コードランナー

1. アプリ概要

Pythonコードを入力して即実行できるインタラクティブなコードランナー。subprocessで安全に実行する方法を学びます。

このアプリは中級カテゴリに分類される実践的なGUIアプリです。使用ライブラリは tkinter（標準ライブラリ） で、難易度は ★★☆ です。

このアプリは「ユーティリティ」カテゴリです。小回りの効くユーティリティは Python の真骨頂で、汎用的なユーザー操作を組み合わせる発想が他のアプリにもそのまま流用できます。tkinter（標準ライブラリ） を活かして実装するこの構造は、他のアプリにも応用が効きます。

完成形を見てから細部の解説に進む流れが効果的です。実行→気になる箇所を解説で確認→自分の手で改造、というサイクルで定着が早まります。

カスタマイズ章では具体的な拡張アイデアを示しています。一つ実装するごとに動作確認することで、変更が予期せぬ副作用を起こさないかも体感できます。

2. 機能一覧

• 「▶ 実行 (F5)」ボタン（_run()）・「⏹ 停止」ボタン（_stop()）・「🗑️ クリア」ボタン（_clear_output()）で操作
• イベント <<ComboboxSelected>> から _load_sample() を実行
• キー <KeyRelease> から _on_key() を実行
• キー <Tab> から _on_tab() を実行
• キー <F5> から _run() を実行
• ウィンドウはタイトル「コードランナー」・サイズ 900x956 で起動

3. 事前準備・環境

Windows 11（実機）で起動と基本操作を確認しています（全機能の網羅テストではありません）。Linux Mint 22.3（仮想マシン）では起動と画面表示を確認しました。macOS は標準ライブラリの範囲で動作する想定ですが、未検証です。

• Python 3.10 以上
• OS: Windows 11（実機で起動・基本操作を確認）・Linux Mint 22.3（仮想マシンで起動・画面表示を確認）

4. 完全なソースコード

import tkinter as tk
from tkinter import ttk, messagebox
import subprocess
import sys
import threading
import tempfile
import os
import io


class App26:
    """コードランナー"""

    SAMPLES = {
        "Hello World": 'print("Hello, World!")',
        "フィボナッチ数列": '''def fibonacci(n):
    a, b = 0, 1
    for _ in range(n):
        print(a, end=" ")
        a, b = b, a + b
    print()

fibonacci(15)''',
        "リスト内包表記": '''squares = [x**2 for x in range(1, 11)]
print("平方数:", squares)

evens = [x for x in range(1, 21) if x % 2 == 0]
print("偶数:", evens)''',
        "クラスの基礎": '''class Animal:
    def __init__(self, name, sound):
        self.name = name
        self.sound = sound

    def speak(self):
        return f"{self.name} は {self.sound} と鳴きます"

dog = Animal("犬", "ワン")
cat = Animal("猫", "ニャン")
print(dog.speak())
print(cat.speak())''',
        "例外処理": '''def divide(a, b):
    try:
        result = a / b
        return f"{a} ÷ {b} = {result:.2f}"
    except ZeroDivisionError:
        return "エラー: ゼロ除算"

print(divide(10, 3))
print(divide(5, 0))''',
        "ジェネレーター": '''def count_up(start, end):
    current = start
    while current <= end:
        yield current
        current += 1

for num in count_up(1, 10):
    print(num, end=" ")
print()''',
    }

    def __init__(self, root):
        self.root = root
        self.root.title("コードランナー")
        self.root.geometry("900x956")
        self.root.minsize(900, 956)
        self.root.configure(bg="#1e1e1e")
        self._process = None
        self._build_ui()

    def _build_ui(self):
        header = tk.Frame(self.root, bg="#252526", pady=8)
        header.pack(fill=tk.X)
        tk.Label(header, text="▶ Pythonコードランナー",
                 font=("Noto Sans JP", 13, "bold"),
                 bg="#252526", fg="#4fc3f7").pack(side=tk.LEFT, padx=12)
        tk.Label(header, text="サンプル:",
                 bg="#252526", fg="#ccc",
                 font=("Arial", 10)).pack(side=tk.LEFT, padx=(16, 4))
        self.sample_var = tk.StringVar(value="Hello World")
        sample_cb = ttk.Combobox(header, textvariable=self.sample_var,
                                  values=list(self.SAMPLES.keys()),
                                  state="readonly", width=18)
        sample_cb.pack(side=tk.LEFT)
        sample_cb.bind("<<ComboboxSelected>>", self._load_sample)
        ttk.Button(header, text="▶ 実行 (F5)",
                   command=self._run).pack(side=tk.RIGHT, padx=8)
        ttk.Button(header, text="⏹ 停止",
                   command=self._stop).pack(side=tk.RIGHT, padx=4)
        ttk.Button(header, text="🗑️ クリア",
                   command=self._clear_output).pack(side=tk.RIGHT, padx=4)

        paned = ttk.PanedWindow(self.root, orient=tk.VERTICAL)
        paned.pack(fill=tk.BOTH, expand=True, padx=4, pady=4)

