プログラムの別の呼び方

この章では（そしてプログラミングの世界一般でも）、プログラムを意味する用語がいろいろあります。以下の用語を全部プログラムと読んでも間違いではありませんが、意味合いに微妙な違いがあります。

プログラム 大きさはいろいろですが、コンピュータが実行できる指示から成る完全なソフトウェアを指します。

スクリプト マシンコードにコンパイルするのではなく、インタープリタがソースコードを実行するプログラムを指します。この語には曖昧な面があります。Pythonのコードは他の言語と同じようにコンパイルできるのですけれども（「PyInstallerでPythonプログラムをコンパイルする」で説明します）、それでもPythonのプログラムはしばしばスクリプトと呼ばれます。

コマンド テキストベースのターミナルから実行され、GUIを持たないプログラムを指します。コマンド実行時にコマンドライン引数を指定することにより設定を変更します（“Are you sure? Y/N”のような質問を実行中に表示する対話型コマンドもあります）。「cd、pwd、dir、lsコマンド」で紹介するdirやlsはコマンドの例です。

シェルスクリプト 一度に複数のターミナルコマンドを実行できるようにまとめられた一つのテキストファイルを指します。一つのシェルスクリプトを実行すれば、手動で複数のコマンドを個別に実行せずにすみます。macOSとLinuxでは、シェルスクリプトには拡張子.shをつけるか拡張子なしにします。Windowsでは拡張子.batでシェルスクリプト用のバッチファイルを作成します。

アプリケーション GUIを持ち複数の機能があるプログラムを指します。ExcelやFirefoxがアプリケーションの例です。アプリケーションは、通常、コンピュータにコピーできる一つの実行ファイルではなく、インストーラープログラムがそれぞれのコンピュータにセットアップする（アンインストーラープログラムで削除する）複数のファイルから成り立ちます。

アプリ 主にスマホやタブレット用のアプリケーションを想起させますが、デスクトップアプリケーションを指すこともあります。

ウェブアプリ ウェブサーバーで実行されるプログラムです。ユーザーはウェブブラウザを通してインターネット越しに利用します。

これらの用語の正確な定義について細かく言い出すときりがありません。ここでの説明はあくまでも一般的な使われ方を示しています。用語についてもっと知りたければ、Beyond the Basic Stuff with Python (No Starch Press, 2020)の“Programming Jargon”の章で詳しく説明しています。

ターミナルを使う

AppleとMicrosoftが複数のプログラムを同時に実行できるGUIを備えたコンピュータを普及させた1990年代まで、プログラムはコマンドラインインターフェイス（CLI）から起動し、入出力はほぼテキストに限られていました。CLIは、コマンドプロンプト、ターミナル、シェル、コンソールとも呼ばれます。ソフトウェア開発者は今でもCLIを使い、常に複数のターミナルウィンドウを開いていることも珍しくありません。テキストベースのターミナルにはアイコンやボタンなどGUIのグラフィックスはありませんが、コマンドの使い方を知っていればコンピュータを効果的に活用できます。

以下の手順でターミナルウィンドウを開けます。

• Windowsでは、スタートボタンをクリックし（あるいはWindowsキーを押し）、コマンドプロンプト （インストールされているならPowerShellやTerminal）と入力します。
• macOSでは、画面右上のSpotlightアイコンをクリックし（あるいは-spacebarを押し）、Terminalと入力します。
• Ubuntu Linuxでは、Windowsキーを押してDashを開き、Terminalと入力します。CTRL-ALT-Tのキーボードショートカットでもターミナルウィンドウが開きます。

対話型シェルには>>>プロンプトがあるように、ターミナルにもプロンプトが表示されます。Windowsでは、現在のフォルダのフルパスに続けて大なり記号（>）が表示されます。

C:\Users\al>your commands go here

macOSでは、ユーザー名とコンピュータ名と現在の作業ディレクトリ（ホームフォルダは~と表されています）に続けてパーセント記号（%）が表示されます。

al@Als-MacBook-Pro ~ % your commands go here

Ubuntu Linuxは、macOSと似ています。

al@al-VirtualBox:~$ your commands go here

Windowsならスタートメニューから、macOSならSpotlightから、プログラムを実行できますが、ターミナルから実行することもできます。Pythonインタープリタはターミナルから実行されることも多いです。

本章では、実行するPythonのプログラムがyourScript.pyという名前で、ホームフォルダのScriptsフォルダ内にあると仮定します。Pythonの対話型シェルにアクセスするのにMuを開く必要はありません。ターミナルウィンドウから、Windowsではpython、macOSとLinuxではpython3と入力すれば、Pythonの対話型シェルが開きます（おなじみの>>>プロンプトが見えるはずです）。ターミナルからPythonファイル.pyを実行するには、pythonないしpython3のあとにそのファイルのパスを入力します。現在の作業ディレクトリがC:\Users\al\Scriptsであれば、python C:\Users\al\Scripts\yourScript.pyのような絶対パスでも、yourScript.pyのような相対パスでも構いません。

