104 lines
5.4 KiB
Markdown
104 lines
5.4 KiB
Markdown
|
# Nyash VM 実行基盤ガイド
|
|||
|
|
|
|||
|
|
最終更新: 2025-08-21（Phase 9.78 系対応）
|
|||
|
|
|
|||
|
|
本書は Nyash の VM バックエンド（MIR 実行機構）と、その周辺の実装・拡張ポイントをまとめた開発者向けドキュメントです。
|
|||
|
|
|
|||
|
|
## 全体像
|
|||
|
|
- 入力: `MirModule`（`mir::MirCompiler` が AST から生成）
|
|||
|
|
- 実行: `backend::vm::VM`
|
|||
|
|
- `execute_module` → `execute_function` → 命令列を逐次 `execute_instruction`
|
|||
|
|
- ランタイム DI: `NyashRuntime`
|
|||
|
|
- `box_registry`（統一 BoxFactory 経由の生成）
|
|||
|
|
- `box_declarations`（ユーザー定義 Box の宣言）
|
|||
|
|
- ライフサイクル: `ScopeTracker` により関数入退出で `fini()` を呼ぶ
|
|||
|
|
|
|||
|
|
## 主要ファイル
|
|||
|
|
- `src/backend/vm.rs` … VM 本体（命令ディスパッチ、Call/BoxCall、NewBox ほか）
|
|||
|
|
- `src/mir/*` … MIR 命令定義・Builder・Function/Module 管理
|
|||
|
|
- `src/runtime/nyash_runtime.rs` … ランタイムコンテナ（DI 受け皿）
|
|||
|
|
- `src/box_factory/*` … Builtin/User/Plugin の各 Factory 実装
|
|||
|
|
- `src/runtime/plugin_loader_v2.rs` … BID-FFI v2 ローダ（ExternCall/Plugin 呼び出し）
|
|||
|
|
|
|||
|
|
## 実行フロー（概略）
|
|||
|
|
1) Nyash コード → Parser → AST → `MirCompiler` で `MirModule` を生成
|
|||
|
|
2) `VM::with_runtime(runtime)` で実行（`execute_module`）
|
|||
|
|
3) 命令ごとに処理:
|
|||
|
|
- `Const/Load/Store/BinOp/...` など基本命令
|
|||
|
|
- `NewBox`: 統一レジストリ経由で Box 生成
|
|||
|
|
- `Call`: `"{Box}.{method}/{N}"` の関数名で MIR 関数呼び出し
|
|||
|
|
- `BoxCall`: Box の種類で分岐（ユーザー定義/ビルトイン/プラグイン）
|
|||
|
|
- `ExternCall`: `env.console`/`env.canvas` 等をローダへ委譲
|
|||
|
|
|
|||
|
|
## Box 生成と種別
|
|||
|
|
- 生成パス（`NewBox`）は `NyashRuntime::box_registry` が担当
|
|||
|
|
- Builtin: `BuiltinBoxFactory` が直接生成
|
|||
|
|
- User-defined: `UserDefinedBoxFactory` → `InstanceBox`
|
|||
|
|
- Plugin: プラグイン設定（`nyash.toml`）に従い BID-FFI で `PluginBoxV2`
|
|||
|
|
|
|||
|
|
## birth/メソッドの関数化（MIR）
|
|||
|
|
- Lowering ポリシー: AST の `new` は `NewBox` に続けて `BoxCall("birth")` を自動挿入
|
|||
|
|
- Box 宣言の `birth/N` と通常メソッド `method/N` は `"{Box}.{name}/{N}"` の MIR 関数に関数化
|
|||
|
|
- 命名例: `Person.birth/1`, `Person.greet/0`
|
|||
|
|
- 引数: `me` が `%0`、ユーザー引数が `%1..N`（`me` は `MirType::Box(BoxName)`）
|
|||
|
|
- 戻り値型: 明示の `return <expr>` があれば `Unknown`、なければ `Void`（軽量推定）
|
|||
|
|
- `VM` の呼び出し
|
|||
|
|
- `Call` 命令: 関数名（`Const(String)`）を解決 → `call_function_by_name`
|
|||
|
|
- `BoxCall` 命令: 下記の種類分岐に委譲
|
|||
|
|
|
|||
|
|
## BoxCall の種類分岐
|
|||
|
|
- ユーザー定義 Box（`InstanceBox`）