        # エディタ
        editor_frame = tk.Frame(paned, bg="#1e1e1e")
        # 行番号
        self.line_nums = tk.Text(editor_frame, width=4, bg="#252526",
                                  fg="#858585", font=("Courier New", 12),
                                  state=tk.DISABLED, relief=tk.FLAT,
                                  padx=4, pady=4, takefocus=0)
        self.line_nums.pack(side=tk.LEFT, fill=tk.Y)
        self.editor = tk.Text(editor_frame, bg="#1e1e1e", fg="#d4d4d4",
                               font=("Courier New", 12), insertbackground="#aeafad",
                               relief=tk.FLAT, undo=True, padx=8, pady=4,
                               selectbackground="#264f78",
                               tabs="    ")
        editor_sb = ttk.Scrollbar(editor_frame, command=self.editor.yview)
        self.editor.configure(yscrollcommand=editor_sb.set)
        editor_sb.pack(side=tk.RIGHT, fill=tk.Y)
        self.editor.pack(fill=tk.BOTH, expand=True)
        self.editor.bind("<KeyRelease>", self._on_key)
        self.editor.bind("<Tab>", self._on_tab)
        self.root.bind("<F5>", lambda e: self._run())

        # シンタックスハイライトタグ
        self._setup_tags()
        paned.add(editor_frame, weight=3)

        # 出力パネル
        output_frame = tk.Frame(paned, bg="#1e1e1e")
        tk.Label(output_frame, text="出力",
                 bg="#252526", fg="#858585",
                 font=("Arial", 9), padx=6).pack(fill=tk.X, side=tk.TOP)
        self.output = tk.Text(output_frame, bg="#0d1117", fg="#c9d1d9",
                               font=("Courier New", 11), relief=tk.FLAT,
                               state=tk.DISABLED)
        out_sb = ttk.Scrollbar(output_frame, command=self.output.yview)
        self.output.configure(yscrollcommand=out_sb.set)
        out_sb.pack(side=tk.RIGHT, fill=tk.Y)
        self.output.pack(fill=tk.BOTH, expand=True)
        self.output.tag_configure("error", foreground="#f97583")
        self.output.tag_configure("success", foreground="#3fb950")
        paned.add(output_frame, weight=1)

        self.status_var = tk.StringVar(value="準備完了")
        tk.Label(self.root, textvariable=self.status_var,
                 bg="#252526", fg="#858585", font=("Arial", 9),
                 anchor="w", padx=8).pack(fill=tk.X, side=tk.BOTTOM)

        # サンプル読込
        self._load_sample(None)

    def _setup_tags(self):
        tags = {
            "keyword": "#569cd6",
            "builtin": "#4ec9b0",
            "string": "#ce9178",
            "comment": "#6a9955",
            "number": "#b5cea8",
            "decorator": "#dcdcaa",
        }
        for name, color in tags.items():
            self.editor.tag_configure(name, foreground=color)

    def _on_tab(self, event):
        self.editor.insert(tk.INSERT, "    ")
        return "break"

    def _on_key(self, event=None):
        self._update_line_nums()
        self._highlight()

    def _update_line_nums(self):
        content = self.editor.get("1.0", tk.END)
        lines = content.count("\n")
        self.line_nums.config(state=tk.NORMAL)
        self.line_nums.delete("1.0", tk.END)
        self.line_nums.insert("1.0", "\n".join(str(i) for i in range(1, lines + 1)))
        self.line_nums.config(state=tk.DISABLED)

    def _highlight(self):
        import re
        patterns = {
            "keyword": (r"\b(False|None|True|and|as|assert|async|await|break|class|"
                        r"continue|def|del|elif|else|except|finally|for|from|global|"
                        r"if|import|in|is|lambda|nonlocal|not|or|pass|raise|return|"
                        r"try|while|with|yield)\b"),
            "builtin": (r"\b(print|len|range|int|float|str|list|dict|set|tuple|bool|"
                        r"type|input|enumerate|zip|map|filter|sorted|abs|max|min|sum)\b"),
            "string":  r'("(?:[^"\\]|\\.)*"|\'(?:[^\'\\]|\\.)*\')',
            "comment": r"(#[^\n]*)",
            "number":  r"\b(\d+(?:\.\d+)?)\b",
            "decorator": r"(@\w+)",
        }
        for tag in patterns:
            self.editor.tag_remove(tag, "1.0", tk.END)
        content = self.editor.get("1.0", tk.END)
        for tag, pattern in patterns.items():
            for m in re.finditer(pattern, content):
                self.editor.tag_add(tag,
                                    f"1.0+{m.start()}c",
                                    f"1.0+{m.end()}c")