C:\Users\al>cd Desktop
C:\Users\al\Desktop>cd ..
C:\Users\al>cd C:\Windows\System32
C:\Windows\System32>

C:\Windows\System32>D:
D:\>cd backup
D:\backup>

C:\Users\al>dir
--snip--
08/26/2036  06:42 PM           171,304 _recursive-centaur.png
08/18/2035  11:25 AM             1,278 _viminfo
08/13/2035  12:58 AM    <DIR>          __pycache__
              77 File(s)     83,805,114 bytes
             108 Dir(s)  149,225,267,200 bytes free

al@al-virtual-machine:~$ echo $PATH
/home/al/.local/bin:/home/al/bin:/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/
usr/bin:/sbin:/bin:/usr/games:/usr/local/games:/snap/bin

export PATH=/Users/al/Scripts:$PATH

export PATH=/home/al/Scripts:$PATH

al@Als-MacBook-Pro ~ % which python3
/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.13/bin/python3

C:\Users\al>where python
C:\Users\al\AppData\Local\Programs\Python\Python313\python.exe
C:\Users\al\AppData\Local\Programs\Python\Python312\python.exe

仮想環境

2つのPythonプログラムがあり、1つはあるパッケージのバージョン1.0を使っていて、もう1つは同じパッケージのバージョン2.0を使っているとします。Pythonは同じパッケージの2つのバージョンを同時にインストールすることはできません。バージョン2.0にバージョン1.0との後方互換性がなければ、実行するプログラムを切り替えるたびにあるバージョンをアンインストールして別のバージョンをインストールしなければなりません。

この問題は、仮想環境でPythonを別々にインストールしてサードパーティのパッケージをそれぞれにインストールすれば解決できます。アプリケーションごとに仮想環境を用意するのが一般的です。しかし、プログラムの学習中に作成する小さなスクリプトであれば、全部を一つの仮想環境で作成しても差し支えないでしょう。Pythonに組み込まれているvenvモジュールで仮想環境を作成します。cdでScriptsフォルダに移動して、python –m venv .venvを実行します（macOSとLinuxではpythonではなくpython3としてください）。

C:\Users\al>
C:\Users\al>cd Scripts
C:\Users\al\Scripts>python -m venv .venv

これにより.venvという名前の新しいフォルダ内に仮想環境のファイルを作成します。フォルダ名は何でもいいですが、.venvという名前にする慣習があります。ドットで始まる名前のフォルダは隠しフォルダです。隠しフォルダと隠しファイルを表示するようにOSの設定を調整してください。

ターミナルからpythonないしpython3を実行すると、Pythonをインストールしたときのインタープリタを起動します。仮想環境のPythonを使うには、仮想環境を有効化します。WindowsではC:\Users\al\Scripts\.venv\Scripts\activate.batを実行します。

C:\Users\al\Scripts>cd .venv\Scripts
C:\Users\al\Scripts\.venv\Scripts>activate.bat
(.venv) C:\Users\al\Scripts\.venv\Scripts>where python.exe
C:\Users\Al\Scripts\.venv\Scripts\python.exe
C:\Users\Al\AppData\Local\Programs\Python\Python313\python.exe
C:\Users\Al\AppData\Local\Programs\Python\Python312\python.exe

仮想環境を有効化してからwhere python.exeを実行すると、ターミナルから実行するpythonが、システムのPythonではなく、.venv\ScriptsフォルダのPythonインタープリタであることが示されます。

macOSとLinuxでは~/Scripts/.venv/bin/activateを実行するのですが、セキュリティのパーミッションにより直接実行することはできません。source activateコマンドを実行します。

al@al-virtual-machine:~/Scripts$ cd .venv/bin
al@al-virtual-machine:~/Scripts/.venv/bin$ source activate
(.venv) al@al-virtual-machine:~/Scripts/.venv/bin$ which python3
/home/al/Scripts/.venv/bin/python3

仮想環境を有効化するとPATH環境変数が変更され、pythonないしpython3が、インストールしたシステムのPythonインタープリタではなく、.venvフォルダ内のPythonインタープリタを実行します。ターミナルプロンプトにも(.venv)と表示されますから、仮想環境が有効化されていることがわかります。仮想環境を有効化してwhich python3を実行すると、python3が新しく作成した.venv/binフォルダのPythonインタープリタを実行することがわかります。この変更は現在のターミナルウィンドウだけに適用され、別のターミナルウィンドウでは環境変数もプロンプトも変更されません。この新しいPython環境にはデフォルトのパッケージしか入っておらず、これまでにシステムのPythonにインストールしたパッケージは含まれていません。python –m pip listを実行すると、インストールされたパッケージを一覧表示するので、そのことを確かめられます。

(.venv) C:\Users\al\Scripts\.venv\Scripts>python -m pip list
Package    Version
---------- -------
pip        23.0
setuptools 65.5.0

