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# Phase 8.3: WASM Box Operations - オブジェクト操作のWASM実装
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## Summary
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Phase 8.2 PoC1で基本演算のMIR→WASM変換が完成。次はNyashの核心である「Everything is Box」哲学をWASMで実現する。メモリ管理とBox操作（RefNew/RefGet/RefSet）を実装し、オブジェクト指向プログラミングをWASMで動作させる。
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## Current State
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- ✅ Phase 8.1: WASM基盤完成（メモリ管理・ランタイム・WAT生成）
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- ✅ Phase 8.2 PoC1: 基本演算完成（算術・比較・制御フロー・print）
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- ✅ Phase 8.2 PoC2: CLI統合完成（`--compile-wasm`オプション + Safepoint対応）
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- ✅ Phase 8.2 PoC3: ブラウザ実行確認（Nyash→WASM→Browser完全パイプライン）
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- ✅ Phase 8.2 Docs: 実行バックエンド完全ドキュメント作成（execution-backends.md）
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- 🚧 Phase 8.3: Box操作実装（本Issue）
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## Technical Requirements
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### 1. メモリレイアウト拡張
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```wat
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;; Box layout in WASM linear memory:
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;; [type_id:i32][ref_count:i32][field_count:i32][field0:i32][field1:i32]...
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;;
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;; Example: StringBox
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;; [0x1001][1][2][ptr_to_string][string_length]
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```
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### 2. メモリアロケータ改良
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現在のbump allocatorを拡張：
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- `malloc(size) -> ptr` - メモリ確保
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- `free(ptr)` - メモリ解放（Phase 8.3では未実装、将来対応）
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- アライメント考慮（4バイト境界）
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### 3. MIR→WASM変換実装
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```rust
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// Phase 6で実装済みのMIR命令
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MirInstruction::RefNew { dst, box_val } // 新規Box作成
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MirInstruction::RefGet { dst, reference, field } // フィールド読み取り
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MirInstruction::RefSet { reference, field, value } // フィールド書き込み
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MirInstruction::NewBox { dst, box_type, args } // Box生成
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```
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## Implementation Tasks
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### Task 1: メモリ管理強化 🔧
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- [ ] Box用メモリレイアウト定義（src/backend/wasm/memory.rs）
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- [ ] malloc関数のWASM実装（アライメント対応）
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- [ ] Box型ID管理システム（StringBox=0x1001等）
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### Task 2: RefNew実装 📦
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- [ ] `MirInstruction::RefNew` → WASM変換
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- [ ] メモリ確保 + 初期化コード生成
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- [ ] 参照カウント初期値設定（将来のGC対応準備）
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- [ ] **実装例参考**:
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```rust
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// src/backend/wasm/codegen.rs の MirInstruction::RefNew 処理
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MirInstruction::RefNew { dst, box_val } => {
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// 1. メモリサイズ計算 (header + fields)
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// 2. malloc呼び出し
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// 3. type_id設定
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// 4. ref_count=1設定
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// 5. dst変数に格納
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}
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```
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### Task 3: RefGet/RefSet実装 🔍
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- [ ] フィールドオフセット計算
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- [ ] `MirInstruction::RefGet` → `i32.load` 変換
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- [ ] `MirInstruction::RefSet` → `i32.store` 変換
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- [ ] 型安全性チェック（デバッグビルドのみ）
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### Task 4: NewBox実装 🎁
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- [ ] Box型名→型ID解決
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- [ ] コンストラクタ呼び出しシーケンス生成
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- [ ] 初期化引数の処理
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### Task 5: テスト実装 ✅
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- [ ] `test_wasm_poc2_box_operations.rs` 作成
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- [ ] 基本的なBox操作テスト
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```nyash
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// テスト対象のNyashコード相当
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box DataBox { init { value } }
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local obj = new DataBox()
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obj.value = 42
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print(obj.value) // 42が出力される
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```
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- [ ] **Copilot実装支援用：詳細テストケース**
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- [ ] RefNew単体テスト（Box作成のみ）
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- [ ] RefSet単体テスト（フィールド書き込み）
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- [ ] RefGet単体テスト（フィールド読み取り）
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- [ ] 複合操作テスト（作成→書き込み→読み取り）
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- [ ] エラーハンドリングテスト（不正アクセス等）
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- [ ] メモリレイアウト検証テスト（アライメント確認）
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## Success Criteria
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- [ ] RefNew/RefGet/RefSetがWASMで正常動作
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- [ ] 簡単なオブジェクト操作がend-to-endで実行可能
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- [ ] メモリレイアウトが明確にドキュメント化
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- [ ] 既存のPoC1テストが引き続きPASS
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- [ ] **Copilot品質保証**:
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- [ ] 全テストケースがCI環境でPASS
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- [ ] `cargo check` でビルドエラーなし
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- [ ] `--compile-wasm` オプションで正常なWAT出力
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- [ ] ブラウザでの実行確認（`wasm_demo/` 環境）
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- [ ] 既存Phase 8.2テストとの互換性維持
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## Technical Notes
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### 現在の実装基盤（2025-08-14時点）
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- ✅ **WASM CLI**: `./target/release/nyash --compile-wasm program.nyash` で動作
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- ✅ **ブラウザテスト**: `wasm_demo/` ディレクトリに実行環境完備
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- ✅ **Safepoint対応**: `src/backend/wasm/codegen.rs:line XX` で実装済み
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- ✅ **実行ドキュメント**: `docs/execution-backends.md` で使用方法詳細化
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### AST→MIR制約への対応
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現在AST→MIRは基本構文のみ対応（ユーザー定義Box未対応）。本Phaseでは：
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- MIR直接構築によるテストを優先
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- AST→MIR拡張は並行して別タスクで実施
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### Copilot実装ガイダンス
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Phase 8.3実装時の推奨アプローチ：
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1. **段階的実装**: RefNew → RefGet → RefSet の順序で個別実装
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2. **テスト駆動**: 各MIR命令に対応する単体テストを先に作成
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3. **既存パターン活用**: `src/backend/wasm/codegen.rs` の既存実装を参考
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4. **メモリ安全性**: アライメント・境界チェックを必ず実装
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5. **デバッグ支援**: WAT出力にコメント追加で可読性向上
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### 将来の拡張準備
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- 参照カウントフィールドを含むが、Phase 8.3では使用しない
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- GC実装は将来のPhaseで対応
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- 文字列等の可変長データは次Phase以降
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## Dependencies
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- wasmtime 18.0.4
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- wabt 0.10.0
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- 既存のMIR Phase 6実装
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## Estimate
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- 実装期間: 2-3日
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- 複雑度: 中（メモリ管理が主な課題）
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- リスク: WASMメモリ管理の複雑性
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Created: 2025-08-13
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Target: Phase 8.3 PoC2
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Priority: High
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