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# Phase 200-A: ConditionEnv 拡張インフラ（型と箱のみ）
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**Date**: 2025-12-09
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**Status**: Ready for Implementation
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**Prerequisite**: Phase 197 complete
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## 目的
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**ConditionEnv を壊さずに、関数スコープの "実質定数" ローカル（例: `local digits = "0123456789"`）を安全に扱う基盤を作る。**
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**このフェーズでは**:
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- ✅ 型と解析箱だけを導入
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- ✅ 既存ループの挙動は変えない
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- ❌ 具体ループ（`_parse_number` / `_atoi` 等）にはまだ手を出さない
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**設計原則**:
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- ConditionEnv の「芯」（= boundary に載ったものだけを見る）を保持
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- 2-tier 設計（ConditionEnv / LoopBodyLocalEnv）は維持
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- 新しい箱は「関数スコープの実質定数」を捕捉するレイヤーとして追加
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## アーキテクチャ概要
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### 現在の設計（Phase 193 まで）
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┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
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│ ConditionEnv │
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│ - LoopParam (i, len, etc.) │
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│ - OuterLocal (function params: s, pos) │
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│ - LoopBodyLocal (body-local vars: ch, digit) │
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└─────────────────────────────────────────────────────────┘
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↓
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┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
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│ JoinInlineBoundary │
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│ - join_inputs / host_inputs │
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│ - condition_bindings │
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│ - exit_bindings │
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└─────────────────────────────────────────────────────────┘
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**問題**: `digits` のような「関数スコープで宣言され、ループ内で不変なローカル」が捕捉できない
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### 新設計（Phase 200+）
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┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
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│ FunctionScopeCaptureAnalyzer │
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│ - 関数スコープの "実質定数" を検出 │
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│ - CapturedEnv を生成 │
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└─────────────────────────────────────────────────────────┘
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↓
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┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
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│ CapturedEnv │
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│ - CapturedVar[] { name, host_id, is_immutable } │
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└─────────────────────────────────────────────────────────┘
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↓
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┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
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│ ConditionEnvBuilder v2 │
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│ - LoopParam + CapturedEnv → ConditionEnv に合成 │
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└─────────────────────────────────────────────────────────┘
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↓
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┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
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│ JoinInlineBoundary (拡張) │
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│ - ParamRole: LoopParam / Condition / Carrier / Expr │
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│ - CapturedEnv の変数も condition_bindings に載せる │
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└─────────────────────────────────────────────────────────┘
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```
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## Task 200-A-1: CapturedVar / CapturedEnv 型の導入
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### 目標
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関数スコープの「実質定数」を表現する型を定義する。
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### ファイル
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**新規**: `src/mir/loop_pattern_detection/function_scope_capture.rs`
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### 実装内容
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```rust
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//! Phase 200-A: Function scope capture infrastructure
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//!
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//! This module provides types for capturing function-scoped variables
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//! that are effectively immutable within a loop context.
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/// A variable captured from function scope for use in loop conditions.
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///
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/// Example: `local digits = "0123456789"` in JsonParser._atoi()
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#[derive(Debug, Clone)]
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pub struct CapturedVar {
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/// Variable name (e.g., "digits", "table")
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pub name: String,
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/// MIR ValueId of the original definition
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pub host_id: ValueId,
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/// Whether this variable is never reassigned in the function
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pub is_immutable: bool,
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}
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/// Environment containing function-scoped captured variables.
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///
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/// Phase 200-A: Type definition only, not yet integrated with ConditionEnv.
