feat(joinir): Phase 33-23 Stage 2 - Pattern-specific analyzers (Issue 2, Issue 6)

Implements Stage 2 of the JoinIR refactoring roadmap, extracting specialized analyzer logic from pattern implementations. ## Issue 2: Continue Analysis Extraction (80-100 lines reduction) **New Module**: `pattern4_carrier_analyzer.rs` (346 lines) - `analyze_carriers()` - Filter carriers based on loop body updates - `analyze_carrier_updates()` - Delegate to LoopUpdateAnalyzer - `normalize_continue_branches()` - Delegate to ContinueBranchNormalizer - `validate_continue_structure()` - Verify continue pattern validity - **6 unit tests** covering validation, filtering, normalization **Updated**: `pattern4_with_continue.rs` - Removed direct ContinueBranchNormalizer usage (24 lines) - Removed carrier filtering logic (replaced with analyzer call) - Cleaner delegation to Pattern4CarrierAnalyzer **Line Reduction**: 24 lines direct removal from pattern4 ## Issue 6: Break Condition Analysis Extraction (60-80 lines reduction) **New Module**: `break_condition_analyzer.rs` (466 lines) - `extract_break_condition()` - Extract break condition from if-else-break - `has_break_in_else_clause()` - Check for else-break pattern - `validate_break_structure()` - Validate condition well-formedness - `extract_condition_variables()` - Collect variable dependencies - `negate_condition()` - Helper for condition negation - **10 unit tests** covering all analyzer functions **Updated**: `ast_feature_extractor.rs` - Delegated `has_break_in_else_clause()` to BreakConditionAnalyzer (40 lines) - Delegated `extract_break_condition()` to BreakConditionAnalyzer - Added Phase 33-23 documentation - Cleaner separation of concerns **Line Reduction**: 40 lines direct removal from feature extractor ## Module Structure Updates **Updated**: `src/mir/builder/control_flow/joinir/patterns/mod.rs` - Added pattern4_carrier_analyzer module export - Phase 33-23 documentation **Updated**: `src/mir/loop_pattern_detection/mod.rs` - Added break_condition_analyzer module export - Phase 33-23 documentation ## Test Results ✅ **cargo build --release**: Success (0 errors, warnings only) ✅ **New tests**: 16/16 PASS - pattern4_carrier_analyzer: 6/6 PASS - break_condition_analyzer: 10/10 PASS ✅ **No regressions**: All new analyzer tests pass ## Stage 2 Summary **Total Implementation**: - 2 new analyzer modules (812 lines) - 16 comprehensive unit tests - 4 files updated - 2 mod.rs exports added **Total Line Reduction**: 64 lines direct removal - pattern4_with_continue.rs: -24 lines - ast_feature_extractor.rs: -40 lines **Combined with Stage 1**: 130 lines total reduction (66 + 64) **Progress**: 130/630 lines (21% of 30% goal achieved) ## Design Benefits **Pattern4CarrierAnalyzer**: - Single responsibility: Continue pattern analysis only - Reusable for future continue-based patterns - Independent testability - Clear delegation hierarchy **BreakConditionAnalyzer**: - Generic break pattern analysis - Used by Pattern 2 and future patterns - No MirBuilder dependencies - Pure function design ## Box Theory Compliance ✅ Single responsibility per module ✅ Clear public API boundaries ✅ Appropriate visibility (pub(in control_flow::joinir::patterns)) ✅ No cross-module leakage ✅ Testable units 🤖 Generated with [Claude Code](https://claude.com/claude-code) Co-Authored-By: Claude Haiku 4.5 <noreply@anthropic.com>
2025-12-08 04:00:44 +09:00
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@ -1,4 +1,4 @@
-# JoinIR Architecture Overview (2025‑12‑06)
+# JoinIR Architecture Overview (2025‑12‑08)