プロジェクトごとにパッケージの依存関係が異なりますから、プロジェクトごとに仮想環境を作成するのが標準的です。しかし、Windowsでは、もう少し緩く考え、Scriptsフォルダで作成する小さなスクリプトをすべて同じ仮想環境で実行してもよいでしょう。

macOSとLinuxでは、OSにPythonが付属していてそれに依存しているプログラムがあります。このOSに付属しているPython（システムのPython）のパッケージをインストールしたりアップデートしたりすると、プログラムに悪影響を及ぼす可能性があります。自分で書いたスクリプトをシステムのPythonで実行しても何の問題もありません。システムのPythonでサードパーティーのパッケージをインストールするのは少しリスクがありますが、Scriptsフォルダで仮想環境を作成すれば安心です。

Muにも固有の仮想環境があります。MuでF5を押してスクリプトを実行すると、Scripts\.venvフォルダの仮想環境にインストールしたパッケージを利用できません。プログラミングに習熟してくると、Muのウィンドウでコードを編集し、ターミナルウィンドウでそのコードを実行したくなるかもしれません。WindowsとLinuxではALT-TAB、macOSでは-TABを押すと、ウィンドウを切り替えられます。

仮想環境を無効化するには、仮想環境を有効化したフォルダで、Windowsではdeactivate.bat、macOSとLinuxではdeactivateを実行します。ターミナルウィンドウを閉じて新しく開いてもよいでしょう。仮想環境とその環境にインストールしたパッケージを完全に削除したければ、.venvフォルダをその中身ごと削除します。

以下の節では仮想環境を有効化してPATHにScriptsフォルダを追加した状態でスクリプトを開発します。

pipでPythonのパッケージをインストールする

Pythonにはpipと呼ばれるコマンドラインパッケージ管理プログラムが付属しています。pipはpip installs packageという再帰的頭字語です。Pythonにはsys、random、osなどの標準ライブラリが付属していますが、https://pypi.orgのPyPI（パイピーアイ）には何十万ものサードパーティーのパッケージが登録されています。パッケージは、Pythonのコードを集めたもので、PyPIからインストールできます。moduleは、Pythonのコードが書かれた個々の.pyファイルです。モジュールを含むパッケージをPyPIからインストールして、import文でモジュールをインポートします。

pipは独立したプログラムで、Windowsならpip、macOSとLinuxではpip3で直接実行できますが、Windowsではpython –m pip、macOSとLinuxではpython3 –m pipで、Pythonインタープリタを通じて実行することもできます。インタープリタを通じて実行すれば、Pythonが複数インストールされていてPATHの設定がまずくpip/pip3が別のPythonインタープリタにインストールするというエラーを防げます。

以下のコマンドでPyPIからパッケージをインストールします。

C:\Users\al>python –m pip install package_name

この種のコマンドに関して、macOSとLinuxではpythonの代わりにpython3としてください。また、このコマンドはPythonの対話型シェルではなく、ターミナルウィンドウから実行します。

python –m pip listを実行すると、インストールしたパッケージとそのバージョン番号を一覧表示します。

C:\Users\al>python -m pip list
Package                   Version     Editable project location
------------------------- ----------- -------------------------
altgraph                  0.17.3
argon2-cffi               21.3.0
argon2-cffi-bindings      21.2.0
async-generator           1.10
--snip--
wsproto                   1.2.0

python –m pip install –U package_nameを実行するとPyPIからパッケージを最新のバージョンにアップグレードしますし、python –m pip install package_name==1.17.4のように実行すれば指定したバージョンのパッケージをインストールします。

python –m pip uninstall package_nameを実行するとパッケージをアンインストールします。python –m pip --helpを実行するとヘルプ情報を見ることができます。

実行するPythonプログラムについての情報

プログラムに感覚を持たせるPythonの標準モジュールは（今のところ）ありません。しかし、実行するPythonプログラムやOSやインタープリタなどについて有用な情報を提供する組み込み変数はあります。Pythonのインタープリタが自動的にそれらの変数を設定します。

変数__file__には.pyファイルのパスが文字列として格納されています。例えば、ホームフォルダでyourScript.pyを実行したとすると、'C:\Users\al\yourScript.py'に評価されます。from pathlib import PathとインポートしてからPath(__file__)を呼び出すと、このファイルのパスオブジェクトが返されます。Pythonプログラムフォルダに存在するファイルを知りたければ、この情報を使うことができます。Pythonの対話型シェルでは変数__file__は存在しません。

変数sys.executableにはPythonインタープリタプログラム自体のフルパスとファイルが格納されており、変数sys.versionにはPythonインタープリタのバージョン情報など対話型シェルの上部に現れる文字列が格納されています。

変数sys.version_info.majorとsys.version_info.minorにはPythonインタープリタのメジャーバージョン番号とマイナーバージョン番号の整数が格納されています。筆者の環境ではPythonバージョン3.13.1を使っているので、それぞれ3と13になります。sys.version_info をlist()関数に渡すともっと詳細な情報を得られます。筆者の環境では、list(sys.version_info) が[3, 13, 1 'final', 0]を返しました。バージョン情報をこのように取得すると、sys.versionの文字列から抽出しようとするよりも簡単です。

