无解，这个儿子卖了父亲是不孝，死罪，不卖，是不忠，死罪

适当的留一个未成年后代。不过就是大义灭亲的重用几率不大。
晚清就有人重用了。然后辛亥年被剁了。具体看张鸣写的辛亥年和民国系列。

亲亲相隐

这个问题有点麻烦，拿宋刑统来说，告可相容隐之亲的犯罪，也是要承担罪责的，不过若实能减等，若诬则加刑。
至于说的灭满门的案子，那就是所谓的谋反谋大逆了，这里主谋斩，父子十六以上八十以下绞。十五以下妻母财产等没官。
不过后面有说明：若告谋反逆叛者谓周亲尊长以下犯谋反逆叛三事以其不臣故虽论告不科其罪。

我的想法主要是，办案之前谁也不知道是谁干的，皇帝就点了一个人；这个人办着办着放心幕后真凶是自己老爹，而且罪大要灭门，但是还是大义灭亲了，这种情况下皇帝会怎么办？

古代讲究的是亲亲相隐，血亲不能相互告发，否则就是人伦丧尽。当然谋反大罪例外，谋反大罪可以大义灭亲。

必死无疑，运气好点发配3000里

你说的情况在古代思想中不能叫大义灭亲；除非把儿子换成父亲。
你的例子中，还是要看皇帝本人怎么想，无论是一起处死，还是特赦，又或者是升官，都是可以的。

亲亲相隐

皇帝又不傻 能让你怎么做的动机最多就是卖亲求荣，怕被连坐，痛恨家人 。反正绝对不可能是忠君 连家人都不顾的人怎么可能让你活着

明成祖朱棣次子朱高煦的兒子朱瞻圻，向朱棣舉報老爹朱高煦虐殺其母，朱棣不信把這孫子臭罵一頓。
后來朱棣遠征，朱瞻圻想釣魚執法，在京城每天給他爹通風報信想引誘朱高煦起兵造反，仁宗即位后朱高煦把兒子向他通風報信的密信拿給仁宗，請仁宗處死朱瞻圻，仁宗不忍心只將其廢為庶人回鳳陽老家看墳。
宣宗即位之後朱高煦這次真的造反了，朱瞻圻受老爹牽連一並被處死

我问过类似的问题，如果古代有个人自灭满门，杀了自己家族里好几个人，但是家族里有幸存下来的。
然后他潜逃了，没抓到他，后来他加入了造反的阵营。
那么诛九族会不会杀他还活着的家属？

出了灭满门的案子，那属于政治事件。破不破案都得砍，哪怕没证据也可以给你关到死。如果皇帝还给你办案权，那就是令我图谋，要不就是恶心你，要不就是保你。

灭满门的情况下这个人想活下来只能是在审判前自首，或者有大功且有充分证据不干涉该案件且有人保这两种情况