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# Phase 114: FileIo trait 拡張 & メタデータ統一
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## 目標
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FsApi 側に揃った情報（exists / metadata / canonicalize）を、FileIo trait 経由で一貫して扱えるようにする。
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FileHandleBox 内部の is_file/is_dir/size などをすべて FileIo::stat() の上に乗せる。
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.hako 側 API（Phase 113 で公開したメソッド群）は変更しない（内部実装だけきれい化）。
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## FileIo trait 設計（FsApi との分離：stateless vs stateful）
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### FsApi (Ring0) - Stateless OS抽象
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```rust
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pub trait FsApi {
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fn exists(&self, path: &Path) -> bool;
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fn metadata(&self, path: &Path) -> Result<FsMetadata>;
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fn canonicalize(&self, path: &Path) -> Result<PathBuf>;
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fn read_to_string(&self, path: &Path) -> Result<String>;
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fn write_all(&self, path: &Path, data: &[u8]) -> Result<()>;
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fn append_all(&self, path: &Path, data: &[u8]) -> Result<()>;
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}
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```
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- **Role**: OS ファイルシステムの直接抽象化
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- **State**: なし（パス引数で毎回指定）
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- **Usage**: Ring0Context 経由でアクセス
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### FileIo (Ring1) - Stateful ハンドル抽象
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```rust
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pub struct FileStat {
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pub is_file: bool,
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pub is_dir: bool,
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pub size: u64,
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}
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pub trait FileIo: Send + Sync {
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fn caps(&self) -> FileCaps;
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fn open(&self, path: &str) -> FileResult<()>;
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fn read(&self) -> FileResult<String>;
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fn write(&self, text: &str) -> FileResult<()>;
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fn close(&self) -> FileResult<()>;
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fn as_any(&self) -> &dyn std::any::Any;
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// Phase 114: Metadata operations
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fn exists(&self) -> bool;
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fn stat(&self) -> FileResult<FileStat>;
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fn canonicalize(&self) -> FileResult<String>;
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}
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```
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- **Role**: 現在開いているファイルハンドルに対する操作
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- **State**: あり（open() で path を内部保持）
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- **Usage**: FileHandleBox 経由でアクセス
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### 設計原則
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1. **FsApi = Stateless**: パスを毎回引数で受け取る
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2. **FileIo = Stateful**: open() で path を保持、以降は引数不要
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3. **分離理由**:
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- FsApi: OS レイヤーの直接操作（低レベル）
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- FileIo: ハンドルベースの高レベル API（.hako からアクセス）
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## Ring0FsFileIo/NoFsFileIo の実装詳細
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### Ring0FsFileIo (Default プロファイル)
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```rust
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pub struct Ring0FsFileIo {
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ring0: Arc<Ring0Context>,
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path: RwLock<Option<String>>, // open() で設定
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mode: RwLock<Option<String>>, // "r", "w", "a"
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}
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impl FileIo for Ring0FsFileIo {
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fn exists(&self) -> bool {
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// path が設定されていれば ring0.fs.exists() を呼ぶ
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// path が None なら false
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}
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fn stat(&self) -> FileResult<FileStat> {
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// path が設定されていれば ring0.fs.metadata() を呼ぶ
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// FileStat に変換して返す
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}
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fn canonicalize(&self) -> FileResult<String> {
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// path が設定されていれば ring0.fs.canonicalize() を呼ぶ
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// PathBuf を String に変換して返す
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}
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}
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```
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### NoFsFileIo (NoFs プロファイル)
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```rust
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pub struct NoFsFileIo;
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impl FileIo for NoFsFileIo {
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fn exists(&self) -> bool {
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// NoFs プロファイルでは常に false
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false
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}
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fn stat(&self) -> FileResult<FileStat> {
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// Unsupported エラーを返す
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|
Err(FileError::Unsupported("..."))
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|
}
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fn canonicalize(&self) -> FileResult<String> {
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|
// Unsupported エラーを返す
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Err(FileError::Unsupported("..."))
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}
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}
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```
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## FileHandleBox の metadata_internal() 統一設計
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### Before Phase 114
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```rust
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// Ring0FsFileIo.metadata() を直接ダウンキャスト
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fn metadata_internal(&self) -> Result<FsMetadata, String> {
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self.io.as_ref()
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.ok_or_else(|| "FileHandleBox not open".to_string())?
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.as_any()
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.downcast_ref::<Ring0FsFileIo>()
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.ok_or_else(|| "FileIo is not Ring0FsFileIo".to_string())?
