从顺序计算到条件选择

写第三章代码之前，先把新增语义说清楚。

第三章加入：

1
2

谓词 eq?
条件表达式 if

程序仍然是一个表达式，每个表达式仍然产生一个整数结果。

用整数表示条件是否成立

本章不另外加入布尔值，直接用整数表示条件是否成立：

1
2

0      表示不成立
非 0   表示成立

eq? 只会返回 0 或 1，if 则根据结果是否为 0 选择分支。

这类用来提问、并返回成立或不成立的表达式，通常叫做谓词表达式。这里的“谓词”不是新的值类型，只是对 eq? 这类表达式的称呼：它仍然返回整数，只是结果固定为 0 或 1。

eq? 判断两个结果是否相等

eq? 会先求值左边表达式，再求值右边表达式，然后比较两个结果：

1

(eq? (+ 20 22) 42)

左右结果都是 42，所以返回 1。

1

(eq? 40 42)

左右结果不同，所以返回 0。

判断某个表达式是否等于零也用 eq? 表达：

1

(eq? (+ 1 -1) 0)

因为 (+ 1 -1) 的结果是 0，所以整个表达式返回 1。

if 只选择一个分支

if 的形式是：

1

(if condition then-expr else-expr)

求值顺序是：

1
2
3

1. 先求值 condition。
2. condition 不等于 0，只求值 then-expr。
3. condition 等于 0，只求值 else-expr。

例如：

1

(if (eq? 0 0) 42 7)

condition 得到 1，因此结果是 then 分支的 42。

1

(if (eq? 5 0) 1 42)

condition 得到 0，因此结果是 else 分支的 42。

if 的条件不一定来自谓词。只要结果不是 0，就会选择 then 分支：

1

(if 7 42 0)

if 自己也是表达式，它的结果就是被选中分支的结果。因此 then 和 else 可以返回任意整数表达式，不要求只能返回 0 或 1。

“只求值一个分支”是语言语义的一部分，不只是解释器碰巧采用的写法。实现编译器时，两边的代码都要生成，但程序每次运行只允许进入其中一边。

这不表示未选中的分支可以随意写错。parser 仍然要读懂两个分支，lowerer 也会遍历两边并解析其中的变量；本章只对语法正确、所有变量引用都有词法绑定的程序比较解释器和编译器行为。对这样的程序，运行时始终只执行被选中的分支。

写成规则

第三章的表达式规则是：

1
2
3
4
5
6
7
8
9

expr ::= integer
       | identifier
       | "(" "+" expr expr ")"
       | "(" "let" identifier expr expr ")"
       | "(" "eq?" expr expr ")"
       | "(" "if" expr expr expr ")"

integer    ::= "-"? digit+
identifier ::= letter+

identifier 仍然沿用第二章的简单规则：一个或多个英文字母。eq? 中的问号属于特殊形式的固定拼写，不表示普通变量名也可以带问号。

合法和非法

合法程序：

1
2
3
4

(eq? -1 0)
(eq? (+ 20 22) 42)
(if 0 1 42)
(let x 0 (if (eq? x 0) 42 7))

非法程序和原因可以一一对照：

下一节先看 AST 怎样保存这些结构。