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feat(plugin): Fix plugin BoxRef return and Box argument support

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- Fixed deadlock in FileBox plugin copyFrom implementation (single lock)
- Added TLV Handle (tag=8) parsing in calls.rs for returned BoxRefs
- Improved plugin loader with config path consistency and detailed logging
- Fixed loader routing for proper Handle type_id/fini_method_id resolution
- Added detailed logging for TLV encoding/decoding in plugin_loader_v2

Test docs/examples/plugin_boxref_return.nyash now works correctly:
- cloneSelf() returns FileBox Handle properly
- copyFrom(Box) accepts plugin Box arguments
- Both FileBox instances close and fini correctly

🤖 Generated with [Claude Code](https://claude.ai/code)

Co-Authored-By: Claude <noreply@anthropic.com>
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Moe Charm
2025-08-21 00:41:26 +09:00
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184
docs/development/roadmap/phases/phase-10/phase10_aot_scaffolding.md Normal file
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@ -0,0 +1,184 @@
# 🏆 Phase 10: LLVM Direct AOT（最高性能実現）
## 📋 Summary
MIR→LLVM IR直接変換による最高性能AOT実現。Cranelift JITをスキップし、実用優先戦略でLLVMの強力な最適化を直接活用する。
## 🎯 実装目標
```bash
# Phase 9基盤の拡張
nyash --compile-llvm app.nyash -o app # LLVM AOT実行ファイル生成
nyash --optimize app.nyash -o app # 最適化AOT（LTO・PGO）
./app # 最高性能実行
# 内部実装パイプライン
Nyash → AST → MIR → LLVM IR → 最適化 → ネイティブ実行ファイル
```
## 🔧 技術アプローチ
### 1. MIR→LLVM IR変換基盤
```rust
// 追加予定: src/backend/llvm/mod.rs
use llvm_sys::*;
pub struct LLVMBackend {
context: LLVMContextRef,
module: LLVMModuleRef,
builder: LLVMBuilderRef,
}
impl LLVMBackend {
pub fn compile_mir(&mut self, mir: &MirModule) -> Result<Vec<u8>, String> {
// MIR→LLVM IR変換
self.lower_mir_to_llvm(mir)?;
// 最適化パス適用
self.apply_optimization_passes()?;
// ネイティブコード生成
self.generate_object_code()
}
}
```
### 2. エスケープ解析・ボックス化解除
```rust
// Everything is Box最適化の核心
pub struct EscapeAnalysis {
// Box→スタック値最適化判定
pub fn analyze_box_usage(&self, mir: &MirModule) -> BoxOptimizationMap,
// 型特殊化機会検出
pub fn detect_specialization(&self, mir: &MirModule) -> SpecializationMap,
}
// 最適化例:
// Before: %0 = NewBox(StringType, "hello") // ヒープ割り当て
// After: %0 = "hello" // スタック配置
```
### 3. LTO・PGO統合
```rust
// Link-time optimization
pub fn apply_lto(&self, modules: &[LLVMModuleRef]) -> Result<LLVMModuleRef, String> {
// 関数間インライン・デッドコード除去
}
// Profile-guided optimization
pub fn apply_pgo(&self, profile_data: &[u8]) -> Result<(), String> {
// プロファイル情報による最適化
}
```
## 📊 パフォーマンス目標
| 指標 | Phase 9 AOT WASM | Phase 10 LLVM AOT | 改善率 |
|------|-------------------|-------------------|--------|
| **実行性能** | ~1.6ms | **<0.1ms** | **16倍向上** |
| **メモリ効率** | WASM制約あり | **Box割当80%削減** | **5倍効率** |
| **起動時間** | ~10ms | **<1ms** | **10倍高速** |
| **総合性能** | 500倍（対Interpreter） | **13500倍目標** | **27倍向上** |
## 🛠️ 実装ステップ（4-6ヶ月）
### Month 1-2: LLVM統合基盤
- [ ] LLVM-sys統合・ビルド環境整備
- [ ] MIR→LLVM IR基本変換
- [ ] 基本型・演算のLLVM表現
- [ ] 最小実行可能バイナリ生成
### Month 3-4: Everything is Box最適化
- [ ] エスケープ解析実装
- [ ] Box→スタック値最適化
- [ ] 型特殊化・インライン展開
- [ ] メモリレイアウト最適化
### Month 5-6: 高度最適化・プロダクション対応
- [ ] LTO・PGO統合
- [ ] プロファイル駆動最適化
- [ ] 他言語との性能比較
- [ ] プロダクションレベル品質確保
## 🔍 Everything is Box最適化戦略
### Box回避最適化
```nyash
// 元コード
local str = new StringBox("hello")
local len = str.length()
// LLVM最適化後（概念）
local str = "hello" // スタック配置
local len = 5 // コンパイル時計算
```
### NaN Boxing活用
```rust
// 効率的な値表現
union NyashValue {
ptr: *mut Box<dyn NyashBox>, // ポインタ
int: i64, // 整数直接格納
float: f64, // 浮動小数点
// NaN空間でタグ判別
}
```
### 型推論・特殊化
```rust
// 汎用版
fn generic_add(a: NyashValue, b: NyashValue) -> NyashValue
// 特殊化版（LLVM生成）
fn specialized_int_add(a: i64, b: i64) -> i64 // 直接レジスタ操作
```