変数os.nameには、Windowsで実行しているなら'nt'が、macOSとLinuxで実行しているなら'posix'が格納されます。Pythonのスクリプトが、実行しているOSに応じて別のコードを実行する必要がある場合に便利です。

OSに関するさらに詳細な情報は、変数sys.platformに格納されています。Windowsなら'win32'、macOSなら'darwin'、Linuxなら'linux'といった具合です。

OSのバージョンやCPUのタイプについて細かい情報が必要でしたら、組み込みのplatformモジュールで情報を取得できます。このモジュールについてはhttps://docs.python.org/3/library/platform.htmlで説明されています。

あるモジュールがインストールされているかどうかをチェックする場合は、import文をtryブロックに入れてModuleNotFoundError例外を捕捉します。

try:
    import nonexistentModule
except ModuleNotFoundError:
    print('This code runs if nonexistentModule was not found.')

プログラムの動作に特定のモジュールが必要な場合に、ここで詳細なエラーメッセージを用意して、sys.exit()でプログラムを終了できます。一般的なエラーメッセージとトレースバックを表示するよりもそのほうが親切でしょう。

テキストベースのプログラム設計

GUIをサポートするOSが一般的になるまでは、プログラムはすべてテキストでユーザーとやり取りしていました。本書で取り上げるプログラムはプロのソフトウェアアプリケーションではなく小規模な便利プログラムですから、ウィンドウやボタンがあるGUIのグラフィックはなく、（昔のプログラムと同じように）print()とinput()でやり取りするコマンドラインインターフェイスです。

テキストに限定されていた時代でも、現代的なGUIに似たユーザーインターフェイスを備えたソフトウェアアプリケーションがありました。図12-1はNorton Commanderというファイルシステム閲覧アプリケーションを示しています。こうしたアプリケーションは遡及的にTUI（text-based user interface）と呼ばれます。

テキストベースのユーザーインターフェイスはシンプルだという長所があります。この節では、ユーザーインターフェイスをどう設計するかを考えます。

>>> import bext
>>> bext.fg('red')
>>> print('This text is red.')
This text is red.
>>> bext.bg('blue')
>>> print('Red text on blue background is an ugly color scheme.')
Red text on blue background is an ugly color scheme.
>>> bext.fg('reset')
>>> bext.bg('reset')
>>> print('The text is normal again. Ah, much better.')
The text is normal again. Ah, much better.

import os
def clear():
    os.system('cls' if os.name == 'nt' else 'clear')

>>> import playsound3
>>> playsound3.playsound('hello.mp3')

短いプログラム：吹雪

テキストベースの吹雪アニメーションを作りましょう。半分、下半分、全体のブロックテキストを使います。これらのブロックテキストは、chr(9600)、chr(9604)、chr(9608)で返されます。TOP、BOTTOM、FULLという定数に格納し、コードを読みやすくします。

以下のコードをsnowstorm.pyという名前で保存してください。

import os, random, time, sys

TOP    = chr(9600)  # Character 9600は'▀'
BOTTOM = chr(9604)  # Character 9604は'▄'
FULL   = chr(9608)  # Character 9608は'█'

# コマンドライン引数で吹雪の密度を指定
DENSITY = 4  # デフォルトの吹雪の密度は4%
if len(sys.argv) > 1:
    DENSITY = int(sys.argv[1])

def clear():
    os.system('cls' if os.name == 'nt' else 'clear')

while True:
    clear()  # ターミナルウィンドウのクリア

    # 各行と各列をループ
    for y in range(20):
        for x in range(40):
            if random.randint(0, 99) < DENSITY:
                # 雪の表示
                print(random.choice([TOP, BOTTOM]), end='')
            else:
                # スペースの表示
                print(' ', end='')
        print()  # 改行の出力

    # 雪で覆われた地面を表示
    print(FULL * 40 + '\n' + FULL * 40)
    print('(Ctrl-C to stop.)')

    time.sleep(0.2)  # 少し停止

まず、os、random、sys、timeのモジュールをインポートします。これらのモジュールはPythonの標準ライブラリに含まれていますから、サードパーティーパッケージをインストールする必要はありません。次に、定数TOP、BOTTOM、FULLにchr()の返り値を設定します。9600、9604、9608という数字よりも定数の名前のほうが理解しやすいです。

ユーザーはコマンドライン引数で吹雪の密度を指定できます。コマンドライン引数が指定されなければ、sys.argvは['snowstorm.py']になりますので、DENSITYは4のままです。ユーザーが例えばpython snowstorm.py 20のようにプログラムを実行すると、sys.argvは['snowstorm.py', '20']になり、DENSITYをint(sys.argv[1])、すなわち20に更新します。ユーザーはソースコードを変更せずに吹雪プログラムの動作を調整できます。

while無限ループ内では、まずcls/clearワンライナーで画面をクリアします。次に入れ子のforループでターミナルの40×20のスペースの行と列を反復処理します。（この数字を増やしたり減らしたりすると吹雪のサイズを変更できます。）各行及び各列について一つの文字を出力します。雪を表すTOPまたはBOTTOMか、何もないスペースのどちらかをランダムに選びます。（4パーセントだけ雪を表す文字が選ばれます。）ここでのprint()呼び出しではend=''キーワード引数を指定しているので、print()は自動的に改行文字を出力しません。行が終わったあとにprint()を引数なしで呼び出して改行を出力します。

