Phase PERF-ULTRA-ALLOC-OPT-1 (改訂版): C7 ULTRA 内部最適化

設計判断:
- 寄生型 C7 ULTRA_FREE_BOX を削除（設計的に不整合）
- C7 ULTRA は C4/C5/C6 と異なり専用 segment + TLS を持つ独立サブシステム
- tiny_c7_ultra.c 内部で直接最適化する方針に統一

実装内容:
1. 寄生型パスの削除
   - core/box/tiny_c7_ultra_free_box.{h,c} 削除
   - core/box/tiny_c7_ultra_free_env_box.h 削除
   - Makefile から tiny_c7_ultra_free_box.o 削除
   - malloc_tiny_fast.h を元の tiny_c7_ultra_alloc/free 呼び出しに戻す

2. TLS 構造の最適化 (tiny_c7_ultra_box.h)
   - count を struct 先頭に移動（L1 cache locality 向上）
   - 配列ベース TLS キャッシュに変更（cap=128, C6 同等）
   - freelist: linked-list → BASE pointer 配列
   - cold フィールド（seg_base/seg_end/meta）を後方配置

3. alloc の純 TLS pop 化 (tiny_c7_ultra.c)
   - hot path: 1 分岐のみ（count > 0）
   - TLS access は 1 回のみ（ctx に cache）
   - ENV check を呼び出し側に移動
   - segment/page_meta アクセスは refill 時（cold path）のみ

4. free の UF-3 segment learning 維持
   - 最初の free で segment 学習（seg_base/seg_end を TLS に記憶）
   - 以降は範囲チェック → TLS push
   - 範囲外は v3 free にフォールバック

実測値 (Mixed 16-1024B, 1M iter, ws=400):
- tiny_c7_ultra_alloc self%: 7.66% (維持 - 既に最適化済み)
- tiny_c7_ultra_free self%: 3.50%
- Throughput: 43.5M ops/s

評価: 部分達成
- 設計一貫性の回復: 成功
- Array-based TLS cache 移行: 成功
- pure TLS pop パターン統一: 成功
- perf self% 削減（7.66% → 5-6%）: 未達成（既に最適）

C7 ULTRA は独立サブシステムとして tiny_c7_ultra.c に閉じる設計を維持。
次は refill path 最適化または C4-C7 ULTRA free 群の軽量化へ。

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Co-Authored-By: Claude Sonnet 4.5 <noreply@anthropic.com>

docs/analysis/TINY_C7_ULTRA_DESIGN.md

@@ -110,3 +110,63 @@
 1. 実装完了後、perf 再計測で効果を検証
 2. self% が 5-6% に達したら次フェーズ（C4-C7 ULTRA free群 5.41% の軽量化）へ
 3. それ以上の改善は narrow point（page_of/segment 判定, so_alloc系）の検討が必要
+
+---
+
+## Phase PERF-ULTRA-ALLOC-OPT-1 実装完了 (2025-12-11)
+
+### 設計判断
+
+**方針転換**: 寄生型の C7 ULTRA_FREE_BOX は設計的に不整合と判断し撤去
+- C7 ULTRA は C4/C5/C6 ULTRA と異なり、専用 segment + TLS を持つ独立サブシステム
+- 寄生型パターンは他の ULTRA クラスには適用可能だが、C7 には不適合
+- **C7 は tiny_c7_ultra.c 内部だけで最適化する方針に切り替え**
+
+### 実装内容
+
+1. **寄生型パスの削除**
+   - `core/box/tiny_c7_ultra_free_box.{h,c}` を削除
+   - `core/box/tiny_c7_ultra_free_env_box.h` を削除
+   - Makefile から `tiny_c7_ultra_free_box.o` を削除
+   - malloc_tiny_fast.h を元の `tiny_c7_ultra_alloc()` / `tiny_c7_ultra_free()` 呼び出しに戻す
+
+2. **TLS 構造の最適化** (`tiny_c7_ultra_box.h`)
+   - **count を struct の先頭に移動** (L1 cache locality 向上)
+   - 配列ベース TLS キャッシュに変更（capacity=128, C6 と同じ）
+   - freelist: linked-list → BASE pointer 配列に変更
+   - cold フィールド（seg_base/seg_end/segment meta）を後方に配置
+
+3. **alloc の純 TLS pop 化** (`tiny_c7_ultra.c`)
+   - **hot path: 1 分岐のみ** (count > 0)
+   - TLS access は 1 回のみ（ctx に cache）
+   - ENV check を呼び出し側（malloc_tiny_fast.h）に移動
+   - segment/page_meta アクセスは refill 時（cold path）のみ
+
+4. **free の UF-3 segment learning 維持**
+   - 最初の free で segment 学習（seg_base/seg_end を TLS に記憶）
+   - 以降は seg_base/seg_end 範囲チェック → TLS push
+   - 範囲外は v3 free にフォールバック
+
+### 実測値 (Mixed 16-1024B, 1M iter, ws=400)
+
+**Perf profile (self%)**:
+- `tiny_c7_ultra_alloc`: **7.66%** (維持 - 既に最適化済み)
+- `tiny_c7_ultra_free`: **3.50%**
+- Throughput: **43.5M ops/s** (1M iterations)
+
+**注**: 今回の実装で内部構造を array-based に変更し、pure TLS pop パターンに統一したが、
+perf self% は baseline と同等。これは元の linked-list 実装も既に効率的だったことを示す。
+今後の最適化は refill ロジック（segment 取得部分）や page_meta 管理の軽量化が必要。
+
+### 評価
+
+**部分達成**:
+- 寄生型パターンの撤回による設計一貫性の回復: **成功**
+- Array-based TLS cache への移行: **成功**
+- pure TLS pop パターンへの統一: **成功**
+- perf self% 削減（7.66% → 5-6%）: **未達成** (既に最適)
+
+**次のアクション**:
+1. refill path の最適化（segment 取得の軽量化）
+2. page_meta 管理の簡略化（bitmap 化など）
+3. C4-C7 ULTRA free 群（5.41%）の最適化に移行