## ✅ Acceptance Criteria
### 性能要件
- [ ] **1000倍高速化達成**（現在13.5倍 → 目標13500倍）
- [ ] **Box割当数80%削減**
- [ ] **起動時間ネイティブレベル**（<1ms）
- [ ] **メモリ使用量50%削減**
### 品質要件
- [ ] **既存プログラム100%互換**
- [ ] **全テストスイートPASS**
- [ ] **他言語との競争力**（C/C++/Rust並み性能）
- [ ] **プロダクション安定性**
### 技術要件
- [ ] **LLVM統合完全実装**
- [ ] **エスケープ解析実用レベル**
- [ ] **LTO・PGO動作確認**
- [ ] **CI自動化対応**
## 🚀 期待される効果
### 最高性能実現
- **ネイティブレベル性能**: C/C++/Rust並みの実行速度
- **メモリ効率**: Box操作の根本的最適化
- **起動高速**: 瞬時起動（<1ms）
### 競合優位確立
- **Everything is Box**: 史上初のBox哲学ネイティブ最適化
- **技術的差別化**: 独自最適化技術による優位性
- **プロダクション対応**: 実用レベルの高性能実現
### 言語完成
- **現代的言語**: 開発効率と実行性能の完全両立
- **エコシステム**: 高性能基盤による周辺ツール発展
- **採用促進**: 性能面での採用障壁完全除去
## 📖 References
- docs/予定/native-plan/copilot_issues.txt（Phase 10詳細）
- docs/予定/ai_conference_native_compilation_20250814.md（AI大会議結果）
- docs/予定/native-plan/issues/phase9_aot_wasm_implementation.md（Phase 9基盤）
- [LLVM Language Reference](https://llvm.org/docs/LangRef.html)
- [LLVM Optimization Guide](https://llvm.org/docs/Passes.html)
---
**💡 Tip**: Phase 9のAOT基盤を活用し、段階的にLLVM最適化を導入する戦略で確実な成果を目指します。
最終更新: 2025-08-14
作成者: Claude（実用優先戦略）

57
docs/development/roadmap/phases/phase-10/phase_10_5_core_std_nyash_impl.md Normal file
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@ -0,0 +1,57 @@
# Phase 10.5: Core Standard (String/Array/Map) in Nyash — Rust依存の段階的削減
目的
- 現状Rust実装に依存している基本コンテナ（String/Array/Map）を、Nyashで実装したstdへ段階的に置換し、セルフホストへ近づける。
- rt/sys層（Box ABI・所有・weak・最小アロケータ、`ny_host_*`）を活用して堅牢性と性能の両立を図る。
前提
- Phase 10.2: Host API層（C-ABI `ny_host_*` / WASM `nyir_host`）
- Phase 10.3: 層の切り分け（corelang/rt/sys/std）
- Phase 10.4: Box ABI（fat ptr）とEffect→LLVM属性の方向性
範囲（MVP）
- String
- 構造: { ptr: *u8, len: usize, cap: usize }
- API: new, from_raw, into_raw, clone, len, is_empty, push_str, substr(view), to_utf8(view)
- メモリ: `ny_host_alloc/realloc/free` 経由、UTF-8不変（validation optional）
- Array<T>
- 構造: { ptr: *T, len: usize, cap: usize }
- API: new, push, pop, get(i), set(i,v), len, reserve
- メモリ: `ny_host_*` 経由、要素のfiniハンドリング（Box所有規則順守）
- Map<K,V>
- 構造: ハッシュテーブル（オープンアドレス or チェイン; v0は単純で可）
- API: new, get, set, remove, len, keys(view), values(view)
- メモリ: `ny_host_*` 経由、キー/値の所有/weak規則順守
設計ポリシー
- 所有とfini: 再代入・スコープ終端でfiniが適切に発火すること（Everything is Box準拠）
- 互換: 現行言語表面の挙動に合わせる（差異は仕様に明記）
- 効果: mut操作の順序保持、view系はpure（読み取り）
- WASM/LLVM: ABI/ExternCallと矛盾しない（Stringの(ptr,len)は共通）
タスク（Copilot TODO）
1) stdレイアウトの骨子作成（ファイル/モジュール構成）
2) String v0実装 + 単体テスト（push_str/len/substr）
3) Array v0実装 + 単体テスト（push/get/set/len）
4) Map v0（簡易hash）+ 単体テスト（set/get/remove/len）
5) 再代入/スコープ終端でのfini挙動の統合テスト
6) ベンチ: 既存Rust実装対比の大まかな目安（悪化しない/許容範囲）
7) フェールセーフ: OOM/境界エラーの明確化（panic/Resultは設計に従う）
8) ドキュメント: stdのMVP API一覧と互換要件
受け入れ基準
- 代表サンプルがRust実装なしでString/Array/Mapを利用し動作
- 再代入・スコープ終端時にfiniが期待通り発火（ログで可視化）
- WASM/LLVMの文字列(ptr,len)取り扱いと整合（print等のExternCallで可視化）
リスク・軽減
- パフォーマンス劣化: ベンチで目視確認、ホットパス最適化は後続で実施
- メモリ安全: 所有/weak/効果規則をVerifierで補助（後続でLSP/静的解析を強化）
- 実装負債: MVP範囲を明確にし、機能追加はIssue分割
参考
- ABIドラフト: docs/予定/native-plan/box_ffi_abi.md
- NyIR: docs/nyir/spec.md
- Host API: Phase 10.2 仕様
最終更新: 2025-08-14

220
docs/development/roadmap/phases/phase-10/phase_10_app_migration.md Normal file
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@ -0,0 +1,220 @@
# Phase 10: Classic C Applications Migration to Nyash
## 🎯 概要
3つの著名なCアプリケーションをNyashに移植し、新実装された高度なメモリ管理機能を実戦テストする。
## 📦 移植対象アプリケーション（優先順位順）
### 1. 🌐 **Tinyproxy** - ゼロコピー判定機能の実証
**元実装**: https://github.com/tinyproxy/tinyproxy
**サイズ**: ~5000行C、軽量HTTPプロキシサーバー
**Nyash移植目標**: `apps/tinyproxy_nyash/`
#### 🔍 **ゼロコピー判定テストケース**
```nyash
// HTTPリクエスト転送でのメモリ効率検証
static box ProxyServer {
init { upstream_buffer, downstream_buffer }
relay_data(client_data) {
// ⭐ ゼロコピー判定：バッファーが共有されているかチェック
if (me.upstream_buffer.is_shared_with(client_data)) {
console.log("✅ Zero-copy achieved!")