入れ子のforループのあとで、地面を表す2行のFULLと、CTRL-Cを押せばプログラムが停止する案内を出力します。このコードは吹雪アニメーションの1フレームを出力してからtime.sleep(0.2)で少し静止し、ターミナルをクリアして…という実行を繰り返します。

実用的ではありませんが、ターミナルによるスノーグローブのようで楽しいからこのプログラムを紹介しました。このテクニックを活用した役に立つアプリケーションとして、ダッシュボードアプリを作成できます。ターミナルウィンドウで実行して開いたままにしておき、ひと目で情報がわかるようにするプログラムです。このプログラムは重要な情報を表示し、毎秒、毎分、毎時など適時情報を更新します。

PyMsgBoxによるポップアップメッセージボックス

プログラムで完全なGUIをデザインするには、Tkinter、wxPython、PyQtなどのライブラリを十分に学習する必要がありますが、PyMsgBoxパッケージで簡単なGUIメッセージボックスをプログラムで作成できます。ターミナルからpip install pymsgboxを実行してインストールできるサードパーティーのパッケージです。PyMsgBoxではTkinterを使用したダイアログを作成します。WindowsとmacOSではTkinterが付属していますが、Ubuntu Linuxではターミナルでsudo apt install python3-tkを実行してTkinterをインストールしなければなりません。付録Aで詳しく説明しています。

PyMsgBoxにはJavaScriptのメッセージボックス関数と対応する関数があります。

pymsgbox.alert(text) テキストメッセージを表示し、ユーザーがOKをクリックしたら文字列'OK'を返します。

pymsgbox.confirm(text) テキストメッセージを表示し、ユーザーがOKまたはCancelをクリックしたら文字列'OK'または'Cancel'を返します。

pymsgbox.prompt(text) テキストフィールドがあるメッセージを表示し、ユーザーが入力したテキスト文字列またはNone（キャンセルをクリックした場合）を返します。

pymsgbox.password(text) pymsgbox.prompt()と同じですが、ユーザーの入力がアスタリスクでマスクされます。

これらの関数はユーザーがOK、Cancel、X（閉じる）をクリックするまで値を返しません。たまに通知をしたいだけなら、PyMsgBoxのダイアログをprint()やinput()の代わりに利用できます。

Pythonプログラムのデプロイ

Pythonプログラムが完成したら、毎回Muを実行して.pyファイルを読み込み実行ボタンを押すのは面倒に感じます。この節では、自分が書いたPythonプログラムをデプロイして、できるだけ少ない手数で実行できるようにデプロイする方法を説明します。

「PATH環境変数」の手順に従ってScriptsフォルダをPATH環境変数に追加してください。私のユーザー名はalですので、そのフォルダのパスはWindowsならC:\Users\al\Scripts、macOSなら/Users/al/Scripts、Linuxなら/home/al/Scriptsになります。また、次に説明するように、Pythonの仮想環境を設定する必要があります。

@call %HOMEDRIVE%%HOMEPATH%\Scripts\.venv\Scripts\activate.bat
@python %HOMEDRIVE%%HOMEPATH%\Scripts\yourScript.py %*
@pause
@deactivate

source ~/Scripts/.venv/bin/activate
python3 ~/Scripts/yourScript.py
deactivate

#!/usr/bin/env bash
source ~/Scripts/.venv/bin/activate
python3 ~/Scripts/yourScript.py
read -p "Press any key to continue..." -n1 –s
deactivate

[Desktop Entry]
Name=yourScript
Exec=gnome-terminal -- /home/al/Scripts/yourScript
Type=Application

短いプログラム：現在の作業ディレクトリをコピーする

macOSとLinuxでpwdコマンドを実行すると現在の作業ディレクトリが表示されますが、それをクリップボードにコピーして別の場所に貼り付けられれば便利なことがあります。例えば、私はWindowsでしょっちゅう現在の作業ディレクトリをターミナルからコピーして、ファイル保存ダイアログで貼り付けています。マウスでWindowsのプロンプトから現在の作業ディレクトリを選択してコピーすることもできますが（macOSとLinuxではpwdコマンドを実行して現在の作業ディレクトリを表示してそれをコピーすることもできますが）、この数ステップを1ステップにできるはずです。

私はccwd（copy current working directory）という名前のプログラムを書こうと考えました。まず、Windowsでwhere ccwdと入力し、macOSとLinuxでwhich ccwdと入力して、さらに少しインターネットで調べて、ccwdという名前のコマンドが存在しないことを確認しました。ccwdは短くかつユニークな名前です。

