Python brainfuck interpreter

bf.py

import sys


def run(code, mem_size=256):
    # 1. этап составим карту скобок
    # ключ и значения - индекс байта в коде
    # по любой скобке находим ей пару
    bracket_map = {}
    stack = []
    for pos, symbol in enumerate(code):
        # открыли скобку - положим на вершину стэка ее позицию
        if symbol == '[':
            stack.append(pos)
        elif symbol == ']':
            # вершина стэка - как раз наша парная скобка - была последней
            # удалим ее с вершины
            last_open_pos = stack.pop()
            # создадим парные записи
            bracket_map[pos] = last_open_pos
            bracket_map[last_open_pos] = pos

    # после прохода по коду - остались незакрытые скобки - это ошибка!
    if stack:
        raise ValueError("unclosed [")

    # 2 этап: выполняем код
    memory = [0] * mem_size  # оперативная память программы
    data_ptr = 0  # индекс текущей ячейки памяти (memory)
    instr_ptr = 0  # индекс текущей инструкции кода (code)

    # выполняем - пока не вылетели за пределы кода
    while instr_ptr < len(code):
        command = code[instr_ptr]  # текущая команда

        if command == '+':
            memory[data_ptr] += 1
        elif command == '-':
            memory[data_ptr] -= 1
        elif command == '>':
            data_ptr = (data_ptr + 1) % mem_size  # циклическая память
        elif command == '<':
            data_ptr = (data_ptr - 1) % mem_size  # циклическая память
        elif command == '.':
            # печатаем символ с кодом = значения текущей ячейки
            print(chr(memory[data_ptr]), end='')
        elif command == ',':
            # ввод - берем код первого символа или 0, если ввод пустой
            inp = input()
            memory[data_ptr] = ord(inp[0]) if inp else 0
        elif command == '[':
            # начало цикла - проверка текущей ячейки
            if not memory[data_ptr]:  # == 0
                # значит надо перейти на ячейку за соответствующей ей закрывающей скобкой
                instr_ptr = bracket_map[instr_ptr]
        elif command == ']':
            # проверяем тоже условие, если выполняется, то скачем на начало цилкаа
            if memory[data_ptr]:  # не ноль
                # перемещаем на конец цикла
                instr_ptr = bracket_map[instr_ptr]

        instr_ptr += 1  # сдвигаеи к следующей команде


if __name__ == '__main__':
    if len(sys.argv) == 2:
        # один аргумент - имя файла, который надо выполнить
        with open(sys.argv[1], 'r') as f:
            code = f.read()
        run(code)
    else:
        print(f'usage: python {sys.argv[0]} file.bf')

bf_compiler.py

import sys
import os

PRELUDE = """// brainfuck generated:
#include <stdio.h>
int main() {
    const int mem_size = 30000;
    char mem[mem_size];
    memset(mem, 0, mem_size);
    int cur = 0;
"""

ENDING = """
    return 0;
}
"""


def compile_to_c(bf_code):
    instr_ptr = 0  # индекс текущей инструкции кода (code)

    indent = 4
    c_code = PRELUDE

    # выполняем - пока не вылетели за пределы кода
    for command in bf_code:
        content = ''
        if command == '+':
            content = 'mem[cur]++;'
        elif command == '-':
            content = 'mem[cur]--;'
        elif command == '>':
            content = 'cur++;'
        elif command == '<':
            content = 'cur--;'
        elif command == '.':
            content = 'putchar(mem[cur]);'
        elif command == ',':
            content = 'mem[cur] = getchar();'
        elif command == '[':
            content = 'while(mem[cur]) {'
        elif command == ']':
            content = '}'

        instr_ptr += 1  # сдвигаеи к следующей команде

        if content:
            if command == ']':
                indent -= 4
            c_code += ' ' * indent + content + '\n'
            if command == '[':
                indent += 4

    c_code += ENDING
    return c_code


if __name__ == '__main__':
    if len(sys.argv) == 2:
        # один аргумент - имя файла, который надо выполнить
        name = sys.argv[1]
        with open(name, 'r') as f:
            code = f.read()
        c_code = compile_to_c(code)

        c_file = f'{name}.c'
        with open(c_file, 'w') as f:
            f.write(c_code)

        os.system(f'cc {c_file} -o {name}.out')

    else:
        print(f'usage: python {sys.argv[0]} file.bf')

hello_world.bf

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

isort.bf

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