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# 論文D: Box理論によるSSA構築の革命的簡略化
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- タイトル(案): Box-Based SSA Construction: A Practical Solution to LLVM Backend Complexity
- 副題: From 650 Lines of Struggle to 100 Lines of Clarity
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- 略称: Nyash SSA Paper
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- ステータス: 執筆中(実装経験と新解法を基に)
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## 要旨
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Box指向言語NyashのLLVMバックエンドにおけるSSA( Static Single Assignment) 形式構築の実践的課題と、その革命的な解決策を提示する。従来の複雑なPHI配置、dominance管理、型変換処理に苦闘した650行の実装を、「箱理論」という新しいメンタルモデルにより100行まで簡略化。実装の複雑さを85%削減し、デバッグ時間を90%短縮した実例を通じて、理論と実装のギャップを埋める新しいアプローチを示す。
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## 位置づけ
- **論文A( MIR14) **: 箱理論とMIR設計( 哲学→実装)
- **論文B( Nyash) **: 言語設計と実行モデル
- **論文D( 本稿) **: SSA構築の実践的アルゴリズム ← ここ
- **論文E( LoopForm) **: 制御フロー正規化の革新
## 主要貢献
1. **PHI配置の実践的課題**
- 複雑な制御フローでのdominance違反
- Box( i64 handle) とptr型の混在問題
- 未定義値とゼロ合成の設計判断
2. **BuilderCursor設計**
- 終端後挿入の構造的防止
- with_blockによる位置管理の分離
- closed状態の明示的追跡
3. **Sealed SSAの段階的導入**
- block_end_valuesによるスナップショット
- pred/succ関係の正規化
- 段階的なPHI配線戦略
## 実装からの教訓
### 1. 実際に遭遇した問題
- `dep_tree_min_string.nyash` での複雑なループ構造
- 文字列処理での頻繁な型変換( handle↔ptr)
- esc_json関数での深いネスト制御フロー
### 2. 解決アプローチ
- 環境変数によるデバッグ制御( NYASH_LLVM_TRACE_PHI)
- 段階的なsealed SSA導入( NYASH_LLVM_PHI_SEALED)
- ゼロ値合成による安全なフォールバック
### 3. 未解決課題
- 完全なdominance保証の実現
- 最適なPHI最小化アルゴリズム
- LoopFormとの統合戦略
## 章構成(案)
1. **Introduction** : Box言語でのSSA構築の特殊性
2. **Background** : SSA形式とLLVM IRの基礎
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3. **Current Struggles** : 650行の実装での苦闘
- PHI配線の複雑さ
- 型混在とdominance違反
- デバッグの困難さ
4. **Box Theory** : 革命的な解決策
- 基本概念:基本ブロック=箱
- PHIの簡略化
- 100行での実装
5. **Implementation** : 箱理論の実装詳細
- コード比較( Before/After)
- 具体例での適用
6. **Integration with LoopForm** : 制御フローとの統合
7. **Evaluation** : 実プログラムでの評価
- コード量削減( 85%)
- デバッグ時間短縮( 90%)
8. **Related Work** : 他言語のSSA構築との比較
9. **Conclusion** : シンプルさの勝利
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## 実験データ
- 対象プログラム: `dep_tree_min_string.nyash`
- メトリクス: PHI数、ゼロ合成回数、verifyエラー率
- 比較: sealed ON/OFF、LoopForm有無
## 関連ファイル
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- 苦闘の記録: `current-struggles.md`
- 箱理論解決策: `box-theory-solution.md`
- 技術詳細: `technical-details.md`
- 実装(旧): `src/backend/llvm_legacy/compiler/codegen/`
- 実装(新): `src/llvm_py/` ( Python版、箱理論適用)
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- テスト: `apps/selfhost/tools/dep_tree_min_string.nyash`
- ログ: PHI配線トレース、dominance違反箇所
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## 主要な成果
- **コード削減**: 650行 → 100行( 85%削減)
- **デバッグ時間**: 50分 → 5分( 90%短縮)
- **エラー率**: 頻繁 → ほぼゼロ
- **理解容易性**: 1日で習得可能
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*Note: この論文は現在進行中のLLVM実装の苦闘と、その革命的な解決から生まれた実践的研究である。*