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#[derive(Debug, Clone, Default)]
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pub struct CapturedEnv {
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pub vars: Vec<CapturedVar>,
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}
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impl CapturedEnv {
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pub fn new() -> Self {
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Self { vars: Vec::new() }
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}
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pub fn is_empty(&self) -> bool {
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self.vars.is_empty()
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}
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pub fn add_var(&mut self, var: CapturedVar) {
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self.vars.push(var);
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}
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/// Look up a captured variable by name
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pub fn get(&self, name: &str) -> Option<&CapturedVar> {
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self.vars.iter().find(|v| v.name == name)
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}
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}
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### テスト
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```rust
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#[cfg(test)]
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mod tests {
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use super::*;
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use crate::mir::ValueId;
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#[test]
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fn test_captured_env_empty() {
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let env = CapturedEnv::new();
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assert!(env.is_empty());
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assert!(env.get("digits").is_none());
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}
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#[test]
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fn test_captured_env_add_and_get() {
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let mut env = CapturedEnv::new();
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env.add_var(CapturedVar {
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name: "digits".to_string(),
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host_id: ValueId(42),
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is_immutable: true,
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});
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assert!(!env.is_empty());
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let var = env.get("digits").unwrap();
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assert_eq!(var.name, "digits");
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assert_eq!(var.host_id, ValueId(42));
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assert!(var.is_immutable);
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}
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}
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```
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### 成果物
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- [x] `CapturedVar` 構造体定義
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- [x] `CapturedEnv` 構造体定義
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- [x] 基本的なアクセサメソッド
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- [x] Unit tests (2件)
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## Task 200-A-2: FunctionScopeCaptureAnalyzer スケルトン
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### 目標
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関数スコープの実質定数を検出する解析関数の枠を作る。
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### ファイル
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同じ `function_scope_capture.rs` に追加
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### 実装内容
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```rust
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/// Analyzes function-scoped variables that can be safely captured for loop conditions.
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///
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/// # Phase 200-A Status
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/// Currently returns empty CapturedEnv (skeleton implementation).
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/// Actual capture detection will be implemented in Phase 200-B.
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///
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/// # Future Detection Criteria (Phase 200-B+)
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/// - Variable is declared before the loop
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/// - Variable is never reassigned within the function
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/// - Variable is referenced in loop condition or body
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pub fn analyze_captured_vars(
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_fn_body: &[Stmt],
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_loop_ast: &Stmt,
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_scope: &LoopScopeShape,
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) -> CapturedEnv {
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// Phase 200-A: Skeleton implementation
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// TODO(Phase 200-B): Implement actual capture detection
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//
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// Detection algorithm:
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// 1. Find all `local` declarations before the loop
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// 2. Check if each is never reassigned (is_immutable = true)
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// 3. Check if referenced in loop condition/body
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// 4. Exclude loop parameters and body-local variables
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CapturedEnv::new()
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}
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```
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### 設計メモ
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**Phase 200-B で実装する検出アルゴリズム**:
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1. ループの前にある `local` 宣言を全て収集
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2. 関数全体で再代入されていないかチェック（`is_immutable`）
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3. ループ条件/本体で参照されているかチェック
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4. LoopParam / LoopBodyLocal は除外（既に ConditionEnv で扱われている）
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### 成果物
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- [x] `analyze_captured_vars` 関数シグネチャ
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- [x] ドキュメントコメント（将来の検出基準を記載）
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- [x] 空実装（Phase 200-B で中身を実装）
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## Task 200-A-3: ConditionEnvBuilder v2 入口
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### 目標
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将来 CapturedEnv を受け取るフックだけ用意する。
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### ファイル
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`src/mir/join_ir/lowering/condition_env_builder.rs` または既存の ConditionEnv 関連ファイル
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### 実装内容
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```rust
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/// Build ConditionEnv with optional captured variables.
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///
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/// # Phase 200-A Status
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/// Currently ignores `captured` parameter and calls existing implementation.
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/// Integration with CapturedEnv will be implemented in Phase 200-B.
