命令是怎么进入代码的

本节阅读量:

上一节我们已经知道怎样运行：

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./mini run examples/add.lang
./mini compile examples/add.lang -o out.s

这一节只看一眼 mini 的入口代码。先不用理解 parser、解释器、IR 和汇编生成的细节，只要知道：命令行参数进入 C++ 程序以后，是怎样被拆开、判断、再交给不同模块的。

这部分代码在：

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code/01_numbers/src/cli/main.cpp

后面每一章也都有自己的 src/cli/main.cpp。它们的形状基本一致：读输入文件，解析成 AST，然后按命令选择要做的事。

先把这一层的位置放进整体流程：

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终端命令 -> cli/main.cpp -> parser -> AST
                                  |-> interpreter
                                  |-> IR -> assembly

cli 是 command-line interface，也就是命令行接口。它负责把终端、文件和语言实现串起来，但不负责定义加法是什么意思，也不负责决定某条汇编指令怎样生成。

main 收到什么

C++ 程序从 main 开始运行。本课程里的入口长这样：

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int main(int argc, char** argv) {
    // ...
}

可以先把这两个参数读成：

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argc    命令行参数的数量
argv    命令行参数的内容

程序自己的名字也算一个参数，所以这个例子里的 argc 是 3。

例如运行：

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./mini run examples/add.lang

程序看到的参数大致是：

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argv[0]    ./mini
argv[1]    run
argv[2]    examples/add.lang

所以代码一开始会检查参数数量：

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if (argc < 3) {
    usage();
    return 1;
}

这里的意思是：如果连命令和输入文件都没有，就打印用法说明，然后用退出码 1 表示失败。

先拆出命令和文件名

接下来，入口代码会把最重要的两个参数取出来：

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std::string command = argv[1];
std::string input_path = argv[2];

对于这条命令：

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./mini run examples/add.lang

它们的值就是：

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command       run
input_path    examples/add.lang

对于这条命令：

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./mini compile examples/add.lang -o out.s

它们的值就是：

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command       compile
input_path    examples/add.lang

也就是说，mini 先取出要执行的模式和输入文件。只有进入 compile 分支后，它才继续处理 -o out.s 等编译选项。

读文件，得到 AST

拿到输入文件名以后，代码会读取文件内容：

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std::string source = read_file(input_path);

如果 examples/add.lang 的内容是：

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(+ 40 2)

那么 source 里保存的就是这段文本。

然后这段文本会交给 parser：

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auto expr = mini::parse(source);

这里的 expr 就是 AST，也就是语法树。第一章会正式讲 AST。现在可以先把它理解成：

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程序文本已经被读懂后的结构。

后面的解释器和编译器都不直接处理原始文本，而是处理这棵 AST。

run 做什么

如果命令是 run：

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if (command == "run") {
    std::cout << mini::eval(*expr) << "\n";
    return 0;
}

这条路会调用解释器：

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AST -> eval -> 结果

所以运行：

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./mini run examples/add.lang

会直接打印：

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这是一条“读懂程序，然后立刻算出结果”的路线。

ast 和 ir 做什么

ast 和 ir 是教学辅助命令。它们不是语言本身必须有的功能，而是为了让我们看见程序在不同阶段的样子。

如果命令是 ast：

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if (command == "ast") {
    std::cout << expr->dump() << "\n";
    return 0;
}

它会打印 AST。

如果命令是 ir：

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if (command == "ir") {
    std::cout << mini::lower_to_ir(*expr).dump();
    return 0;
}

它会把 AST 转成 IR，再把 IR 打印出来。

这两个命令的作用是观察中间结果。后面读第一章时，如果某一步感觉抽象，可以先运行：

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./mini ast examples/add.lang
./mini ir examples/add.lang

看见输出以后，再回头读代码会轻松很多。

compile 做什么

compile 比前面几个命令多一个输出文件参数：

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./mini compile examples/add.lang -o out.s

所以入口代码会继续扫描后面的参数：

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std::string output_path;
mini::Target target = host_target();

for (int i = 3; i < argc; ++i) {
    std::string arg = argv[i];
    if (arg == "-o" && i + 1 < argc) {
        output_path = argv[++i];
    } else if (arg == "--target" && i + 1 < argc) {
        target = parse_target(argv[++i]);
    } else {
        throw std::runtime_error("unknown compile option: " + arg);
    }
}

这里先看懂 -o 就够了：

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-o out.s    把生成的汇编写到 out.s

如果忘了写 -o，代码会报错：

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if (output_path.empty()) {
    throw std::runtime_error("compile requires -o <file.s>");
}

真正生成汇编的是最后两行：

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auto ir = mini::lower_to_ir(*expr);
write_file(output_path, mini::compile_to_assembly(ir, target));

这条路可以先读成：

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AST -> IR -> assembly -> 写入 out.s

注意，compile 到这里就结束了。它只生成汇编文本，不会调用系统工具链，也不会帮你链接出可执行文件。上一节里手动运行：

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cc out.s -o out

就是在完成 mini compile 之外的那一步。

第九章起，生成汇编会调用一个单独编译的 C++ GC runtime；那时手动链接会改用 c++ out.s gc_runtime.o -o out。CLI 的职责并没有扩大：compile 仍然只写 out.s，runtime object 由 make 构建，最终链接仍由读者显式完成。

报错会去哪里

整个 main 的主体包在 try 里，外面接着一个 catch：

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try {
    // ...
} catch (const std::exception& error) {
    std::cerr << "error: " << error.what() << "\n";
    return 1;
}

这表示：如果读文件失败、编译选项写错或少了 -o，程序会把错误打印到标准错误输出，并返回失败退出码。标准错误输出也是终端中的一条输出通道，专门用来报告错误，不和正常结果混在一起。

例如：

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./mini compile examples/add.lang

因为少了 -o out.s，就会进入报错路径。

小结

第一次读 src/cli/main.cpp，不需要追进每个函数。先记住这一条线就够了：

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命令行参数
  -> main
  -> 读输入文件
  -> parse 得到 AST
  -> 按 run / ast / ir / compile 分发

cli 这一层不负责实现语言语义，也不负责决定每一行汇编怎样生成。它像一个总入口：先准备共同的输入，再把 AST 交给用户选择的处理路径。

0.1 运行代码

0.3 make：只在需要时重新构建

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