} else {
console.log("❌ Unnecessary copy detected")
}
// 大量データ転送での最適化確認
return me.upstream_buffer.share_reference(client_data)
}
}
```
#### 📋 **実装要件**
- HTTPプロキシの基本機能（GET/POST転送）
- `SocketBox`でのクライアント・サーバー接続
- `BufferBox`での効率的なデータ転送
- **ゼロコピー判定API**の実装・テスト
---
### 2. 🎮 **Chip-8エミュレーター** - fini伝播とweak生存チェック
**元実装**: https://github.com/mattmikolay/chip-8 (参考)
**サイズ**: ~1000行C、8ビットゲーム機エミュレーター
**Nyash移植目標**: `apps/chip8_nyash/`
#### 🔍 **メモリ管理テストケース**
```nyash
// CPU・メモリ・グラフィックスの相互参照関係でのfini伝播テスト
static box Chip8CPU {
init { memory, graphics, sound }
fini() {
// ⭐ fini伝播：依存オブジェクトの自動クリーンアップ
console.log("🔄 CPU cleanup triggered")
me.memory.cleanup() // メモリバンクの解放
me.graphics.cleanup() // VRAM解放
}
}
static box Chip8Memory {
init { ram, weak_cpu_ref } // CPUへの弱参照
read_byte(address) {
// ⭐ weak生存チェック：CPUがまだ生きているか確認
if (me.weak_cpu_ref.is_alive()) {
return me.ram.get(address)
} else {
console.log("⚠️ CPU destroyed, memory access blocked")
return null
}
}
}
```
#### 📋 **実装要件**
- Chip-8命令セット実装（35命令）
- 64x32ピクセルグラフィックス（`WebCanvasBox`使用）
- サウンド出力（`SoundBox`使用）
- **fini伝播システム**と**weak参照**の実戦テスト
---
### 3. ✏️ **kilo テキストエディター** - 「うっかり全体コピー」検出
**元実装**: https://github.com/antirez/kilo
**サイズ**: ~1000行C、軽量ターミナルエディター
**Nyash移植目標**: `apps/kilo_nyash/`
#### 🔍 **メモリ効率テストケース**
```nyash
// 大きなテキストファイル編集での不必要なコピー検出
static box TextBuffer {
init { lines, undo_stack }
insert_char(row, col, char) {
local old_lines_size = me.lines.memory_footprint()
// 文字挿入操作
me.lines.get(row).insert_at(col, char)
local new_lines_size = me.lines.memory_footprint()
local size_diff = new_lines_size - old_lines_size
// ⭐ 「うっかり全体コピー」検出
if (size_diff > 1000) { // 1文字挿入で1KB以上増加
console.log("🚨 INEFFICIENT COPY DETECTED!")
console.log("Expected: 1 byte, Actual: " + size_diff + " bytes")
me.log_memory_leak_warning()
}
}
// 大規模な検索・置換での効率性チェック
search_and_replace(pattern, replacement) {
local initial_memory = me.lines.memory_footprint()
// 検索・置換実行
me.lines.replace_all(pattern, replacement)
local final_memory = me.lines.memory_footprint()
// メモリ使用量が2倍を超えた場合は問題
if (final_memory > initial_memory * 2) {
console.log("⚠️ Memory usage doubled during replace operation")
}
}
}
```
#### 📋 **実装要件**
- ターミナル操作（`ConsoleBox`での入出力）
- ファイル読み書き（`FileBox`使用）
- 基本的な編集機能（カーソル移動、挿入、削除）
- **メモリ効率監視**と**コピー検出システム**
---
## 🛠️ **技術的実装指針**
### 共通アーキテクチャ
```nyash
// 各アプリケーション共通の構造
static box AppName {
init { core_components }
main() {
me.initialize_components()
me.run_main_loop()
me.cleanup_resources()
}
// メモリ効率レポート（全アプリ共通）
memory_report() {
return new MapBox()
.set("zero_copy_count", me.zero_copy_operations)
.set("unnecessary_copies", me.detected_copies)
.set("memory_leaks", me.fini_failures)
.set("weak_ref_cleanups", me.weak_cleanup_count)
}
}
```
### 新API要件
1. **ゼロコピー判定API**
- `BufferBox.is_shared_with(other)` → BoolBox
- `BufferBox.share_reference(data)` → 参照共有
2. **fini伝播システム**
- 自動的な依存オブジェクトクリーンアップ
- クリーンアップチェーンの可視化
3. **weak参照システム**
- `WeakBox.is_alive()` → BoolBox
- 循環参照の自動検出・回避
4. **メモリ効率監視**
- `Box.memory_footprint()` → IntegerBox
- コピー発生の検出・警告
---
## 🎯 **期待される成果**
### パフォーマンス目標
- **Tinyproxy**: HTTP転送でのゼロコピー率 90%以上
- **Chip-8**: 60FPSエミュレーション + fini伝播の完全動作
- **kilo**: 1MB+ファイル編集でのメモリ効率 95%以上
### 学習効果
- **Copilot**: 大規模Nyashアプリケーション開発経験
- **開発者**: 新メモリ管理機能の実用性確認
- **コミュニティ**: Nyashでの実用アプリケーション事例
---
## 📅 **実装計画**
### Phase 10.1: Tinyproxy実装 (1週間)
- HTTPプロキシ基本機能
- ゼロコピー判定API実装・テスト
### Phase 10.2: Chip-8実装 (1週間)
- エミュレーター基本機能
- fini伝播・weak参照の実戦テスト
### Phase 10.3: kilo実装 (1週間)
- テキストエディター基本機能
- メモリ効率監視システム
### Phase 10.4: 統合テスト・最適化 (1週間)
- 3アプリケーション同時実行テスト
- パフォーマンス分析・改善
---
## 🚀 **この移植プロジェクトの意義**
1. **実用性の実証**: Nyashで実際のアプリケーションが作れることを証明
2. **新機能の検証**: ゼロコピー・fini・weakの実戦テスト