ターミナルの現在の作業ディレクトリがC:\Users\al\ScriptsであるときにC:\Users\alをクリップボードにコピーしたい、という場合に対応できる追加機能を作成したいです。cd ..コマンドを実行してからccwdを実行し、cd ScriptsでC:\Users\al\Scriptsに戻ることもできます。しかしccwdにコマンドライン引数として相対パスを渡せたほうが便利です。例えば、現在の作業ディレクトリがC:\Users\al\Scriptsであるときに、ccwd ..でC:\Users\alをクリップボードにコピーできるということです。このコマンドライン引数は必須ではありませんが（コマンドライン引数がなければデフォルトとして現在の作業ディレクトリをクリップボードにコピーします）、ユーザーが望めばこの機能を使えます。こうした小さい改良は些細なことのように思えるかもしれませんが、小さな改良が大きな効果をもたらします。だからECサイトでは「1クリックで購入」機能があります。

Pyperclipパッケージを利用してクリップボードを操作するので、Scriptsフォルダの仮想環境にこのパッケージをインストールします。Muで新しいファイルを作成して以下のコードを入力してください。

import pyperclip, os, sys
if len(sys.argv) > 1:
    os.chdir(sys.argv[1])
pyperclip.copy(os.getcwd())

このプログラムをccwd.pyという名前で、ホームフォルダ以下のScriptsフォルダの中に保存してください。

1行目ではこのプログラムに必要なモジュールをインポートしています。2行目ではこのプログラムにコマンドライン引数が渡されたかどうかをチェックしています。sys.argvはスクリプト名の'ccwd.py'という少なくとも一つの文字列を含んでいることを思い出してください。1つよりも多い（2つ以上の）文字列が含まれていれば、ユーザーがコマンドライン引数をプログラムに渡したのだとわかります。その場合は、3行目でプログラムの現在の作業ディレクトリを変更します。プログラムごとに現在の作業ディレクトリが設定されていますから、この設定をos.chdir()で変更したとしても、このプログラムを実行したターミナルの現在の作業ディレクトリは変更されません。最後に、4行目で、現在の作業ディレクトリをクリップボードにコピーします。

プログラムを書き終えても、ターミナルから起動するのにpython C:\Users\al\Scripts\ccwd.pyのようにフルパスを入力しなければなりません。これでは入力量が多く、スクリプトで素早く簡単に現在の作業ディレクトリをクリップボードにコピーしたいという目的を達成できません。この点を改善するために、このプログラムをデプロイする方法をOSごとに示します。

@call %HOMEDRIVE%%HOMEPATH%\Scripts\.venv\Scripts\activate.bat
@python %HOMEDRIVE%%HOMEPATH%\Scripts\ccwd.py %*
@deactivate

C:\Users\al>ccwd
C:\Users\al>

source ~/Scripts/.venv/bin/activate
python3 ~/Scripts/ccwd.py
deactivate

al@Als-MacBook-Pro ~ % cd ~/Scripts
al@Als-MacBook-Pro Scripts % chmod u+x ccwd.command

al@Als-MacBook-Pro ~ % ccwd.command
al@Als-MacBook-Pro ~ %

#!/usr/bin/env bash
source ~/Scripts/.venv/bin/activate
python3 ~/Scripts/ccwd.py
deactivate

al@al-VirtualBox:~$ cd ~/Scripts
al@al-VirtualBox:~/Scripts$ chmod u+x ccwd

al@al-VirtualBox:~$ ccwd
al@al-VirtualBox:~$

短いプログラム：クリップボードレコーダー

あるウェブページ中のリンクURLをコピーしてスプレッドシートに貼り付ける作業をしているとしましょう。（第13章ではページのHTMLソースからすべてのリンクをスクレイピングする方法を説明しますが、ここではそのうちのいくつかのページだけが必要で、人間が一つずつ判断するという状況を想定します。）以下のステップでこの作業を行うでしょう。

  1. ウェブブラウザでリンクを右クリックする。

  2. コンテキストメニューから「リンクのコピー」または「リンクアドレスのコピー」を選ぶ。

  3. スプレッドシートに切り替える。

  4. CTRL-Vを押してリンクを貼り付ける。

  5. ウェブブラウザに切り替える。

特にページに数十や数百のリンクがあれば、これは退屈な作業です。この作業を素早く行えるように、ちょっとしたクリップボードレコーダープログラムを作成しましょう。そのプログラムを自分が使っているコンピュータにデプロイし、必要なときに簡単に実行できるようにします。このプログラムは、新しいテキストがコピーされたかどうかクリップボードを監視して、コピーされたらその新しいテキストをターミナル画面に表示します。このようにして、5ステップの手順を2ステップに短縮できます。

  1. ウェブブラウザでリンクを右クリックする。

  2. コンテキストメニューから「リンクのコピー」または「リンクアドレスのコピー」を選ぶ。

それから、クリップボードレコーダーがターミナルウィンドウに出力したテキストをすべてコピーし、スプレッドシートに一度で貼り付けます。次のコードをcliprec.pyという名前で保存してください。

import pyperclip, time

print('Recording clipboard... (Ctrl-C to stop)')
previous_content = ''
try:
    while True:
        content = pyperclip.paste()  # クリップボードの内容を取得

        if content != previous_content:
            # 前の内容と異なれば出力
            print(content)
            previous_content = content

        time.sleep(0.01)  # CPUを専有してしまわないように停止
except KeyboardInterrupt:
    pass

冒頭からプログラムの各部を見ていきましょう。

import pyperclip, time

print('Recording clipboard... (Ctrl-C to stop)')
previous_content = ''