    def _load_sample(self, event):
        name = self.sample_var.get()
        code = self.SAMPLES.get(name, "")
        self.editor.delete("1.0", tk.END)
        self.editor.insert("1.0", code)
        self._on_key()

    def _run(self):
        code = self.editor.get("1.0", tk.END).strip()
        if not code:
            return
        self._clear_output()
        self.status_var.set("実行中...")
        threading.Thread(target=self._execute, args=(code,), daemon=True).start()

    def _execute(self, code):
        # 一時ファイルに書き出して実行
        with tempfile.NamedTemporaryFile(mode="w", suffix=".py",
                                          encoding="utf-8", delete=False) as f:
            f.write(code)
            tmp_path = f.name
        try:
            self._process = subprocess.Popen(
                [sys.executable, tmp_path],
                stdout=subprocess.PIPE,
                stderr=subprocess.PIPE,
                text=True, encoding="utf-8",
                errors="replace")
            stdout, stderr = self._process.communicate(timeout=30)
            retcode = self._process.returncode
            if stdout:
                self.root.after(0, self._append_output, stdout, "")
            if stderr:
                self.root.after(0, self._append_output, stderr, "error")
            if retcode == 0:
                self.root.after(0, self._append_output,
                                "\n✅ 実行完了", "success")
                self.root.after(0, self.status_var.set, "実行完了")
            else:
                self.root.after(0, self.status_var.set,
                                f"終了コード: {retcode}")
        except subprocess.TimeoutExpired:
            self._process.kill()
            self.root.after(0, self._append_output,
                            "\n⏱ タイムアウト (30秒)", "error")
            self.root.after(0, self.status_var.set, "タイムアウト")
        except Exception as e:
            self.root.after(0, self._append_output, str(e), "error")
            self.root.after(0, self.status_var.set, "エラー")
        finally:
            try:
                os.unlink(tmp_path)
            except Exception:
                pass
            self._process = None

    def _append_output(self, text, tag=""):
        self.output.config(state=tk.NORMAL)
        self.output.insert(tk.END, text, tag)
        self.output.see(tk.END)
        self.output.config(state=tk.DISABLED)

    def _stop(self):
        if self._process:
            try:
                self._process.kill()
            except Exception:
                pass
            self.status_var.set("停止")

    def _clear_output(self):
        self.output.config(state=tk.NORMAL)
        self.output.delete("1.0", tk.END)
        self.output.config(state=tk.DISABLED)


if __name__ == "__main__":
    root = tk.Tk()
    app = App26(root)
    root.mainloop()

5. コード解説

コードランナーのコードを、実際に書かれている実装に沿って解説します。

6. ステップバイステップガイド

このアプリをゼロから自分で作る手順を解説します。コードをコピーするだけでなく、実際に手順を追って自分で書いてみましょう。

1. 1
   ファイルを作成する

   新しいファイルを作成して app26.py と保存します。使うのは io・os・re・subprocess・sys・tempfile・threading・tkinter だけなので、追加インストールは不要です。

2. 2
   クラスの骨格を作る

   App26 クラスを定義し、__init__ と、末尾の root = tk.Tk() ～ mainloop() の最小構成を書いて、まず空のウィンドウが出ることを確認します。

3. 3
   ウィンドウを設定する

   title("コードランナー")・geometry("900x956")・configure(bg="#1e1e1e")・minsize(900, 956) をコンストラクタで設定します。

4. 4
   画面部品を並べる

   _build_ui() の中で、tk.Frame×3・tk.Label×4・ttk.Combobox・ttk.Button×3・ttk.PanedWindow・tk.Text×3・ttk.Scrollbar×2 を作って配置します（掲載コードと同じ並び順で書くとレイアウトが一致します）。まず表示だけ確認しましょう。

5. 5
   イベントを接続する

   「2. 機能一覧」で挙げた各ボタンを command= で対応するメソッド（_run()・_stop()・_clear_output()）につなぎます。bind("<<ComboboxSelected>>", ...)・bind("<KeyRelease>", ...)・bind("<Tab>", ...)・bind("<F5>", ...) の登録も忘れずに。