|
|||
|
|
- `BoxCall("birth")`: `"{Box}.birth/{argc}"` を `Call` 等価で実行
|
|||
|
|
- 通常メソッド: `"{Box}.{method}/{argc}"` を `Call` 等価で実行
|
|||
|
|
- プラグイン Box（`PluginBoxV2`）
|
|||
|
|
- `PluginLoaderV2::invoke_instance_method(box_type, method, instance_id, args)` を呼び出し
|
|||
|
|
- 引数/戻り値は最小 TLV でやり取り（タグ: 1=Int64, 2=String, 3=Bool）
|
|||
|
|
- 戻り値なしは `void` 扱い
|
|||
|
|
- ビルトイン Box
|
|||
|
|
- 現状は VM 内の簡易ディスパッチ（`String/Integer/Array/Math` を中心にサポート）
|
|||
|
|
- 将来はビルトインも MIR 関数へ寄せる計画
|
|||
|
|
|
|||
|
|
## ExternCall（ホスト機能）
|
|||
|
|
- `env.console.log`, `env.canvas.*` などを `PluginLoaderV2::extern_call` に委譲
|
|||
|
|
- いまは最小実装（ログ出力・スタブ）。将来は BID-FFI 由来の外部機能にも接続予定
|
|||
|
|
|
|||
|
|
## ライフサイクル管理（ScopeTracker）
|
|||
|
|
- `VM` は関数入退出で `push_scope()/pop_scope()` を実行
|
|||
|
|
- 退出時に登録 Box を `fini()`（`InstanceBox`/`PluginBoxV2`）
|
|||
|
|
- Interpreter でも同思想で `restore_local_vars()` にて `fini()` 呼び出し
|
|||
|
|
|
|||
|
|
## ランタイム DI（依存注入）
|
|||
|
|
- `NyashRuntime`
|
|||
|
|
- `box_declarations`: AST から収集（Box 宣言）
|
|||
|
|
- `box_registry`: Builtin/User/Plugin の順で探索・生成
|
|||
|
|
- Runner（CLI 実行）
|
|||
|
|
- AST パース後、Box 宣言を `runtime.box_declarations` へ登録
|
|||
|
|
- `UserDefinedBoxFactory` をレジストリに注入 → VM を `with_runtime(runtime)` で起動
|
|||
|
|
|
|||
|
|
## 最適化
|
|||
|
|
- 置換: `new X(...).m(...)` → 直接 `Call("X.m/N", me+args)` に最適化
|
|||
|
|
- 拡張余地: 変数へ束縛してからの `.m()` も静的に決まる範囲で `Call` 化可能
|
|||
|
|
- 戻り値型: 軽量推定。将来は `MirType` 推論/注釈の強化
|
|||
|
|
|
|||
|
|
## 制約と今後
|
|||
|
|
- ビルトインのメソッドはまだ簡易ディスパッチ（MIR 関数化は未）
|
|||
|
|
- プラグインの TLV は最小型（Int/String/Bool）のみ。拡張予定
|
|||
|
|
- 例外（throw/catch）は簡易扱い（将来の unwind/handler 連携は別設計）
|
|||
|
|
|
|||
|
|
## テスト
|
|||
|
|
- 単体/E2E（抜粋）: `src/backend/vm.rs` の `#[cfg(test)]`
|
|||
|
|
- `test_vm_user_box_birth_and_method` … `new Person("Alice").greet()` → "Hello, Alice"
|
|||
|
|
- `test_vm_user_box_var_then_method` … 変数に束縛→メソッド→戻り値（11）
|
|||
|
|
- `test_vm_extern_console_log` … ExternCall の void 確認
|
|||
|
|
- 実行例
|
|||
|
|
- `cargo test -j32`（plugins 機能や環境依存に注意）
|
|||
|
|
|
|||
|
|
## 実行（参考）
|
|||
|
|
- VMルート実行（Runner 経由）
|
|||
|
|
- `nyash --backend vm your_file.nyash`
|
|||
|
|
- WASM（ブラウザ）
|
|||
|
|
- plugins は無効。ExternCall はスタブ。MIR 関数はそのまま再利用される設計
|
|||
|
|
|
|||
|
|
---
|
|||
|
|
開発ポリシー: 小さく安全に最適化 → MIR/VM の共有ロジックを増やす → Extern/Plugin を段階統合 → WASM/LLVM/JIT へ横展開。
|