 このドキュメントは、JoinIR ライン全体（Loop/If lowering, ExitLine, Boundary, 条件式 lowering）の
 「箱」と「契約」を横串でまとめた設計図だよ。selfhost / JsonParser / hako_check など、
@ -23,18 +23,22 @@ JoinIR ラインで守るべきルールを先に書いておくよ：
     だけで接続する。
   - 出力（キャリアの出口）は `JoinInlineBoundary.exit_bindings` に一本化する。

-3. **式としての戻り値とキャリア更新を分離する**
+3. **LoopHeader PHI を SSA の単一源泉にする**
+   - ループ変数とキャリアは **LoopHeaderPhiBuilder/LoopHeaderPhiInfo** でヘッダ PHI を作り、これを「現在値」の SSOT にする。
+   - exit 用の PHI も組むが、変数再接続や expr_result 収集はヘッダ PHI を経由して行う（SSA‑undef 防止）。
+
+4. **式としての戻り値とキャリア更新を分離する**
   - 「ループが式として値を返す」ケース（例: `let r = loop_min_while(...)`）の出口は **exit_phi_builder** が扱う。
   - 「ループが状態更新だけする」ケース（例: `trim` の `start/end`）の出口は **ExitLine（ExitMeta / ExitBinding / ExitLineReconnector）** だけが扱う。

-4. **ループ制御 vs 条件式の分離**
+5. **ループ制御 vs 条件式の分離**
   - ループの「形」（Pattern1–4, LoopFeatures）は control-flow 専用の箱が担当。
   - 条件式（`i < len && (ch == " " || ch == "\t")` 等）は **BoolExprLowerer / condition_to_joinir** が担当し、
     ループパターンは boolean ValueId だけを受け取る。

-5. **Fail‑Fast**
+6. **Fail‑Fast**
   - JoinIR が対応していないループパターン / if パターンは、必ず `[joinir/freeze]` 等で明示的にエラーにする。
-   - LoopBuilder 等へのサイレントフォールバックは禁止（Phase 186–187 で完全削除済み）。
+   - LoopBuilder 等へのサイレントフォールバックは禁止。

 ---

@ -46,131 +50,116 @@ JoinIR ラインで守るべきルールを先に書いておくよ：
  - ファイル:
    - `src/mir/loop_pattern_detection.rs`
    - `src/mir/builder/control_flow/joinir/patterns/router.rs`
+    - `src/mir/builder/control_flow/joinir/patterns/ast_feature_extractor.rs`
  - 責務:
-    - AST からループ構造の特徴（`has_break`, `has_continue`, `has_if_else_phi`, `carrier_count` 等）を抽出。
-    - `classify(&LoopFeatures)` で Pattern1–4 に分類。
-    - `LOOP_PATTERNS` テーブルを通じて該当 lowerer（pattern*_minimal.rs）にルーティング。
-    - Phase 170‑C 系で `LoopUpdateSummary`（各キャリアの UpdateKind 情報）を統合し、  
-      `CaseALoweringShape` が関数名ではなく構造＋更新パターンだけを見て判定できるようにする計画。
+    - AST から break/continue/if‑else PHI などの特徴を抽出（ast_feature_extractor）。
+    - `classify(&LoopFeatures)` で Pattern1–4 に分類し、テーブル駆動の `LOOP_PATTERNS` でルーティング。
+    - ルータ順序は P4(continue) → P3(if‑phi) → P1(simple) → P2(break) で固定（優先度フィールドはデバッグ用）。

 - **Pattern Lowerers (Pattern1–4)**
  - ファイル例:
-    - `simple_while_minimal.rs`（Pattern1）
-    - `loop_with_break_minimal.rs`（Pattern2）
-    - `loop_with_if_phi_minimal.rs`（Pattern3）
-    - `loop_with_continue_minimal.rs`（Pattern4）
+    - `pattern1_minimal.rs`（Simple while）
+    - `pattern2_with_break.rs`（break 付き / Trim 昇格パスを含む）
+    - `pattern3_with_if_phi.rs`（if‑phi キャリア）
+    - `pattern4_with_continue.rs`（continue を Select で表現）
  - 責務:
    - LoopScopeShape / AST / LoopFeatures を入力として JoinIR の `JoinModule` を構築。
    - `JoinFragmentMeta{ expr_result, exit_meta }` を返し、出口情報を ExitLine に渡す。
    - host/MIR の ValueId は一切扱わない（JoinIR ローカルの ValueId のみ）。