このプログラムは、クリップボードからテキストをコピーアンドペーストしますので、pyperclipモジュールをインポートする必要があります。sleep()関数を使うためにtimeモジュールもインポートします。プログラムが実行中であり、CTRL-Cで停止させられる旨のメッセージを表示します。変数previous_contentを追跡してクリップボードの内容の変化を検知します。最初は空文字列に設定します。

try:
    while True:
        content = pyperclip.paste()  # クリップボードの内容を取得

ブログラムの大部分は、tryブロック内のwhile無限ループです。ユーザーがCTRL-Cを押すと、KeyboardInterrupt例外が送出され、プログラム実行はソースコードの下のほうのexceptブロックに移動します。

このループではクリップボードの内容を常時監視し、新しいテキストがコピーされるたびに記録します。ループ内ではまずpyperclip.paste()を呼び出してクリップボードのテキストを取得します。

        if content != previous_content:
            # 前の内容と異なれば出力
            print(content)
            previous_content = content

クリップボードの現在の内容が前の内容と異なっていたら、現在の内容を出力し、previous_contentをcontentに更新します。ループを反復して、次にユーザーが新しいテキストをクリップボードにコピーするのに備えます。

        time.sleep(0.01)  # CPUを専有してしまわないように停止

クリップボードの内容が前の内容と同じなら、プログラムは何もしません。しかし、このプログラムはこのループを1秒で何万回もループしていまい、ユーザーがそんなに速くクリップボードを更新することはありそうにありません。（そんなに速くクリップボードを更新したらキーボードのCTRL キーとCキーがすり減ってしまいます。）無意味にループを高速で反復してこのプログラムがCPUを専有してしまわないように、ループがクリップボードの更新をチェックさせるのに0.01秒遅延させます。これなら1秒に100回の実行です。

except KeyboardInterrupt:
    pass

プログラムの最後の部分はexcept節で、pass文にしています。この文は何も行いませんが、Pythonではexcept文に続くブロックには1行以上が必要です。pass文が存在するのはそのためです。ユーザーがCTRL-Cを押すと、プログラム実行はこのexcept節に移動し、プログラムの最後まで進んで終了します。

このプログラムを実行すると、複数のアプリを行ったり来たりせずに複数の内容をコピーできます。これくらい小さいプログラムでも作業フローを随分簡単にできます。毎日行うような作業なら特に効果的です。このプログラムをデプロイする手順をOSごとに説明します。

@call %HOMEDRIVE%%HOMEPATH%\Scripts\.venv\Scripts\activate.bat
@python %HOMEDRIVE%%HOMEPATH%\Scripts\cliprec.py %*
@pause
@deactivate

source ~/Scripts/.venv/bin/activate
python3 ~/Scripts/cliprec.py
deactivate

al@Als-MacBook-Pro ~ % cd ~/Scripts
al@Als-MacBook-Pro Scripts % chmod u+x cliprec.command

#!/usr/bin/env bash
source ~/Scripts/.venv/bin/activate
python3 ~/Scripts/cliprec.py
read -p "Press any key to continue..." -n1 –s
deactivate

al@al-VirtualBox:~$ cd ~/Scripts
al@al-VirtualBox:~/Scripts$ chmod u+x cliprec

[Desktop Entry]
Name=Clipboard Recorder
Exec=gnome-terminal -- /home/al/cliprec
Type=Application

PyInstallerでPythonプログラムをコンパイルする

Pythonはインタープリタ型の言語であるとしばしば言われますが、プログラミング言語自体はインタープリタ型でもコンパイル型でもありません。どの言語でもインタープリタまたはコンパイラを作ることができます。Pythonで書かれたプログラムはたいていインタープリタによって実行されます。それでも、PyInstallerパッケージで、Pythonのコードから、コマンドラインから実行できる実行ファイルを作成することもできます。

PyInstallerはPythonプログラムをマシンコード（機械語）そのものにコンパイルするわけではありません。Pythonインタープリタとコードのコピーを含む実行ファイルを作成します。そのため、プログラムのサイズは大きくなってしまいがちです。単純な“Hello, world”プログラムでもPyInstallerでコンパイルすると約8MBのサイズになります。アセンブリ言語で書いたときよりも千倍ほど大きいサイズです。しかしながら、Pythonプログラムをコンパイルすると、Pythonをインストールしていない人と共有できるという利点があります。一つの実行ファイルを共有するだけです。

pip install pyinstallerを実行するとPyInstallerをインストールできます。実行したいOSでPyInstallerを実行する必要があります。つまり、WindowsでPyInstallerを実行したらWindowsの実行ファイルが作成され、macOSやLinuxでは実行できません。macOSやLinuxで実行した場合も、同様にそのOSでの実行ファイルが作成されます。

