练习

这一页适合读完第三章后完成，不必一次全部做完。练习 1～3 检查语言语义，练习 4～8 对照控制流 IR 与汇编，练习 9 做整条路径验证，最后一题需要修改代码。

练习 1：画出条件 AST

画出：

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(if (eq? (+ 1 2) 3) 10 20)

参考形状：

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If
  condition = ...
  then      = ...
  else      = ...

再运行 ./mini ast <file> 对照。

练习 2：追踪 condition 和最终结果

先不要运行。对下面每个程序，分别写出：

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condition 的结果
被选择的分支
整个 if 的最终结果

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(if 0 10 20)
(if -7 10 20)
(if (eq? (+ 20 22) (+ 40 2)) 1 99)
(if (eq? (eq? 1 2) 0) 42 7)

注意区分两件事：谓词表达式产生的是 0 或 1，但整个 if 的结果来自被选中的分支，不一定也是 0 或 1。

练习 3：追踪 environment 和分支

程序：

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(let x 0 (if (eq? x 0) (let x 42 x) x))

写出：

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进入外层 let 后的环境
condition 的结果
被选择的分支
进入内层 let 后的环境
最终结果

确认内层 x 不会修改外层绑定。

练习 4：手写 IR

给下面程序写 IR：

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(if (eq? 1 2) 3 4)

必须包含：

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eq? 操作
branch
then、else、end label
then 后的 jump
两个分支共享的结果名

然后运行 ./mini ir <file> 对照名字和顺序。

练习 5：找出基本块

查看 examples/if.lang 的 IR，把每条操作分别归入：

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入口块
then0
else0
end0

再画出块之间的箭头，并标出每条边来自 branch、jump 还是 fallthrough。入口块有两条出边，then0 和 else0 最后都到达 end0。

练习 6：同一个结果栈槽

编译：

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(if 1 10 20)

在 IR 中找出两个分支共同写入的结果名，再在汇编里找出它对应的栈槽。

解释为什么栈槽分配器第二次看到同名 dst 时不能再分配一个新位置。

再计算这个程序有几个不同的结果栈槽、原始需要多少字节，以及向上对齐后栈帧会分配多少字节。

练习 7：追踪比较和跳转

对下面程序生成汇编：

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(if (eq? 3 4) 10 20)

沿执行顺序填写：

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eq? 的 cmpq 比较是否相等？
sete 之后 %al 是多少？
movzbq 之后 %rax 是多少？
branch 再与 0 比较后，je 会不会跳转？
最终执行 then0 还是 else0？
程序结果是多少？

最后回答：lowerer 生成两个分支，是否意味着运行时也会执行两个分支？

练习 8：嵌套 if 的标签

查看下面程序的 IR：

1

(if 1 (if 0 1 2) 3)

列出所有 then、else 和 end label，确认内外两层 if 没有使用相同名字。

练习 9：解释器与编译器一致

自己写一个同时包含 let、shadowing、eq? 和 if 的程序，并让正确结果位于 0 到 255 之间。

分别验证：

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

解释器输出与可执行程序退出码应该相同。

练习 10（综合）：把 not 做成语法糖

给语言增加一个一元形式：

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(not expr)

它的语义是：

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先求值 expr
如果结果是 0，not 返回 1
如果结果不是 0，not 返回 0

也就是说，(not expr) 等价于：

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(eq? expr 0)

这道题的重点不是给后端增加新指令，而是练习怎样把一个表面语法复用到已有语义上。推荐先使用 parser 脱糖：

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在 parser 里把 (not expr) 直接构造成已有的 EqExpr(expr, 0)

这样 AST 后面的解释器、IR 和汇编生成器都不需要新增分支。进阶做法是增加 NotExpr，再在解释器和 lowering 中复用“是否等于 0”的语义；这会涉及更多模块，不必作为第一版答案。

完成后测试：

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(not 0)
(not 42)
(if (not (eq? 1 2)) 10 20)

修改代码后先重新运行 make，再分别检查 run、ast、ir 和 compile，确认解释器与编译器结果一致。

确认解释器和编译器的结果一致。