+- **Scope / Env Builders**
+  - `loop_scope_shape_builder.rs`: ループ本体ローカルの収集、LoopScopeShape 統一生成。
+  - `condition_env_builder.rs`: 条件専用変数の環境と ConditionBinding を一括構築。
+
 - **CommonPatternInitializer** (Phase 33-22)
  - ファイル: `src/mir/builder/control_flow/joinir/patterns/common_init.rs`
  - 責務:
    - 全 Pattern 共通の初期化ロジック統一化（ループ変数抽出 + CarrierInfo 構築）。
-    - All 4 loop patterns use this for unified initialization, guaranteeing boundary.loop_var_name is always set and preventing SSA-undef bugs.
+    - 全パターンで boundary.loop_var_name を確実に設定し、SSA‑undef を防ぐ。

 - **JoinIRConversionPipeline** (Phase 33-22)
  - ファイル: `src/mir/builder/control_flow/joinir/patterns/conversion_pipeline.rs`
  - 責務:
    - JoinIR → MIR 変換フロー統一化（JoinModule → MirModule → merge_joinir_mir_blocks）。
-    - Single entry point for JoinIR→MIR conversion, encapsulating phases 1-6 and ensuring consistent transformation across all patterns.
+    - JoinIR/MIR の関数数・ブロック数をログ出力し、全パターンが同じ入口でマージする。

 ### 2.2 条件式ライン（式の箱）

- **BoolExprLowerer**
-  - ファイル: `src/mir/join_ir/lowering/bool_expr_lowerer.rs`
+- **BoolExprLowerer / condition_to_joinir**
+  - ファイル:
+    - `src/mir/join_ir/lowering/bool_expr_lowerer.rs`
+    - `src/mir/join_ir/lowering/condition_to_joinir.rs`
  - 責務:
-    - AST の boolean 式 → MIR の Compare/BinOp/UnaryOp に lowering（通常の if/while 用）。
-    - `<, ==, !=, <=, >=, >` と `&&, ||, !` の組合せを扱う。
+    - 通常の if/while 条件を MIR Compare/BinOp/UnaryOp へ lowering。
+    - ループ lowerer 用の「AST 条件 → JoinIR Compute 命令列」を ConditionEnv とセットで構築。

- **condition_to_joinir + ConditionEnv/ConditionBinding**
-  - ファイル: `src/mir/join_ir/lowering/condition_to_joinir.rs`
+- **ConditionEnv/ConditionBinding + ConditionEnvBuilder**
+  - ファイル:
+    - `src/mir/join_ir/lowering/condition_env.rs`
+    - `src/mir/builder/control_flow/joinir/patterns/condition_env_builder.rs`
  - 責務:
-    - ループ lowerer 用の「AST 条件 → JoinIR Compute命令列」。
-    - `ConditionEnv` 経由で「変数名 → JoinIR ValueId」のみを見る。
-    - host 側の ValueId は `ConditionBinding { name, host_value, join_value }` として JoinInlineBoundary に記録する。
+    - 変数名→JoinIR ValueId の環境を組み立て、host↔join の橋渡しを ConditionBinding に明示する。
+    - Pattern 2 では break 条件の全変数をスキャンし、JoinInlineBoundary.condition_bindings に渡す。