3. **開発体験の向上**: Copilotとの協調開発での生産性検証
4. **エコシステム拡充**: Nyashアプリケーションの具体例提供
**この移植が成功すれば、Nyashは「実用的なプログラミング言語」として確立されます！** 🎉

98
docs/development/roadmap/phases/phase-10/phase_10_x_llvm_backend_skeleton.md Normal file
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@ -0,0 +1,98 @@
# Phase 10: LLVM Backend Skeleton（MIR→LLVM IR AOT 最小実装）
目的
- MIRからLLVM IRへの直接変換と、最小AOTパイプラインを構築するための実装ガイド（Copilot向けタスクリスト）。
- Phase 9.7（ABI/BID＋ExternCall）を前提に、外部呼び出しの取り扱いも含めて安全に前進。
前提
- MIR Tier-0/1（Const/BinOp/Compare/Branch/Jump/Phi/Call/Return ほか基本）が利用可能。
- ExternCall命令（Phase 9.7）導入予定。ABIは`docs/予定/native-plan/box_ffi_abi.md`に準拠。
アウトカム（受け入れ基準）
- CLI: `nyash --backend llvm --emit obj app.nyash -o app.o` が成功し、`clang app.o -o app` で実行可能。
- 代表サンプルで `main` が `i32` を返却（0=成功）。
- `ExternCall(env.console.log)` を `printf` 等へ写像し、標準出力へ表示できる（文字列は (i8*, i32)）。
- 単純な四則演算・比較・分岐・ループが LLVM AOT で動作。
実装ステップ
1) モジュール構成の追加（src/backend/llvm）
- `src/backend/llvm/mod.rs`
- `src/backend/llvm/lower.rs`（MIR→LLVM IR 変換）
- `src/backend/llvm/passes.rs`（最小パス設定：DCE/インラインは未使用でOK）
- `src/backend/llvm/build.rs`（オブジェクト生成/ターゲット設定）
2) 依存設定
- Cargo.toml に `llvm-sys` を feature で追加（例: `feature = ["llvm-backend"]`）。
- ビルド要件を `README` に明記（llvm-config が必要、Linux優先）。
3) エントリポイント
- `LLVMBackend { context, module, builder }` 構造体を定義。
- `compile_mir(&MirModule) -> Result<Vec<u8>, String>` を公開：
- `lower_mir_to_llvm` でIR生成
- `apply_minimal_passes`（任意・後回し可）
- `emit_object()` で `.o` を返す
4) 関数シグネチャとmain
- MIRの `main` を `i32 ()` で宣言（戻り値がvoidなら 0 を返す）。
- 将来の引数は未対応でOK（v0）。
5) 値と型の写像（v0）
- i32/i64/f32/f64/bool → それぞれのLLVMプリミティブ型。
- 文字列: (i8*, i32) のペアで扱う（ABIドラフトに一致）。
- Box参照: 当面 `i32` か `i8*` のopaqueに固定（v0ではBox操作は行わない）。
6) 命令の下ろし
- Const: `i32.const` 等を `LLVMConstInt/LLVMConstReal` に対応。
- BinOp: add/sub/mul/div（符号付き）を対応。
- Compare: eq/ne/lt/le/gt/ge（i32想定）。
- Branch: 条件分岐と無条件分岐。
- Phi: ブロックごとに `LLVMPhiNode` を作成。
- Return: 値あり/なしに対応（なしは `i32 0`）。
- Call: 内部関数呼び出し（同Module内）。
- ExternCall: 後述のマッピングに従う。
7) ExternCall の LLVM 写像（v0）
- Console: `env.console.log(ptr,len)` → `declare i32 @printf(i8*, ...)`
- 呼び出し時に `%fmt = getelementptr ([3 x i8], [3 x i8]* @"%.*s", i32 0, i32 0)` などの定数フォーマット文字列を準備
- `printf("%.*s", len, ptr)` で出力（lenは`i32`、ptrは`i8*`）。
- Canvas: ネイティブ環境では利用不可 → v0は `noop` または `printf`でログに落とす（パラメータの表示）。
- 名前解決: BIDのFQN（env.console.log 等）→ 内部ディスパッチ（switch/テーブル）で `printf` 等へ。
8) 文字列定数
- データレイアウトに `@.str = private unnamed_addr constant [N x i8] c"...\00"` を生成し、`getelementptr` で `i8*` を取得。
- ただし v0 のNyash→MIRでは「定数文字列を printf に渡す」パスだけ実装すれば良い。
- StringBoxの具象表現は当面不要（WASMで進行中）。LLVM側は (i8*, i32) で十分。
9) オブジェクト出力
- `LLVMTargetInitializeAllTargets()` 等でターゲット初期化。
- `TargetMachine` を作成し、`LLVMTargetMachineEmitToMemoryBuffer` で `.o` バッファ取得。
- CLIから `.o` をファイル出力。リンクはユーザー側で `clang app.o -o app`。
10) ビルドフラグ/CLI
- `--backend llvm` / `--emit obj` を追加。
- featureが無い/LLVMが無い場合は明確なエラーメッセージ。
11) テスト（最小）
- 算術: `return 40+2;` → `42`。
- 分岐: `if (x<y) return 1 else return 0`。
- ループ: 累積加算で既知の値。
- ExternCall(console.log): 固定文字列/動的整数を出力（`printf("value=%d\n", v)` など）。
12) 将来拡張フック
- Passes: DCE/InstCombine/Inlining/LTO/PGOの導入ポイントを `passes.rs` に下書き。
- Box最適化: エスケープ解析→Stack化（後続Phase）。
- ABI: ExternCallの宣言生成をBIDから自動化（Phase 10後半〜）。
リスクと回避
- LLVMビルド依存: ドキュメント整備（llvm-config 必須）、CIにキャッシュ導入。
- 文字列/外部呼び出し差: v0はprintf固定。Canvas等はログに退避。
- OS差: v0はLinux/clang優先、他環境は後続。
参考
- ABIドラフト: `docs/予定/native-plan/box_ffi_abi.md`
- Phase 9.7: `docs/予定/native-plan/issues/phase_9_7_box_ffi_abi_and_externcall.md`
- LLVM LangRef: https://llvm.org/docs/LangRef.html
- llvm-sys: https://crates.io/crates/llvm-sys
最終更新: 2025-08-14

24
docs/development/roadmap/phases/phase-14/phase14_packaging_ci_polish.md Normal file
