练习

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这一页适合读完第一章后回头做。不要急着一次做完，先能看懂输出，再尝试改代码。

练习 1：手画 AST

画出下面程序的 AST：

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(+ (+ 1 2) 3)

参考形状：

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Add
  ...
  ...

练习 2：追踪 parser

不用写代码，只写出 parser 的动作顺序。

程序：

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(+ -1 3)

参考形式：

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advance() 拿到 ...
expect(...) 检查 ...
parse_expr() 读到 ...
最后得到 Add(...)

这个练习的目的不是背函数名，而是确认你知道：

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parser 先认出加法，再读两个子表达式。

练习 3：手写 IR

给下面程序写出计算步骤：

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(+ (+ 1 2) (+ 3 4))

参考形式：

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t.0 = ...
t.1 = ...
t.2 = ...
return t.2

练习 4：观察真实输出

运行：

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cd code/01_numbers
./mini ast examples/nested_add.lang
./mini ir examples/nested_add.lang
./mini compile examples/nested_add.lang -o out.s

对照三个输出：

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AST 是树。
IR 是步骤。
汇编是机器指令。

练习 5：手写简单汇编

尝试给下面程序手写汇编：

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(+ 10 32)

目标结果是 42。

你应该至少用到：

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movq
addq
retq

练习 6：改一个示例

新建或修改一个示例文件，让它表示：

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(+ (+ 10 20) 12)

然后依次运行：

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./mini run <file>
./mini ir <file>
./mini compile <file> -o out.s

检查解释器结果、IR 和汇编是否能对应起来。

练习 7：自己实现减法

把第一章的语言扩展一点点，让它支持二元减法：

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(- 10 3)

这个程序的结果应该是 7。

再试一个嵌套例子：

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(- (+ 10 5) (- 4 1))

这个程序的结果应该是 12。

你可以按这条线索改：

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AST：增加减法表达式 kind
parser：在 "(" 后允许操作符是 "-"
解释器：先求左右两边，再计算 lhs - rhs
IR：增加减法操作 kind
汇编：生成 subq 指令
示例：新增一个减法示例文件

注意，-1 仍然是一个整数；(- 10 1) 才是减法表达式。

改完后至少运行：

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./mini run <file>
./mini ast <file>
./mini ir <file>
./mini compile <file> -o out.s
cc out.s -o out
./out
echo $?

检查解释器结果、IR 和汇编运行结果是不是一致。

练习 8：给坏程序写错误信息

这一题不要求加入新语法。目标是让错误更清楚。

试着运行或构造下面这些坏程序：

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(+ 1)
(+ 1 2 3)
(+ 1 2
(1 2)

然后改 parser，让它们失败时尽量说清楚原因。

你可以先做到这种程度：

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缺少右边表达式
加法后面有多余内容
缺少右括号
列表开头不是 +

这道题的重点不是写出很漂亮的错误系统，而是练习 parser 在哪里知道“现在不对了”。

练习 9：手算栈槽

不要先运行编译器。先手算下面程序可能需要哪些临时变量：

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(+ (+ 1 2) (+ (+ 3 4) 5))

写出类似这样的表：

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t.0 = ...
t.1 = ...
t.2 = ...

t.0 -> -8(%rbp)
t.1 -> -16(%rbp)
t.2 -> -24(%rbp)

然后运行：

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./mini ir <file>
./mini compile <file> -o out.s

对照真实 IR 和汇编，看看你的临时变量顺序、栈槽位置和编译器是否一致。

不一致也没关系。只要解释器结果和汇编结果一致，不同的临时变量安排也可以是正确的。

练习 10：观察退出码截断

第一章的汇编程序用返回值看结果。这个办法很方便，但它不是完整的数字输出。

试试这些程序：

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42
300
(+ 200 100)
-1

每个程序都编译、链接、运行：

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./mini compile <file> -o out.s
cc out.s -o out
./out
echo $?

记录你看到的结果。

想一想：

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语言里的结果是多少？
echo $? 显示的是多少？
为什么它们不总是一样？

这道题是为了确认一件事：退出码只是操作系统保存的一小段结果，不等于语言以后真正的打印功能。

练习 11：想一想下一章

如果下一章加入变量：

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(+ x 1)

和现在的：

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(+ 40 2)

会有什么不同？

先不用实现，只要想：

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解释器怎么知道 x 是多少？
编译器怎么知道 x 放在哪里？

这就是第二章要解决的问题。

1.9 本章总结

2.0 无名，天地之始；有名，万物之母

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