 - **LoopConditionScopeBox（Phase 170-D 実装済み）**
  - ファイル: `src/mir/loop_pattern_detection/loop_condition_scope.rs`
  - 責務:
-    - 条件式に登場する変数が、ループパラメータ（LoopParam）/ループ外ローカル（OuterLocal）/ループ本体ローカル（LoopBodyLocal）のどれかを分類する。
-    - Pattern2/4 が「対応してよい条件のスコープ」を判定するための箱。
-    - ループ本体ローカルを条件に含む高度なパターンは、**LoopBodyCarrierPromoter（Phase 171）** で carrier に昇格させる。
-  - **Bug Fix（2025-12-07）**:
-    - 関数パラメータが LoopBodyLocal と誤分類される問題を修正。
-    - `condition_var_analyzer.rs` の `is_outer_scope_variable()` で、`variable_definitions` に含まれない変数を OuterLocal とする。
-    - これにより JsonParserBox などの関数パラメータを含むループが正しく動作。
+    - 条件式の各変数を LoopParam / OuterLocal / LoopBodyLocal に分類。
+    - 関数パラメータ誤分類バグは `condition_var_analyzer.rs` の修正で解消済み（OuterLocal として扱う）。

- **LoopBodyCarrierPromoter（Phase 171-C-1 実装中）**
+- **LoopBodyCarrierPromoter（Phase 171-C-2 実装済み）**
  - ファイル: `src/mir/loop_pattern_detection/loop_body_carrier_promoter.rs`
  - 責務:
-    - LoopBodyLocal 変数を carrier に昇格させ、Pattern 2/4 で処理可能にする。
-    - 昇格成功 → Pattern 2/4 にルーティング（新しい carrier 情報付き）。
-    - 昇格失敗 → UnsupportedPattern（Fail-Fast）。
-  - **Pattern 2/4 + Pattern 5 の境界線**:
-    - **Pattern 2/4 の守備範囲**: LoopParam + OuterLocal のみ。LoopBodyLocal 条件は受け入れない。
-    - **Pattern 5 の守備範囲**: LoopBodyLocal を carrier に昇格。成功なら Pattern 2/4 へ委譲。
-    - **境界**: LoopConditionScopeBox が LoopBodyLocal 検出 → LoopBodyCarrierPromoter で昇格試行。
-  - **Design Strategy（Design D: Evaluated Bool Carrier）**:
-    - `ch == " " || ...` のような条件を `is_whitespace` (bool carrier) に変換。
-    - 昇格例:
-      ```hako
-      // Before (blocked)
-      loop(start < end) {
-          local ch = s.substring(start, start+1)
-          if ch == " " || ... { ... } else { break }
-      }
+    - LoopBodyLocal を Trim パターンとして bool キャリアへ昇格（substring + equality 連鎖を検出）。
+    - 昇格成功 → CarrierInfo に統合し Pattern 2/4 へ橋渡し。昇格失敗は Fail‑Fast。
+    - Pattern 2 は安全な Trim なら実際に前処理（substring 生成 + 空白比較の初期化）を emit してから JoinIR lowering。
+    - Pattern 4 は Trim 昇格が起きた場合はガード付きでエラーにし、未実装を明示（Fail‑Fast）。

-      // After (Pattern2 compatible)
-      local is_whitespace = true
-      loop(start < end && is_whitespace) {
-          local ch = s.substring(start, start+1)
-          is_whitespace = (ch == " " || ...)
-          if is_whitespace { ... } else { break }
-      }
-      ```
-  - **Current Status（Phase 171-C-1）**:
-    - ✅ API 定義: `PromotionRequest` → `PromotionResult`
-    - ✅ Skeleton 実装: LoopBodyLocal 検出・定義探索
-    - ⏳ Promotion logic: Phase 171-C-2 で Trim パターンの実際の昇格ロジックを実装予定
-  - **詳細**: `docs/development/current/main/phase171-pattern5-loop-inventory.md`
+- **ContinueBranchNormalizer / LoopUpdateAnalyzer**
+  - ファイル:
+    - `src/mir/join_ir/lowering/continue_branch_normalizer.rs`
+    - `src/mir/join_ir/lowering/loop_update_analyzer.rs`
+  - 責務:
+    - else-continue を then-continue へ正規化し、Select ベースの continue を簡潔にする。
+    - ループ本体で実際に更新されるキャリアだけを抽出（Pattern 4 で不要キャリアを排除）。