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///
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/// # Future Behavior (Phase 200-B+)
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/// - Add captured variables to condition_bindings
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/// - Generate Copy instructions for captured vars in entry block
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/// - Track captured vars separately from loop params
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pub fn build_condition_env_with_captures(
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loop_params: &[ParamInfo],
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_captured: &CapturedEnv,
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boundary: &mut JoinInlineBoundaryBuilder,
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) -> ConditionEnv {
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// Phase 200-A: Delegate to existing implementation
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// TODO(Phase 200-B): Integrate captured vars into ConditionEnv
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//
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// Integration steps:
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// 1. For each captured var, add to boundary.condition_bindings
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// 2. Mark as ParamRole::Condition (not Carrier or LoopParam)
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// 3. Ensure captured vars are NOT included in exit_bindings
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build_condition_env_from_params(loop_params, boundary)
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}
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```
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### 成果物
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- [x] `build_condition_env_with_captures` 関数（既存実装に委譲）
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- [x] ドキュメントコメント（Phase 200-B の統合手順を記載）
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## Task 200-A-4: ParamRole enum 追加
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### 目標
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JoinInlineBoundary のパラメータ役割を明示的に区別する。
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### ファイル
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`src/mir/join_ir/lowering/inline_boundary.rs` または関連ファイル
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### 実装内容
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```rust
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/// Role of a parameter in JoinIR lowering.
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///
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/// # Invariants
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/// - **LoopParam**: Participates in header PHI, updated in loop body
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/// - **Condition**: Used in condition only, NOT in header PHI, NOT in ExitLine
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/// - **Carrier**: Updated in loop body, participates in header PHI and ExitLine
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|
/// - **ExprResult**: Return value of the loop expression, handled by exit_phi_builder
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#[derive(Debug, Clone, Copy, PartialEq, Eq)]
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pub enum ParamRole {
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/// Loop iteration variable (e.g., `i` in `loop(i < len)`)
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LoopParam,
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/// Condition-only parameter (e.g., `digits` in `digits.indexOf(ch)`)
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|
/// NOT included in header PHI or ExitLine
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Condition,
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/// State carried across iterations (e.g., `sum`, `count`)
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|
|
Carrier,
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/// Expression result returned by the loop
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|
|
ExprResult,
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|||
|
|
}
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impl JoinInlineBoundaryBuilder {
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|
/// Add a parameter with explicit role.
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|
|
///
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/// # Phase 200-A Status
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/// Currently stores role but does not use it for routing.
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/// Role-based routing will be implemented in Phase 200-B.
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pub fn add_param_with_role(&mut self, name: &str, host_id: ValueId, role: ParamRole) {
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// Phase 200-A: Store role for future use
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// TODO(Phase 200-B): Route based on role
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//
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// Routing rules:
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// - LoopParam: join_inputs + host_inputs
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// - Condition: condition_bindings only (no PHI, no ExitLine)
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// - Carrier: join_inputs + host_inputs + exit_bindings
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// - ExprResult: handled by exit_phi_builder
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match role {
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ParamRole::LoopParam | ParamRole::Carrier => {
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// Existing behavior: add to join_inputs
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self.add_input(name, host_id);
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|
}
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|
ParamRole::Condition => {
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|
|
// Phase 200-A: Just log for now
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|
|
// TODO(Phase 200-B): Add to condition_bindings without PHI
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|
}
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|
ParamRole::ExprResult => {
|
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|
|
// Handled separately by set_expr_result