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.metadata() // Ring0FsFileIo 専用メソッド
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}
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```
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**問題点**:
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- Ring0FsFileIo 依存（downcast 必要）
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- FileIo trait を経由していない
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- NoFsFileIo では動作しない
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### After Phase 114
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```rust
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// FileIo::stat() を使用（trait 経由）
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fn metadata_internal(&self) -> Result<FileStat, String> {
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let io = self.io.as_ref()
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.ok_or_else(|| "FileHandleBox is not open".to_string())?;
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io.stat() // FileIo trait 経由
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.map_err(|e| format!("Metadata failed: {}", e))
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}
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// 他のメソッドも metadata_internal() の上に統一
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fn size(&self) -> Result<u64, String> {
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self.metadata_internal().map(|meta| meta.size)
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}
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fn is_file(&self) -> Result<bool, String> {
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self.metadata_internal().map(|meta| meta.is_file)
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}
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fn is_dir(&self) -> Result<bool, String> {
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self.metadata_internal().map(|meta| meta.is_dir)
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}
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```
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**改善点**:
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- FileIo trait 経由で統一
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- downcast 不要
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- NoFsFileIo でも正しくエラーを返す
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## Profile 別動作
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### Default プロファイル（Ring0FsFileIo）
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| メソッド | 動作 |
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|---------|------|
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| `exists()` | ファイルが存在すれば `true`、存在しないか path 未設定なら `false` |
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| `stat()` | `FileStat { is_file, is_dir, size }` を返す。path 未設定なら `Err` |
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| `canonicalize()` | 絶対パスを返す。path 未設定なら `Err` |
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### NoFs プロファイル（NoFsFileIo）
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| メソッド | 動作 |
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|---------|------|
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| `exists()` | 常に `false` |
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| `stat()` | `Err(FileError::Unsupported("..."))` |
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| `canonicalize()` | `Err(FileError::Unsupported("..."))` |
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## テスト結果
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### Ring0FsFileIo テスト（Default プロファイル）
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✅ test_ring0_fs_fileio_stat_default_profile
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✅ test_ring0_fs_fileio_exists_default_profile
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✅ test_ring0_fs_fileio_canonicalize_default_profile
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✅ test_ring0_fs_fileio_stat_without_open
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✅ test_ring0_fs_fileio_canonicalize_without_open
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```
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### NoFsFileIo テスト
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✅ test_nofs_fileio_exists (常に false)
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✅ test_nofs_fileio_stat_error (Unsupported エラー)
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✅ test_nofs_fileio_canonicalize_error (Unsupported エラー)
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```
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### FileHandleBox テスト
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✅ test_filehandlebox_metadata_internal_default (stat() 経由で FileStat 取得)
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✅ test_filehandlebox_metadata_internal_not_open (エラー確認)
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✅ test_filehandlebox_ny_size_uses_stat (ny_size() が stat() 経由)
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✅ test_filehandlebox_exists_uses_fileio (exists() が FileIo::exists() 経由)
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✅ test_filehandlebox_is_file_is_dir_via_stat (is_file/is_dir が stat() 経由)
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## 実装成果
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### 統計
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- **修正ファイル**: 4ファイル
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- `src/boxes/file/provider.rs`
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- `src/providers/ring1/file/ring0_fs_fileio.rs`
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- `src/providers/ring1/file/nofs_fileio.rs`
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- `src/boxes/file/handle_box.rs`
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- `src/providers/ring1/file/core_ro.rs`
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- **追加行**: 約 +150 行
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- **削除行**: 約 -20 行
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- **新規テスト**: 11個
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### 技術的成果
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1. **FileIo trait 拡張**: exists/stat/canonicalize 正式追加
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2. **統一設計**: FileHandleBox 内部が metadata_internal() に統一
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3. **Profile 対応**: Default/NoFs 両プロファイルで正しく動作
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4. **後方互換性**: .hako 側 API は変更なし（内部実装のみ統一）
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## 次のステップ
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- **Phase 115**: PathBox 実装（パス操作専用Box）
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- **Phase 116**: ディレクトリ操作（mkdir/rmdir/readdir）
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## 関連ドキュメント
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- [core_boxes_design.md](./core_boxes_design.md) - FileHandleBox 設計
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- [ring0-inventory.md](./ring0-inventory.md) - Ring0 機能一覧
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- [Phase 113 実装](./phase113_filehandlebox_api.md) - Nyash API 公開
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