用python写语言的解释器

我花了一下午的时间完成了一个简单语言的解释器，我会在最后帖出所有代码，但是今天不打算详细解释程序的每一个步骤，最近考虑找实习、做论文，要花一些时间。有时间了我会解释每一部分，在这里只提醒一下读者，程序的写作过程和它呈现出来的不一样，总体来说我的写作过程是先写一个只包含一条指令的解释器，然后逐渐加入其他指令。ps：我是多么的想看看高手们写程序的过程，而不只是结果，但是就像graham说的“写的过程往往显得冗长”，所以这方面的书籍不多。我觉得比较接近的书包括《clean code》、《paip》、《software tools》。只可惜现在只看完了一本半。

想法的来源
昨天圣诞节，坐在不能上网的实验室，觉得好无聊。然后想起了学习《可计算性与计算复杂性》的时候，里面用到了一种含有5条指令的原语言，老师也要求我们用这个语言写程序，所以我就想写一个解释器，来执行用该语言，并把这个解释器作为自己的圣诞礼物。
原语言描述
书中说它是一个fortran式的简单语言，所以我就给它起了个简单的名字Metafor，表示meta fortran。下面来看一下它的具体描述，然后贴上我在代码里更详细的描述，我为每一种指令都起了个名字（注意其中把赋值语句命名为setf是由于我最近在写common lisp多一些）。
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指令                         描述
x = x + 1                   变量x的值加1
x = x - 1                    变元x的值减1。若x的值为0，则结果仍为0
TO A IF x≠0             若x≠0，则转标号为A的指令；否则执行下一条指令
TO A                        无条件转到标号为A的指令
y=x                           把x的值赋给变元y，x值保持不变
+-------------------------------------------------------------------------------------------+

1. Metafor has five instructions:

name instruction description

inc: x = x + 1, Increase by 1 the value of the variable x.
dec: x = x - 1, If the value of x is 0, leave it unchanged; otherwise
                decrease by 1 the value of x.
con_goto: TO A IF x != 0, If the value of x is nonzero, perform the instruction
                          with the label A next; otherwise proceed to the next
                          instruction in the list.
goto: TO A, Perform the instruction with the label A next.
setf: y = x, Change the value variable y to the value of variable x.

2. Some specification:

(1) Input variables are represented as:
x1, x2, x3, ...

(2) Local variables are represented as:
z1, z2, z3, ...

(3) Output variable is represented as:
y

note: the num 1 is often omitted(i.e., x stands for x1 and z stands
for z1).

3. Labeled instructions:

Instructions may or may not have labels. When an instruction is labeled,
the label is written to its left in square brackets. For example,

[B] Z = Z - l

4. A smaple program:

"Program to compute y = x1+ x2"

    y = x1
[B] TO A IF x2 != 0
    TO E
[A] x2 = x2 - 1
    y = y + 1
    TO B

4. For more information, please refer to 《可计算性与计算复杂性》,
周长林、李占山著.
整体思路
由于该语言中含有goto语句，所以我不能一句一句的解释执行，我需要把整个程序读进来，转换成一种方面的内部格式后，作为整体执行。例如，这是计算y = x + x2的语言程序：

y = x
TO A IF x2 != 0
TO E
x2 = x2 - 1
y = y + 1
TO B
它转换为内部格式后，为：

[['setf', 'y', 'x'],
['labeled_exp', 'B', ['con_goto', 'A', 'x2']],
['goto', 'E'],
['labeled_exp', 'A', ['dec', 'x2']],
['inc', 'y'],
['goto', 'B']]
运行演示——从文件获得程序
还是前面那个y = x + x2的程序，首先我需要为两个输入参数（x, x2）给定值，如果没有为其赋值，那么它们的值默认为0。另外，我们还可以查看程序的内部表示结构，以及简单调试（就查看其他环境变量的值）。其演示结果如下：

======================================================
*Metafor 1.0, Welecome to Metafor shell environment. *
*Author: Zhu zhaolong(zzljlu@gmail.com)              *
======================================================

Metafor> 2 3
5
Metafor> 5 6
11
Metafor> code
[['setf', 'y', 'x'],
['labeled_exp', 'B', ['con_goto', 'A', 'x2']],
['goto', 'E'],
['labeled_exp', 'A', ['dec', 'x2']],
['inc', 'y'],
['goto', 'B']]
>>> ========================================== RESTART ==========================================
>>>
======================================================
*Metafor 1.0, Welecome to Metafor shell environment. *
*Author: Zhu zhaolong(zzljlu@gmail.com)              *
======================================================

Metafor> 234 5
239
Metafor> debug
debug> x
234
debug> x2
0
debug> y
239
debug> exit
>>>
运行演示——从终端用户直接输入原语言程序
我写了一个简单的repl交互环境，这样我们可以方便的测试简单的原语言程序，例如下面给出了一个y = x + 1的程序，示例如下：

>>> repl()
======================================================
*Metafor 1.0, Welecome to Metafor shell environment. *
*Author: Zhu zhaolong(zzljlu@gmail.com)              *
======================================================

Input your program:
x = x + 1
y = x

inputs> 5
=>6

Input your program:
全部代码
在这里我贴出所有python代码：

""" Metafor: meta fortran, is a small language used in
"Computabilit and Complex

补充：Web开发 , Python ,