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プログラミング言語「Python」の処理系は、様々な仕組みを利用して動いている。この特集では、Pythonがプログラムを実行する仕組みを解き明かしていく。
Pythonインタプリタの仕組み
Pythonインタプリタ（CPythonの処理系）がプログラムを実行する仕組みを、少し詳しく見てみましょう。
プログラムは図6の流れで実行されます。
図6●Pythonインタプリタがプログラムを実行する流れ
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字句解析
Pythonインタプリタははじめに、プログラムに対して字句解析（プログラムをトークンに分解する処理）を行います。例えば、「total = price＊count+shipment」（合計＝単価×個数＋送料）というプログラムは、字句解析によって、「total」、「=」、「price」、「＊」、「count」、「+」、「shipment」というトークンに分解されます（図7）。
図7●字句解析で、ソースコードの文字列をトークンに分解する
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構文解析
字句解析が終わると、Pythonインタプリタは字句解析で得られたトークンから、構文解析によって、「AST」（Abstract Syntax Tree、抽象構文木）と呼ばれるデータ構造を生成します。先ほどの「total = price＊count+shipment」からは、図8のようなASTが作られます。
図8●構文解析でAST（抽象構文木）を作る
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ここで、乗算や加算といった演算の優先順位が、ASTで表現されている点に注目してください。「price」「＊」「count」を含む「部分木」（ASTの一部）は、「price」と「count」の乗算を表します。そして、「price＊count」「+」「shipment」を含む部分木は、「price＊count」の結果と「shipment」の加算を表します。このようにASTは、「乗算を加算よりも先に行う」といった、演算の優先順位を表現できます。
Pythonインタプリタが作るASTを見てみよう
Pythonの標準ライブラリにある「ast」モジュールを使うと、Pythonインタプリタが生成するASTを閲覧できます。どんなASTが作られるのか、astモジュールを使って見てみましょう。
コマンドプロンプト等で「python」と入力して、Pythonの「対話モード」を起動し、次のプログラムを入力してください。
>>> import ast
>>> tree = ast.parse('total = price＊count+shipment')
>>> print(ast.dump(tree, indent=4))
2行目で先ほどの「total = price＊count+shipment」からASTを作り、3行目でASTを表示しています。このプログラムの実行結果は図9です。
図9●生成されたASTを表示
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図9の結果をわかりやすくするために、階層的な図にしたものが図10です。図8のASTの図と、構造は同じです。
図10●ASTを階層的な図で表現
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ここで、「Assign」は代入（=）を、「Name」は変数を、「BinOp」（Binary Operatorの略）は加算（+、Add）や乗算（＊、Mult）の二項演算子を意味します。
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