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@ -0,0 +1,24 @@
# Phase 14: Packaging/CI polish
## Summary
- Windows/Linux の配布パッケージ化と CI 整備。利用者がすぐ使えるバイナリを提供し、ビルドの再現性を担保する。
## Scope
- CI: GitHub Actions で Windows(MSVC) / WSL + cargo-xwin のマトリクス
- リリース成果物: dist/nyash(.exe) + README + LICENSE （必要なら examples/）
- 署名/ハッシュ（任意）：SHA256 発行・検証手順
## Tasks
- [ ] actions ワークフロー作成（キャッシュ/マトリクス/アーティファクト）
- [ ] dist 出力スクリプト（バージョン埋め込み）
- [ ] リリースノートの雛形追加（CHANGELOG or GitHub Releases）
## Acceptance Criteria
- Actions が緑で、アーティファクトが自動生成・ダウンロード可能
- dist/ の内容が README に記載通り
## Out of Scope
- コードサイン（必要になったら追補）
## References
- docs/予定/native-plan/copilot_issues.txt（Phase 14）

24
docs/development/roadmap/phases/phase-5/phase5_2_static_main_lowering.md Normal file
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@ -0,0 +1,24 @@
# Phase 5.2: Lowering for static box Main (BoxDeclaration → main body)
Summary:
- static box Main { main() { ... } } を MirBuilder で受け、main() の body を Program として lowering する経路を実装します。
- 目的は `--dump-mir` が static Main 形式のサンプルでも通り、VM 実行にも到達すること。
Scope:
- AST: BoxDeclaration(is_static=true, name=Main) を検出 → 同名 main() を探して Program 化
- Lowering: 発見した body を既存の Program lowering に渡す（関数単位でOK）
- Tests: local_tests/mir_loop_no_local.nyash（static Main）で dump/VM が通る
Tasks:
- [ ] MirBuilder: static Main → Program lowering 経路
- [ ] MirPrinter/Verifier: 必要なら修正
- [ ] サンプル/スナップショットの点検
Acceptance Criteria:
- `nyash --dump-mir ./local_tests/mir_loop_no_local.nyash` が成功
- `nyash --backend vm ./local_tests/mir_loop_no_local.nyash` が成功
References:
- #33, #35
- docs/guides/how-to-build-native/copilot_issues.txt

27
docs/development/roadmap/phases/phase-6/phase6_box_ops_minimal.md Normal file
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@ -0,0 +1,27 @@
# Phase 6: Box ops minimal in MIR/VM (RefNew/RefGet/RefSet, WeakNew/WeakLoad)
## Summary
- MIR/VM に Box 参照操作の最小セットを導入。Barrier はダミーで開始。
## Scope
- MIR 命令追加: `RefNew`, `RefGet`, `RefSet`, `WeakNew`, `WeakLoad`, `BarrierRead`/`BarrierWrite`(no-op)
- Lowering: `New`/`FieldAccess`/`MethodCall` の最小対応（`BoxCall` は後続でも可）
- VM: 上記命令の最小実行（参照テーブル/マップでOK）
## Tasks
- [ ] `src/mir/instruction.rs`: 命令追加 + `printer`/`verification` 対応
- [ ] `src/mir/builder.rs`: lowering（最小ケース）
- [ ] `src/backend/vm.rs`: 命令実装
- [ ] サンプル/スナップショットの追加
## Acceptance Criteria
- 新規サンプルで `--dump-mir`/`--backend vm` が成功（Ref/Weak の基本動作）
- weak の自動 null と `fini()` 後使用禁止の不変を壊さない
## References
- `docs/nyash_core_concepts.md`（weak/fini の不変条件）
- Phase 5/5.1/5.2 Issues（control flow/exception/static Main lowering）
## Copilot Notes
- まず `RefNew`/`RefGet`/`RefSet` → `WeakNew`/`WeakLoad` の順で実装。Barrier は no-op でOK。
- サンプルはトップレベル/関数内で回せる形から。`BoxDeclaration` 依存は避けても良い。

96
docs/development/roadmap/phases/phase-7/phase7_async_mir.md Normal file
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@ -0,0 +1,96 @@
# Phase 7: Async model in MIR (nowait/await)
## Summary
- nowait/await を MIR に薄く導入（Future 表現）。スレッドベース実装と整合。
- 既存のFutureBox実装を活用し、MIR/VMレイヤーで非同期処理を表現。
## Background
- Nyashでは既にFutureBoxが実装済み（`src/boxes/future/mod.rs`）
- nowait/awaitはトークン・ASTノードとして定義済み
- 現在のインタープリターではthread::spawnベースの実装
## Scope
### MIR命令の追加
- `FutureNew { dst, value }` - 新しいFuture作成（初期値付き）
- `FutureSet { future, value }` - Futureに値を設定
- `Await { dst, future }` - Futureの完了を待って値を取得
### Lowering実装
- `ASTNode::Nowait { variable, expression }` →
1. expressionを評価
2. FutureNew命令でFuture作成
3. 別スレッドでの実行をスケジュール
- `ASTNode::AwaitExpression { expression }` →
1. expressionを評価（Future値を期待）
2. Await命令で値取得
### VM実装
- FutureNew: 新しいVMValue::Future作成
- FutureSet: Future値の更新（is_readyフラグも設定）
- Await: Future完了まで待機してから値を返す
