CS | AOT 컴파일러란?

JIT 컴파일러를 공부하다보니, AOT 컴파일러 또한 공부를 해보려 합니다. 

AOT 컴파일러란?

AOT(Ahead-Of-Time) 컴파일러는 프로그램 실행 전에,

소스 코드나 중간 코드(바이트코드)를 미리 기계어로 컴파일하는 방식입니다.

즉, 실행 전에 컴파일을 모두 완료하므로, 실행 시점에서는 번역 없이 바로 실행 가능한 상태가 됩니다.

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AOT 컴파일러의 동작 과정

1. 소스 코드 작성:
   • 개발자가 작성한 고급 언어 코드(C, C++, Java 등)를 작성합니다.
2. AOT 컴파일:
   • 소스 코드를 특정 플랫폼의 기계어로 변환하여 실행 가능한 바이너리 파일을 생성합니다.
   • 예: .exe, .elf, .bin 같은 파일.
3. 실행:
   • 컴파일된 바이너리 파일은 직접 운영체제와 하드웨어에서 실행됩니다.

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AOT 컴파일러의 장단점

장점:

1. 빠른 실행 속도:
   • 이미 기계어로 변환되어 있어, 실행 시 추가적인 번역이 필요 없습니다.
2. 배포 편리성:
   • 실행 가능한 바이너리 파일을 배포하므로, 특정 환경에서 별도의 컴파일이 필요 없습니다.
3. 저전력 및 저자원 사용:
   • JIT 컴파일러처럼 실행 중에 컴파일하지 않아도 되므로, CPU와 메모리 사용량이 적습니다.

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단점:

1. 플랫폼 종속성:
   • AOT 컴파일된 프로그램은 특정 운영체제와 하드웨어에서만 실행 가능합니다.
   • 예: Windows용 바이너리는 macOS에서 실행할 수 없습니다.
2. 최적화 한계:
   • 실행 중의 동적 정보를 활용하지 못하므로, 런타임 최적화(JIT에서 제공)가 부족합니다.
3. 초기 컴파일 시간 증가:
   • 실행 전에 모든 코드를 미리 컴파일하므로 초기 빌드 시간이 길어질 수 있습니다.

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AOT 컴파일러의 실제 예

1. C/C++ 컴파일러

• 대표적인 AOT 컴파일러입니다.
• 예: gcc, clang.
• 소스 코드를 실행 전에 컴파일하여 플랫폼에 맞는 기계어 파일을 생성합니다.
• 결과물: .exe(Windows), .out(Linux).

2. Java의 GraalVM (AOT 컴파일 모드)

• GraalVM은 Java 바이트코드를 실행하기 전에 네이티브 실행 파일로 변환합니다.
• 결과물은 네이티브 바이너리이며, JIT보다 빠르게 실행됩니다.

3. Android NDK

• 안드로이드 앱의 일부 네이티브 코드(C/C++)를 AOT로 컴파일하여 실행 성능을 향상시킵니다.

4. Rust

• Rust는 AOT 컴파일을 사용하는 시스템 프로그래밍 언어로, 실행 가능한 바이너리를 생성합니다.

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AOT 컴파일러와 Java

Java는 기본적으로 JIT 컴파일러를 사용하지만, 일부 상황에서는 AOT 컴파일러를 사용할 수 있습니다:

1. GraalVM Native Image:
   • Java 애플리케이션을 네이티브 바이너리로 컴파일하여 실행 속도를 높이고, 메모리 사용량을 줄입니다.
2. 이점:
   • 빠른 실행 속도.
   • 시작 시간(Start-up Time) 감소.