6. 6
   中心になるメソッドを実装する

   アプリの本体である _append_output()（5行）・_run()（7行）・_stop()（7行）など を実装します。

7. 7
   動作確認する

   python app26.py で起動し、各ボタンが反応すること・キー操作（<KeyRelease>・<Tab>・<F5>）が効くことを確認します。

7. カスタマイズアイデア

基本機能を習得したら、以下のカスタマイズに挑戦してみましょう。少しずつ機能を追加することで、Pythonのスキルが飛躍的に向上します。

8. よくある問題と解決法

9. 練習問題

アプリの理解を深めるための練習問題です。気になるものから挑戦してみてください（課題3は定型の発展課題です）。このアプリは入力した Python コードをそのまま実行します。subprocess で別プロセスにしても、実行されるコードはあなたと同じ権限で動きます（ファイルの削除も通信もできる状態で、隔離された実行環境＝サンドボックスではありません）。練習で動かすのは自分で書いた短いコードだけにして、配布物やネットで見かけたコードを貼り付けて実行しないでください。30秒で打ち切る communicate(timeout=30) は安全側の作りなので、短くしたり外したりしないまま進めてください。追加のライブラリは要りません。

1. 課題1：実行中にもう一度「▶ 実行」を押せてしまう

   実行が終わる前に「▶ 実行 (F5)」をもう一度押すと、Python の子プロセスが2つ同時に走ります。「⏹ 停止」で止められるのは、self._process に最後に入った1つだけです。実行中は次の実行を受け付けないようにしてください。

   期待結果：エディタの中身を消して import time・time.sleep(10)・print("done") の3行を入力する。「▶ 実行 (F5)」を押し、続けてもう一度押す。10秒ほど待つと出力欄に done と ✅ 実行完了 が2組並ぶ。直したあとは2回目の押下では何も起きず、done は1つだけになる。

   合格条件

   • 実行が終わったあとは、これまでどおりもう一度実行できる
   • 「⏹ 停止」で止めたあとも、また実行できる
   • 実行が終わったあと、ステータス欄が「実行中...」のまま残らない

   ヒント①（どこを触るか）: 触るのは3か所です。__init__() の self._process = None の隣にフラグを1つ増やし、_run() の if not code: の下で立て、_execute() の finally: で戻します。
   ヒント②（使うもの）: self._running = False のような真偽値を持たせ、_run() の先頭で if self._running: return と書きます。finally: にはすでに self._process = None に戻す行があるので、その並びに足せます。
   つまずきやすい点: self._process だけで判定すると取りこぼします。_execute() はワーカースレッドで動くため、subprocess.Popen(...) の戻り値が self._process に入るまでの短い間は None のままだからです。finally: でフラグを戻し忘れると、一度実行しただけで二度と実行できなくなります。

2. 課題2：サンプルを選び直すと書きかけのコードが消える

   サンプルのコンボボックスを選び直すと、_load_sample() がエディタの中身を確かめずに書き換えます。書きかけのコードは何も聞かれずに消えます。上書きする前に確認を出してください。

   期待結果：起動した直後の「Hello World」の状態で、エディタの末尾に print("mine") を1行足す。サンプルで「例外処理」を選ぶと、確認は出ないまま足した行ごとサンプルのコードに置き換わる。直したあとは確認ダイアログが出て、「いいえ」を選べば書き足した1行が残る。

   合格条件

   • 「はい」を選んだときは、これまでどおりサンプルに置き換わる
   • 起動した直後には確認ダイアログが出ない
   • エディタが空のときは確認せずに読み込む

   ヒント①（どこを触るか）: 触るのは _load_sample() の先頭1か所です。name = self.sample_var.get() の前に判定を足します。
   ヒント②（使うもの）: messagebox.askyesno("確認", "編集中のコードを破棄しますか?") が使えます。messagebox は2行目の from tkinter import ttk, messagebox で読み込み済みです（このファイルではまだ一度も使っていないので、手本は他のアプリの記事を見てください）。
   つまずきやすい点: self.editor.get("1.0", tk.END) は末尾に必ず改行が付くので、== "" では空判定になりません（_run() が .strip() を付けているのと同じ理由です）。_build_ui() の最後で self._load_sample(None) を呼んでいるため、空判定を入れないと起動時にもダイアログが出ます。「いいえ」で戻してもコンボボックスの表示は選んだ名前のままなので、self.sample_var.set(...) で戻すかどうかも決めてください。

3. 課題3：保存機能の追加

   入力値や計算結果をファイルに保存する機能を追加しましょう。jsonやcsvモジュールを使います。