ターミナルから次のコマンドを実行して（macOSとLinuxではpythonをpython3にしてください）、yourScript.pyという名前のPythonスクリプトをコンパイルしてください。

C:\Users\al>python -m PyInstaller --onefile yourScript.py
378 INFO: PyInstaller: X.X.X
378 INFO: Python: 3.XX.XX
392 INFO: Platform: Windows-XX-XX.X.XXXX
393 INFO: wrote C:\Users\al\Desktop\hello-test\hello.spec
399 INFO: UPX is not available.
--snip--
11940 INFO: Appending PKG archive to EXE
11950 INFO: Fixing EXE headers
13622 INFO: Building EXE from EXE-00.toc completed successfully.

PyInstallerはPとIが大文字です。大文字と小文字を間違えると“No module named pyinstaller”エラーメッセージが表示されます。また、--onefile引数はダッシュが2つです。

PyInstallerを実行すると、buildフォルダ（削除しても構いません）とdistフォルダが作成されます。distフォルダの中に実行プログラムが入っています。そのための仮想環境を作成する必要はありません。このプログラムを他のコンピュータにコピーしたりメールに添付したりできます。もっとも、セキュリティ上の理由から、多くのメールプロバイダでは実行プログラムを含むメールはブロックされる可能性があります。

基本的なPythonプログラムであればこの方法で実行ファイルを作成できます。詳細はhttps://pyinstaller.orgのオンラインドキュメントで説明されています。

まとめ

本章では、プログラムを素早く便利に実行できるように、コードエディタの世界から抜け出して、プログラムをデプロイする方法を説明しました。現代的なグラフィックスを備えないテキストベースユーザーインターフェイスを持つプログラムを設計する方法も説明しました。GUIはユーザーにとって使いやすいですが、TUIはコードがシンプルです。自分の作業を自動化する場合、プロが作ったアプリケーションのような見た目にする必要はなく、そこに労力をかける価値はありません。動作すればよいのです。

とはいえ、プログラムを使いやすくする設計がいくつか考えられます。馴染みのない人が多いでしょうが、コマンドラインターミナルを使うと便利なことが多いです。cdやdir/lsでのファイルシステムの移動と確認、PATH環境変数、コマンドライン引数など、コマンドラインの概念に馴染むにはしばらく時間がかかります。しかし、ターミナルからだとコマンドを素早く発行してプログラムを実行できます。特にプログラムを書き終えてデプロイしたら素早くプログラムを実行できます。

本章ではサードパーティーパッケージをいくつか取り上げました。Bextパッケージを使うと、テキストに色をつけたり、カーソルの位置を指定したり、画面をクリアしたりできます。PyMsgBoxパッケージを使うと、ターミナルウィンドウではない、アラートや基本的な入力のためのGUIボックスを作れます。同じパッケージで互換性のない複数のバージョンを使わなければならない日がいつか来るので、別々の仮想環境でスクリプトを実行するのが望ましいです。Pythonに付属しているvenvモジュールで仮想環境を作成できます。仮想環境はターミナルから有効化し、パッケージをインストールする場所を分けられるので、既存のプログラムを壊してしまう心配から解放されます。

最後に、自分が書いた.pyファイルを、PyInstallerパッケージで実行プログラムにコンパイルする方法を説明しました。数メガバイトのサイズになりますが、Python（とプログラムで利用しているサードパーティーパッケージ）を持っていない人ともプログラムを共有できます。

本章ではプログラミング言語の概念を説明したわけではなく、プログラムを日常的に使いやすくて便利にする方法を説明しました。本書のここまでの部分で、基本的なプログラムを作成するのに十分なPythonの構文を学びました（まだまだ学ぶことはありますが）。次章から、サードパーティーのパッケージを使って、プログラムができることを拡張していきます。

練習問題

  1. フォルダの中身を一覧表示するコマンドは、Windowsでは何ですか？　macOSとLinuxでは何ですか？

  2. PATH環境変数には何が入っていますか？

  3. 変数__file__には何が格納されていますか？

  4. ターミナルウィンドウのテキストを消すコマンドは、Windowsでは何ですか？　macOSとLinuxでは何ですか？

  5. 新しい仮想環境をどうやって作成しますか？

  6. プログラムをコンパイルする際にPyInstallerに渡すコマンドライン引数は何ですか？

練習プログラム：自分が書いたプログラムのデプロイ

PATHフォルダ内にシェルスクリプトを作成して、あるいはPyInstallerでコンパイルして、既存のプログラムを実行しやすくしてください。以下のプロジェクトが対象になります。

• 第11章の「フォルダをZIPファイルにバックアップする」
• 第9章の「長い文書から連絡先情報を抽出する」
• 第8章の「ウィキマークアップに箇条書き記号を追加する」
• 第7章の「対話的なチェス盤シミュレーター」
• 簡単に起動できるようにしたいその他のプログラム