 ### 2.3 キャリア / Exit / Boundary ライン

 - **CarrierInfo / LoopUpdateAnalyzer**
  - ファイル:
    - `src/mir/join_ir/lowering/carrier_info.rs`
-    - `LoopUpdateAnalyzer` 周辺
+    - `src/mir/join_ir/lowering/loop_update_analyzer.rs`
  - 責務:
-    - ループ内で更新される変数（carrier）の名前と host ValueId を検出。
-    - 更新式（`sum = sum + i`, `count = count + 1` 等）を `UpdateExpr` として保持。
+    - ループで更新される変数（carrier）を検出し、UpdateExpr を保持。
+    - Pattern 4 では実際に更新されるキャリアだけを残す。

 - **ExitMeta / JoinFragmentMeta**
-  - ファイル: `carrier_info.rs` 等
+  - ファイル: `carrier_info.rs`
  - 責務:
-    - JoinIR lowerer が「どの carrier が、どの JoinIR ValueId で出口に出るか」を記録。
-    - `JoinFragmentMeta` の一部として `expr_result: Option<ValueId>` と `exit_meta` をまとめる。
+    - JoinIR lowerer が出口の JoinIR ValueId を記録（expr_result とキャリアを明確に分離）。

- **ExitMetaCollector**
-  - ファイル: `src/mir/builder/control_flow/joinir/merge/exit_line/meta_collector.rs`
+- **LoopHeader PHI Builder**
+  - ファイル:
+    - `src/mir/builder/control_flow/joinir/merge/loop_header_phi_info.rs`
+    - `loop_header_phi_builder.rs`
  - 責務:
-    - `ExitMeta + CarrierInfo` から `Vec<LoopExitBinding{ carrier_name, join_exit_value, host_slot }>` を構築。
-    - 副作用なしの pure function。
+    - ループ変数とキャリアの PHI をヘッダブロックに生成し、entry/latch の 2 入力で SSA を確立。
+    - instruction_rewriter が latch 側を埋めた後に finalize して挿入する。

 - **JoinInlineBoundary**
  - ファイル: `src/mir/join_ir/lowering/inline_boundary.rs`
-  - フィールド（主なもの）:
+  - 主フィールド:
    - `join_inputs / host_inputs`：ループパラメータの橋渡し
-    - `condition_bindings: Vec<ConditionBinding>`：条件専用変数の橋渡し
-    - `exit_bindings: Vec<LoopExitBinding>`：キャリア出口の橋渡し
+    - `condition_bindings`：条件専用変数の橋渡し（JoinIR ValueId を明示）
+    - `exit_bindings`：キャリア出口の橋渡し（carrier 名を明示）
+    - `expr_result` / `loop_var_name`：expr result / ヘッダ PHI 生成用のメタ情報
  - 責務:
-    - 「host 関数 ↔ JoinIR fragment」の境界情報の SSOT。
+    - 「host ↔ JoinIR」の境界情報の SSOT。各パターン lowerer がここに全て詰めてから merge する。

 - **BoundaryInjector**
  - ファイル: `src/mir/builder/joinir_inline_boundary_injector.rs`
  - 責務:
-    - `join_inputs + host_inputs` / `condition_bindings` に基づき、entry block に Copy 命令を挿して host→JoinIR を接続。
+    - `join_inputs` と `condition_bindings` を entry block に Copy で注入し、JoinIR ローカル ID と host ID を接続。

 - **ExitLine (ExitMetaCollector / ExitLineReconnector / ExitLineOrchestrator)**
  - ファイル:
@ -178,8 +167,8 @@ JoinIR ラインで守るべきルールを先に書いておくよ：
    - `exit_line/meta_collector.rs`
    - `exit_line/reconnector.rs`
  - 責務:
-    - ExitMeta から exit_bindings を構築し（Collector）、
-      remapper と組み合わせて `builder.variable_map` のキャリアスロットを更新（Reconnector）。
+    - ExitMeta から exit_bindings を構築（Collector）。
+    - 変数再接続はヘッダ PHI の dst を使って `builder.variable_map` を更新（Reconnector）。
    - expr 用の PHI には一切触れない（carrier 専用ライン）。