## Tasks
- [ ] Phase 7.1: MIR命令定義
- [ ] `src/mir/instruction.rs`にFutureNew/FutureSet/Await追加
- [ ] Effect maskの設定（FutureNewはPURE、AwaitはREAD）
- [ ] printer/verificationサポート
- [ ] Phase 7.2: AST→MIR lowering
- [ ] `src/mir/builder.rs`にnowait/awaitの処理追加
- [ ] 適切なbasic block分割（awaitは制御フローに影響）
- [ ] Phase 7.3: VM実装
- [ ] `src/backend/vm.rs`にVMValue::Future追加
- [ ] 各命令の実行ロジック実装
- [ ] FutureBoxとの統合
- [ ] Phase 7.4: テスト・検証
- [ ] 基本的なnowait/awaitのテストケース
- [ ] 複数のnowait実行順序テスト
- [ ] エラーケース（Future未完了時の扱い等）
## Test Cases
```nyash
// 基本的なnowait/await
static box Main {
main() {
nowait f1 = compute(10)
nowait f2 = compute(20)
local result1 = await f1
local result2 = await f2
print(result1 + result2)
}
}
// ネストしたnowait
static box Main {
main() {
nowait outer = {
nowait inner = compute(5)
await inner * 2
}
print(await outer)
}
}
```
## Acceptance Criteria
- 上記テストケースがMIRダンプで正しい命令列を生成
- VM実行で期待通りの結果（並行実行→正しい順序で結果取得）
- 既存のFutureBox実装との整合性維持
- verifierがFuture関連の不正を検出
## Implementation Notes
- 初期実装ではシンプルにthread::spawnベース継続
- Futureの型情報は当面VMValue内で管理（型システムは後続フェーズ）
- エラー処理は最小限（Future未完了時のawaitはブロック）
## Out of Scope (Phase 7)
- async/await構文（Rustライク）
- Promise chain / then構文
- 取り消し可能なFuture
- 複雑なスケジューリング戦略
- Future型の静的型チェック
## References
- `docs/nyash_core_concepts.md`（nowait/await + FutureBox）
- `src/boxes/future/mod.rs`（既存FutureBox実装）
- `src/interpreter/async_methods.rs`（現在のnowait/await実装）

143
docs/development/roadmap/phases/phase-8/phase8.3_wasm_box_operations.md Normal file
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@ -0,0 +1,143 @@
# Phase 8.3: WASM Box Operations - オブジェクト操作のWASM実装
## Summary
Phase 8.2 PoC1で基本演算のMIR→WASM変換が完成。次はNyashの核心である「Everything is Box」哲学をWASMで実現する。メモリ管理とBox操作（RefNew/RefGet/RefSet）を実装し、オブジェクト指向プログラミングをWASMで動作させる。
## Current State
- ✅ Phase 8.1: WASM基盤完成（メモリ管理・ランタイム・WAT生成）
- ✅ Phase 8.2 PoC1: 基本演算完成（算術・比較・制御フロー・print）
- ✅ Phase 8.2 PoC2: CLI統合完成（`--compile-wasm`オプション + Safepoint対応）
- ✅ Phase 8.2 PoC3: ブラウザ実行確認（Nyash→WASM→Browser完全パイプライン）
- ✅ Phase 8.2 Docs: 実行バックエンド完全ドキュメント作成（execution-backends.md）
- 🚧 Phase 8.3: Box操作実装（本Issue）
## Technical Requirements
### 1. メモリレイアウト拡張
```wat
;; Box layout in WASM linear memory:
;; [type_id:i32][ref_count:i32][field_count:i32][field0:i32][field1:i32]...
;;
;; Example: StringBox
;; [0x1001][1][2][ptr_to_string][string_length]
```
### 2. メモリアロケータ改良
現在のbump allocatorを拡張：
- `malloc(size) -> ptr` - メモリ確保
- `free(ptr)` - メモリ解放（Phase 8.3では未実装、将来対応）
- アライメント考慮（4バイト境界）
### 3. MIR→WASM変換実装
```rust
// Phase 6で実装済みのMIR命令
MirInstruction::RefNew { dst, box_val } // 新規Box作成
MirInstruction::RefGet { dst, reference, field } // フィールド読み取り
MirInstruction::RefSet { reference, field, value } // フィールド書き込み
MirInstruction::NewBox { dst, box_type, args } // Box生成
```
## Implementation Tasks
### Task 1: メモリ管理強化 🔧
- [ ] Box用メモリレイアウト定義（src/backend/wasm/memory.rs）
- [ ] malloc関数のWASM実装（アライメント対応）
- [ ] Box型ID管理システム（StringBox=0x1001等）
### Task 2: RefNew実装 📦
- [ ] `MirInstruction::RefNew` → WASM変換
- [ ] メモリ確保 + 初期化コード生成
- [ ] 参照カウント初期値設定（将来のGC対応準備）
- [ ] **実装例参考**:
```rust
// src/backend/wasm/codegen.rs の MirInstruction::RefNew 処理
MirInstruction::RefNew { dst, box_val } => {
// 1. メモリサイズ計算 (header + fields)
// 2. malloc呼び出し
// 3. type_id設定
// 4. ref_count=1設定
// 5. dst変数に格納
}
```
### Task 3: RefGet/RefSet実装 🔍
- [ ] フィールドオフセット計算
- [ ] `MirInstruction::RefGet` → `i32.load` 変換
- [ ] `MirInstruction::RefSet` → `i32.store` 変換
- [ ] 型安全性チェック（デバッグビルドのみ）
### Task 4: NewBox実装 🎁
- [ ] Box型名→型ID解決
- [ ] コンストラクタ呼び出しシーケンス生成
- [ ] 初期化引数の処理
### Task 5: テスト実装 ✅
- [ ] `test_wasm_poc2_box_operations.rs` 作成
- [ ] 基本的なBox操作テスト
```nyash
// テスト対象のNyashコード相当
box DataBox { init { value } }
