brainf*ck を python にトランスパイル、そして実行も

@fygar256 さんの 「Brainfuck compiler to X86_64 on linux by C and python」に触発されて、Brainf*ckからPythonへのトランスパイラを作ってみました。

命令変換は単純なので、辞書を使って変換するようにしました。
ループの戻り先はインデントで決まるので、インデントの深さを管理するだけで済みました。
トランスパイルしたコードを実行する -e オプションも付けました。

bf2py.py

#!/usr/bin/env python3
import sys
import argparse

TRANS = {
    # op: (nest, python_code)
    '>': (0, 'index += 1'),
    '<': (0, 'index -= 1'),
    '+': (0, 'memory[index] = (memory[index] + 1) & 0xff'),
    '-': (0, 'memory[index] = (memory[index] - 1) & 0xff'),
    '.': (0, 'sys.stdout.write(chr(memory[index]))'),
    ',': (0, 'memory[index] = ord(sys.stdin.read(1))'),
    '[': (1, 'while memory[index]:'),
    ']': (-1, ''),
}


def transpile(bf, memory_kib=8):
    """brainf*ckコードbfをpythonに変換（メモリサイズはmemory_kibキビバイト）"""
    yield 'import sys'
    yield f'memory = [0] * {memory_kib} * 1024'
    yield 'index = 0'
    indent = 0
    for op in bf:
        nest, py = TRANS.get(op, (0, ''))
        if py:
            yield '    ' * indent + py
        indent += nest


def main():
    parser = argparse.ArgumentParser()
    parser.add_argument('filename', help='input file name of brainf*ck source code')
    parser.add_argument('-e', '--execute', help='execute code', action='store_true')
    parser.add_argument('-m', '--memory', type=int, default=8, help='memory size in KiB')
    args = parser.parse_args()
    with open(args.filename) as f:
        (exec if args.execute else print)('\n'.join(transpile(f.read(), args.memory)))


if __name__ == '__main__':
    main()

ヘルプ

$ python3 bf2py.py -h
usage: bf2py.py [-h] [-e] [-m MEMORY] filename

positional arguments:
  filename              input file name of brainf*ck source code

options:
  -h, --help            show this help message and exit
  -e, --execute         execute code
  -m MEMORY, --memory MEMORY
                        memory size in KiB

hello.bf

++++++++[>++++[>++>+++>+++>+<<<<-]>+>+>->>+[<]<-]>>.>---.+++++++..+++.>>.<-.<.+++.------.--------.>>+.>++.

トランスパイル

$ python3 bf2py.py hello.bf
import sys
memory = [0] * 8 * 1024
index = 0
memory[index] = (memory[index] + 1) & 0xff
memory[index] = (memory[index] + 1) & 0xff
memory[index] = (memory[index] + 1) & 0xff
memory[index] = (memory[index] + 1) & 0xff
memory[index] = (memory[index] + 1) & 0xff
memory[index] = (memory[index] + 1) & 0xff
memory[index] = (memory[index] + 1) & 0xff
while memory[index]:
    index += 1
    memory[index] = (memory[index] + 1) & 0xff
    memory[index] = (memory[index] + 1) & 0xff
    memory[index] = (memory[index] + 1) & 0xff
    memory[index] = (memory[index] + 1) & 0xff
    while memory[index]:
        index += 1
        memory[index] = (memory[index] + 1) & 0xff
        memory[index] = (memory[index] + 1) & 0xff
（以下省略）

実行

$ python3 bf2py.py hello.bf -e
Hello World!