acceder a diferentes librerías, o incluso a versiones diferentes de las mismas librerías. Si esas librerías necesitan ser cargadas de manera dinámica, en tiempo de ejecución, deben estar disponibles en el entorno donde se ejecuta dicha aplicación. Pongamos por ejemplo una aplicación que necesita la versión 1 de la librería lib1, y que una segunda aplicación necesita la versión 2 de la misma librería. Es posible que solo una de ellas pueda estar disponible a la vez, por lo que una de las aplicaciones podría no funcionar correctamente al no encontrar la versión que necesita:

Mediante la virtualización, sería posible ejecutar cada aplicación en un entorno aislado independiente, por lo que cada entorno podría tener instalada su propia versión de la librería necesaria:

Existen diferentes posibilidades para implementar esa virtualización. Algunas de las opciones son las siguientes:

• Dependencias de proyecto - No es estrictamente un tipo de virtualización, pero está relacionado con el tema que nos ocupa. En el desarrollo de aplicaciones, cada aplicación puede instalar las dependencias necesarias para su funcionamiento en una carpeta de proyecto. De esta manera, las versiones necesarias de las librerías no se instalan a nivel de sistema, sino que se instalan a nivel de proyecto.
• Máquina virtual de aplicación o proceso - Son programas software que se encargan de ejecutar aplicaciones de manera independiente del hardware. Normalmente, estas máquinas ejecutan bytecode. La Máquina Virtual de Java, JVM, es su ejemplo más paradigmático.
• Máquina virtual de sistema - Son las máquinas virtuales completas, que usualmente integran un sistema operativo invitado. Aplicaciones como VirtualBox o VMWare permiten crear este tipo de máquinas. Las aplicaciones que se ejecutan dentro de este tipo de máquinas virtuales tienen acceso exclusivo a un sistema operativo. De esta manera, todas las librerías que se instalen dentro de una máquina virtual no interferirán con las del resto de máquinas virtuales.
• Contenedores - También llamados sistemas de virtualización ligera. Permiten encapsular aplicaciones, junto con sus librerías y configuración, en un formato específico que puede ser desplegado mediante un motor de contenedores. El más popular es Docker. Los contenedores se diferencian de las máquinas virtuales de sistema en que no incorporan sistema operativo invitado.