local obj = new DataBox()
obj.value = 42
print(obj.value) // 42が出力される
```
- [ ] **Copilot実装支援用：詳細テストケース**
- [ ] RefNew単体テスト（Box作成のみ）
- [ ] RefSet単体テスト（フィールド書き込み）
- [ ] RefGet単体テスト（フィールド読み取り）
- [ ] 複合操作テスト（作成→書き込み→読み取り）
- [ ] エラーハンドリングテスト（不正アクセス等）
- [ ] メモリレイアウト検証テスト（アライメント確認）
## Success Criteria
- [ ] RefNew/RefGet/RefSetがWASMで正常動作
- [ ] 簡単なオブジェクト操作がend-to-endで実行可能
- [ ] メモリレイアウトが明確にドキュメント化
- [ ] 既存のPoC1テストが引き続きPASS
- [ ] **Copilot品質保証**:
- [ ] 全テストケースがCI環境でPASS
- [ ] `cargo check` でビルドエラーなし
- [ ] `--compile-wasm` オプションで正常なWAT出力
- [ ] ブラウザでの実行確認（`wasm_demo/` 環境）
- [ ] 既存Phase 8.2テストとの互換性維持
## Technical Notes
### 現在の実装基盤（2025-08-14時点）
- ✅ **WASM CLI**: `./target/release/nyash --compile-wasm program.nyash` で動作
- ✅ **ブラウザテスト**: `wasm_demo/` ディレクトリに実行環境完備
- ✅ **Safepoint対応**: `src/backend/wasm/codegen.rs:line XX` で実装済み
- ✅ **実行ドキュメント**: `docs/execution-backends.md` で使用方法詳細化
### AST→MIR制約への対応
現在AST→MIRは基本構文のみ対応（ユーザー定義Box未対応）。本Phaseでは：
- MIR直接構築によるテストを優先
- AST→MIR拡張は並行して別タスクで実施
### Copilot実装ガイダンス
Phase 8.3実装時の推奨アプローチ：
1. **段階的実装**: RefNew → RefGet → RefSet の順序で個別実装
2. **テスト駆動**: 各MIR命令に対応する単体テストを先に作成
3. **既存パターン活用**: `src/backend/wasm/codegen.rs` の既存実装を参考
4. **メモリ安全性**: アライメント・境界チェックを必ず実装
5. **デバッグ支援**: WAT出力にコメント追加で可読性向上
### 将来の拡張準備
- 参照カウントフィールドを含むが、Phase 8.3では使用しない
- GC実装は将来のPhaseで対応
- 文字列等の可変長データは次Phase以降
## Dependencies
- wasmtime 18.0.4
- wabt 0.10.0
- 既存のMIR Phase 6実装
## Estimate
- 実装期間: 2-3日
- 複雑度: 中（メモリ管理が主な課題）
- リスク: WASMメモリ管理の複雑性
---
Created: 2025-08-13
Target: Phase 8.3 PoC2
Priority: High

224
docs/development/roadmap/phases/phase-8/phase8_mir_to_wasm.md Normal file
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@ -0,0 +1,224 @@
# Phase 8: MIR→WASM codegen (browser/wasmtime; sandboxed; Rust runtime free)
## Summary
- MIR から素の WebAssembly を生成し、ブラウザ/wasmtime（WASI）でサンドボックス実行する。
- Rust は「コンパイラ本体」のみ。実行は純WASM＋ホストimport（env.print 等）。
- Phase 6/7で実装済みのMIR命令（RefNew/RefGet/RefSet, FutureNew/Await等）をWASM命令に変換
## Technical Architecture
### WASM Module Structure
```wat
(module
(memory (export "memory") 1) ; 64KB initial
(import "env" "print" (func $print (param i32)))
;; Heap management
(global $heap_ptr (mut i32) (i32.const 1024))
;; Main entry point
(func (export "main") (result i32)
;; Generated from MIR main function
)
)
```
### Memory Layout
- `0x000-0x3FF`: Reserved/globals
- `0x400-0x7FF`: Stack space
- `0x800+`: Heap (bump allocator)
- Box layout: `[type_id:i32][field_count:i32][field0:i32][field1:i32]...`
## Scope
- **ABI/Imports/Exports（最小）**
- exports: `main() -> i32`, `memory`
- imports: `env.print(i32)`（デバッグ用に整数のみ。将来文字列ABIを定義）
- **メモリ/ヒープ**
- 線形メモリに簡易ヒープ（bump allocator → フリーリスト）
- Box の固定レイアウト（フィールド→オフセット表; 型名→レイアウトは暫定固定）
- **命令カバレッジ（段階導入）**
- **PoC1**: 算術/比較/分岐/loop/return/print
- **PoC2**: RefNew/RefSet/RefGet（Phase 6 と整合）で `print(o.x)`
- **PoC3**: Weak/Barrier の下地（WeakLoad は当面 Some 相当、Barrier は no-op）
- **PoC4**: Future/Await の基本実装（スレッドなしの即座完了）
- **CLI 統合**
- `nyash --backend wasm program.nyash` で生成・実行（wasmtime 呼び出し）
- `--output program.wasm` でWASMファイル出力のみ
## Implementation Plan
### Phase 8.1: 基盤構築 (Foundation)
- [ ] **Task 1.1**: WASMバックエンドモジュール作成
- `src/backend/wasm/mod.rs` - エントリポイント
- `src/backend/wasm/codegen.rs` - MIR→WASM変換器
- `src/backend/wasm/memory.rs` - メモリ管理
- `src/backend/wasm/runtime.rs` - ランタイムヘルパー
- [ ] **Task 1.2**: WASM出力基盤
- WAT形式での出力（人間可読、デバッグ用）
- `wabt` crateでWAT→WASMバイナリ変換
-基本的なmodule structure生成
### Phase 8.2: PoC1 - 基本演算 (Basic Operations)
- [ ] **Task 2.1**: MIR基本命令の変換実装
- `MirInstruction::Const` → WASM `i32.const`
- `MirInstruction::BinOp` → WASM算術命令 (`i32.add`, `i32.mul` etc.)
- `MirInstruction::Compare` → WASM比較命令 (`i32.eq`, `i32.lt` etc.)
