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# 📋 Phase 9.78: LLVM PoC 実装計画書
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**バージョン**: 1.0
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**作成日**: 2025年8月20日
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**ステータス**: 準備完了
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## 🎯 **プロジェクト概要**
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### **目的**
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3週間でNyash言語のLLVMバックエンド実現可能性を実証する
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### **成功基準**
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- 基本的なNyashプログラムがLLVM経由で実行可能
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- インタープリター比10倍以上の性能向上
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- Phase 10本格実装への技術的道筋確立
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## 📅 **3週間実装スケジュール**
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### **Week 1: 基盤構築（8/21-8/27）**
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#### **Day 1-2: 環境セットアップ**
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```toml
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# Cargo.toml
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[dependencies]
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inkwell = { version = "0.5", features = ["llvm17-0"] }
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```
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- [ ] inkwellクレート導入
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- [ ] LLVMコンテキスト初期化
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- [ ] 基本的なモジュール生成
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#### **Day 3-4: 最小命令実装**
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```rust
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// 実装対象
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- Const(Integer/Float/Bool)
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- Return
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- 基本的な型マッピング
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```
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#### **Day 5-7: Hello World達成**
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- [ ] ランタイム関数宣言
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- [ ] .oファイル生成
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- [ ] `return 42`の実行確認
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**Week 1成果物**: 整数を返す最小プログラムのLLVM実行
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### **Week 2: コア機能実装（8/28-9/3）**
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#### **Day 8-10: 算術演算と制御フロー**
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```rust
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// 実装対象
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- BinOp (Add/Sub/Mul/Div)
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- Compare (Eq/Ne/Lt/Le/Gt/Ge)
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- Branch/Jump
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- PHI nodes
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```
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#### **Day 11-13: Box型MVP**
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```rust
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// Box操作の実装
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extern "C" {
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fn nyash_runtime_box_new(size: u64, align: u64) -> *mut c_void;
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fn nyash_runtime_box_free(ptr: *mut c_void);
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fn nyash_runtime_box_deref(ptr: *mut c_void) -> *mut c_void;
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}
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```
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#### **Day 14: 統合テスト**
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- [ ] 条件分岐を含むプログラム
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- [ ] Box操作を含むプログラム
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- [ ] LLVMVerifyModuleによる検証
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**Week 2成果物**: 制御フローとメモリ操作を含むプログラムの動作
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### **Week 3: 最適化と検証（9/4-9/10）**
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#### **Day 15-16: 最適化パス**
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```rust
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// 基本最適化
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- mem2reg (alloca → SSA)
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- instcombine (命令結合)
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- reassociate (結合則)
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```
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#### **Day 17-18: ベンチマーク**
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```bash
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# 性能測定対象
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- フィボナッチ数列
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- 素数判定
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- 簡単な数値計算ループ
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#### **Day 19-21: 文書化とレポート**
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- [ ] 技術レポート作成
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- [ ] Phase 10実装計画
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- [ ] 性能評価結果
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**Week 3成果物**: 性能実証とPhase 10への道筋
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## 🛠️ **技術アーキテクチャ**
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### **ディレクトリ構造**
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src/backend/llvm/
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├── mod.rs // LLVMバックエンドエントリ
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├── context.rs // CodegenContext管理
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├── types.rs // MIR→LLVM型変換
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├── builder.rs // LLVM IR生成
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├── runtime.rs // ランタイム関数定義
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└── optimizer.rs // 最適化パス管理
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### **主要コンポーネント**
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#### **CodegenContext**
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```rust
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pub struct CodegenContext<'ctx> {
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context: &'ctx Context,
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module: Module<'ctx>,
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builder: Builder<'ctx>,
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target_machine: TargetMachine,
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type_cache: HashMap<MirType, BasicTypeEnum<'ctx>>,
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}
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```
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#### **MIR→LLVM変換器**
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```rust
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pub fn lower_mir_to_llvm(
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mir_module: &MirModule,
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target_triple: &str,
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) -> Result<Vec<u8>, CodegenError> {
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// 1. コンテキスト初期化
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// 2. 型変換
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// 3. 関数生成
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// 4. 命令変換
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// 5. 最適化
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// 6. オブジェクトコード生成
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}
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## 📊 **リスク管理**
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### **技術的リスク**
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| リスク | 影響度 | 対策 |
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|--------|--------|------|
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| inkwellバージョン依存 | 中 | LLVM17固定、CI環境統一 |
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| Box型の複雑性 | 高 | ランタイム委譲戦略 |
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| デバッグ困難性 | 中 | IR dump機能、差分テスト |
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### **スケジュールリスク**
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- **バッファ**: 各週に1日の予備日設定
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- **優先順位**: 基本動作 > 性能 > 機能網羅性
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- **早期失敗**: Week 1で実現困難判明時は即座に方針転換
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## ✅ **成功指標**
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### **定量的指標**
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- [ ] 10個以上のMIR命令をサポート
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- [ ] 5個以上のテストプログラムが動作
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- [ ] インタープリター比10倍以上高速
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### **定性的指標**
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- [ ] コードの保守性（他の開発者が理解可能）
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- [ ] エラーメッセージの有用性
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- [ ] 将来の拡張可能性
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## 🚀 **開始準備チェックリスト**
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- [x] VM性能改善完了（50.94倍達成！）
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- [x] AI大会議による戦略確定
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- [ ] Copilotへの正式依頼
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- [ ] 開発環境準備（LLVM17インストール）
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- [ ] Week 1タスクのGitHub Issue作成
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## 📝 **参考資料**
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- [AI大会議結果](./AI-Conference-LLVM-Results.md)
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- [inkwellドキュメント](https://github.com/TheDan64/inkwell)
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- [LLVM Language Reference](https://llvm.org/docs/LangRef.html)
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**承認者**: moe-charm
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**実装担当**: Copilot + AIチーム
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**レビュー**: Phase 9.78完了時
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