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|
|
}
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|||
|
|
}
|
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|
|
}
|
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|
|
}
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```
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### 不変条件（joinir-architecture-overview.md に追記）
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```markdown
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9. **ParamRole の不変条件**
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- **Condition 役のパラメータは「PHI dst にしてはいけない」**
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- 理由: 条件専用変数はループ内で更新されない
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- 例: `digits` は header PHI に参加しない
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|
- **Condition 役のパラメータは「ExitLine の対象にも入れない」**
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|
- 理由: 条件専用変数はループ外で使われない（ループ内でのみ参照）
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|
- 例: `digits.indexOf(ch)` の結果は exit_bindings に載らない
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```
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|
### 成果物
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|
- [x] `ParamRole` enum 定義
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|
- [x] `add_param_with_role` メソッド（スケルトン）
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|
- [x] 不変条件のドキュメント
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## Task 200-A-5: ドキュメント更新
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### 1. joinir-architecture-overview.md
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**Section 2.3 (Boundary / Carrier ライン) に追記**:
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|
- **FunctionScopeCaptureAnalyzer / CapturedEnv** (Phase 200-A)
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- ファイル: `src/mir/loop_pattern_detection/function_scope_capture.rs`
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- 責務:
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- 関数スコープで宣言され、ループ内で不変な変数を検出
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- CapturedVar: { name, host_id, is_immutable }
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- CapturedEnv: 検出された変数のコレクション
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- **Phase 200-A**: 型と空実装のみ（中身は Phase 200-B で実装）
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- **ParamRole enum** (Phase 200-A)
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- ファイル: `src/mir/join_ir/lowering/inline_boundary.rs`
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- 責務:
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- JoinInlineBoundary のパラメータ役割を明示的に区別
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- LoopParam / Condition / Carrier / ExprResult
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- **Phase 200-A**: enum 定義のみ（ルーティングは Phase 200-B で実装）
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**Section 1 (不変条件) に追記**:
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9. **ParamRole の不変条件**
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- Condition 役のパラメータは「PHI dst にしてはいけない」
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- Condition 役のパラメータは「ExitLine の対象にも入れない」
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- 理由: 条件専用変数はループ内で更新されず、ループ外で使われない
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### 2. CURRENT_TASK.md
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**Phase 200-A セクション追加**:
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- [x] **Phase 200-A: ConditionEnv 拡張インフラ（型と箱のみ）** ✅ (完了: 2025-12-XX)
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- **目的**: ConditionEnv を壊さずに関数スコープ "実質定数" を扱う基盤
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- **実装内容**:
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- 200-A-1: CapturedVar / CapturedEnv 型導入 ✅
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- 200-A-2: FunctionScopeCaptureAnalyzer スケルトン ✅
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- 200-A-3: ConditionEnvBuilder v2 入口 ✅
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- 200-A-4: ParamRole enum 追加 ✅
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- 200-A-5: ドキュメント更新 ✅
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- **スコープ**: Infra only / Integration pending
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- **成果**:
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- 型と箱の定義完了 ✅
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- 既存ループの挙動変更なし ✅
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- Phase 200-B への準備完了 ✅
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- **次フェーズ**: Phase 200-B（digits 系ループへの適用）
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## 成功基準
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- [x] `CapturedVar` / `CapturedEnv` 型が定義されている
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- [x] `analyze_captured_vars` 関数スケルトンが存在する
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- [x] `build_condition_env_with_captures` 入口が存在する
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- [x] `ParamRole` enum が定義されている
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- [x] 既存テストが全て PASS（退行なし）
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- [x] ドキュメント更新（overview + CURRENT_TASK）
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## 設計原則（Phase 200-A）
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1. **Infra only**: 型と箱の定義のみ、具体ループへの適用は Phase 200-B
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2. **既存挙動維持**: 現在のループは全く同じように動作する
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3. **箱化原則**: 新しい責務は新しい箱（FunctionScopeCaptureAnalyzer）に集約
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4. **ドキュメント駆動**: 将来の実装方針をコメントとして残す
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## 関連ファイル
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### 新規作成
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- `src/mir/loop_pattern_detection/function_scope_capture.rs`
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### 修正対象
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- `src/mir/loop_pattern_detection/mod.rs`（モジュール追加）
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- `src/mir/join_ir/lowering/condition_env_builder.rs`（v2 入口）
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- `src/mir/join_ir/lowering/inline_boundary.rs`（ParamRole）
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### ドキュメント
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- `docs/development/current/main/joinir-architecture-overview.md`
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- `CURRENT_TASK.md`
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