 ### 2.4 expr result ライン（式としての戻り値）
@ -187,19 +176,15 @@ JoinIR ラインで守るべきルールを先に書いておくよ：
 - **exit_phi_builder**
  - ファイル: `src/mir/builder/control_flow/joinir/merge/exit_phi_builder.rs`
  - 責務:
-    - JoinIR fragment が「式としての戻り値（expr_result）」を持つ場合にだけ、
-      Return 値を exit block の PHI にまとめて 1 つの `ValueId` を返す（※Phase 33‑16 で正式再実装予定）。
-    - ループキャリア（`start/end/sum` 等）は扱わない（carrier は ExitLine 専用ライン）。
+    - JoinIR fragment が `expr_result` を持つときに exit ブロックへ PHI を生成。
+    - carrier_inputs も受け取り exit ブロックに PHI を作るが、再接続の SSOT は LoopHeader PHI（ExitLine はヘッダ PHI を使用）。

- **InstructionRewriter（expr_result のみを exit_phi_inputs に流す）**
+- **InstructionRewriter**
  - ファイル: `instruction_rewriter.rs`
  - 責務:
-    - `JoinFragmentMeta.expr_result` が `Some` の場合だけ、該当 return 値を exit_phi_inputs に積むのが理想形。
-    - carrier 用の return/jump は ExitMeta/ExitLine 側で扱う。
-    - **現状（Phase 33‑15 時点）**:
-      - SSA‑undef を避けるため、一時的に `exit_phi_inputs` / `carrier_inputs` の収集を停止している。
-      - そのため「ループを式として評価する」ケースでは PHI を経由した expr 結果はまだ生成されない。
-      - これは **一時的な止血措置** であり、Phase 33‑16 で「Loop ヘッダ PHI を出口値の SSOT とする」設計に差し替える予定。
+    - continuation 関数（k_exit）をスキップし、Return → exit ブロック Jump に変換。
+    - `JoinFragmentMeta.expr_result` と exit_bindings をヘッダ PHI 経由で収集し、`exit_phi_inputs` / `carrier_inputs` を復活させた（SSA‑undef 修正済み）。
+    - tail call を Branch/Jump に書き換えつつ、LoopHeaderPhiInfo に latch 入力を記録する。

 ---

@ -212,13 +197,15 @@ JoinIR ラインで守るべきルールを先に書いておくよ：
   - 条件変数（condition_bindings）
   - キャリア出口（exit_bindings）
   を保持。
-3. `merge_joinir_mir_blocks` が:
-   - BlockID/ValueID remap
-   - JoinIR 関数群の inline
-   - Return→jump の書き換え
-   - expr result 用 PHI（exit_phi_builder）
-   - ExitLineOrchestrator（ExitMetaCollector + ExitLineReconnector）
-   を順に実行。
+3. `merge_joinir_mir_blocks` が（マルチ関数対応）:
+   - 全関数の BlockID を再割り当て（block_allocator）し、ValueId はパラメータを除外して収集。
+   - Boundary の condition/exit Bindings の JoinIR ValueId も remap 対象に追加。
+   - LoopHeader PHI を生成（loop_header_phi_builder）し、latch 側は instruction_rewriter が埋める。
+   - instruction_rewriter で関数をマージしつつ Call→Jump に変換、k_exit 関数はスキップ。
+   - BoundaryInjector で entry block に Copy を注入（join_inputs + condition_bindings）。
+   - Header PHI を finalize → exit_phi_builder で expr_result/carrier の exit PHI を構築。
+   - ExitLineOrchestrator がヘッダ PHI dst を使って variable_map を更新。
+   - host の現在ブロックから JoinIR entry へ jump を張り、exit ブロックに切り替える。

 この全体フローの詳細は `src/mir/builder/control_flow/joinir/merge/mod.rs` と
 `phase-189-multi-function-mir-merge/README.md` を参照。