- [ ] **Task 2.2**: 制御フロー実装
- `MirInstruction::Branch` → WASM `br_if`
- `MirInstruction::Jump` → WASM `br`
- `MirInstruction::Return` → WASM `return`
- [ ] **Task 2.3**: Print機能実装
- `MirInstruction::Print` → `call $print`
- env.print import の定義
**PoC1目標**: `42 + 8` のような基本計算がWASMで動作
### Phase 8.3: PoC2 - オブジェクト操作 (Object Operations)
- [ ] **Task 3.1**: メモリ管理実装
- Bump allocator (`$heap_ptr` global)
- `malloc(size) -> ptr` WASM function
- Box layout定義 (`[type_id][field_count][fields...]`)
- [ ] **Task 3.2**: 参照操作実装
- `MirInstruction::RefNew` → `call $malloc` + 初期化
- `MirInstruction::RefGet` → memory load (`i32.load offset=...`)
- `MirInstruction::RefSet` → memory store (`i32.store offset=...`)
**PoC2目標**: `o = new Obj(); o.x = 1; print(o.x)` 相当がWASMで動作
### Phase 8.4: PoC3 - 拡張機能下地 (Extension Foundation)
- [ ] **Task 4.1**: Weak参照ダミー実装
- `MirInstruction::WeakNew` → 通常の参照として処理
- `MirInstruction::WeakLoad` → 常にSome相当で成功
- [ ] **Task 4.2**: Barrier命令ダミー実装
- `MirInstruction::BarrierRead/Write` → no-op
- [ ] **Task 4.3**: Future基本実装
- `MirInstruction::FutureNew` → 即座に完了状態のFuture
- `MirInstruction::Await` → 値をそのまま返す
### Phase 8.5: CLI統合 (CLI Integration)
- [ ] **Task 5.1**: CLI実装
- `--backend wasm` オプション追加
- `--output file.wasm` オプション追加
- wasmtimeとの連携（`wasmtime run`）
- [ ] **Task 5.2**: エラーハンドリング
- 未対応MIR命令の明確なエラーメッセージ
- WASM生成失敗時の診断情報
## Acceptance Criteria
### PoC1 (Basic Operations)
- ✅ **WASM Generation**: 基本MIR命令がvalid WASMに変換される
- ✅ **Wasmtime Execution**: `wasmtime run output.wasm` で正常実行
- ✅ **Arithmetic**: `print(42 + 8)` → stdout: `50`
- ✅ **Control Flow**: if文、loop文が正しく動作
### PoC2 (Object Operations)
- ✅ **Memory Allocation**: RefNew でヒープメモリが正しく割り当てられる
- ✅ **Field Access**: `o = new DataBox(); o.value = 1; print(o.value)` → stdout: `1`
- ✅ **Memory Layout**: Box構造がメモリ上で正しいレイアウトになる
### PoC3 (Extension Foundation)
- ✅ **Weak Reference**: WeakNew/WeakLoad命令がno-opとして動作
- ✅ **Memory Barriers**: BarrierRead/Write命令が含まれても実行できる
- ✅ **Future Operations**: FutureNew/Await が即座完了として動作
### CLI Integration
- ✅ **Command Line**: `nyash --backend wasm test.nyash` で実行可能
- ✅ **File Output**: `nyash --backend wasm --output test.wasm test.nyash` でファイル出力
- ✅ **Error Messages**: 未対応機能の明確なエラーメッセージ
## Test Strategy
### Unit Tests (Rust)
```rust
// tests/wasm_codegen_tests.rs
#[test]
fn test_basic_arithmetic_codegen() {
let mir = /* 42 + 8 のMIR */;
let wasm_bytes = WasmBackend::new().compile_module(mir).unwrap();
let result = wasmtime_execute(&wasm_bytes);
assert_eq!(result.stdout, "50\n");
}
#[test]
fn test_ref_operations_codegen() {
let mir = /* object field access のMIR */;
let wasm_bytes = WasmBackend::new().compile_module(mir).unwrap();
let result = wasmtime_execute(&wasm_bytes);
assert_eq!(result.stdout, "1\n");
}
```
### Integration Tests
- `tests/wasm_poc1_arithmetic.nyash` → MIR → WASM → wasmtime実行
- `tests/wasm_poc2_objects.nyash` → RefNew/RefGet/RefSet使用 → WASM実行
- `tests/wasm_poc3_features.nyash` → Weak/Future命令含む → WASM実行
### Browser Testing
```html
<!-- tests/browser_test.html -->
<script type="module">
const importObject = {
env: {
print: (value) => console.log(value)
}
};
const wasmModule = await WebAssembly.instantiateStreaming(
fetch('./test.wasm'), importObject
);
const result = wasmModule.instance.exports.main();
console.log('Result:', result);
</script>
```
## Technical Dependencies
### Required Crates
- `wabt` - WAT ↔ WASM conversion
- `wasmtime` - Runtime execution (dev dependency)
- `wat` - WAT text format parsing (optional)
### WASM Tools
- `wasmtime` CLI - Local execution & testing
- `wasm-objdump` - Binary inspection (optional)
- `wasm-validate` - Validation (optional)
## Development Notes
### Memory Management Strategy
1. **Phase 8.3**: Simple bump allocator (no free)
2. **Future**: Free list allocator
3. **Future**: Generational GC integration
### Type System Mapping
| Nyash Type | MIR Type | WASM Type | Memory Layout |
|-----------|----------|-----------|---------------|
| IntegerBox | Integer | i32 | 4 bytes |
| BoolBox | Bool | i32 | 4 bytes (0/1) |
| DataBox | Box("DataBox") | i32 | ptr to [type_id, field_count, fields...] |
### Debugging Support
- WAT output for human inspection
- Source map generation (future)
- WASM stack trace integration (future)
## Out of Scope (Phase 8)
- 本格的なGC（mark-sweep、generational等）
- Weak参照の実際の無効化メカニズム
- Pin/Unpin、fini()のカスケード処理
- JIT/AOTコンパイル最適化
- 複雑な文字列ABI（UTF-8、length prefixed等）
- WASI I/O インターフェース（file、network等）
## References & Dependencies
- **Phase 6**: RefNew/RefGet/RefSet MIR命令 (実装済み)
- **Phase 7**: FutureNew/Await MIR命令 (実装済み)
- docs/予定/native-plan/README.md（Phase 8詳細）
- docs/説明書/wasm/* (WASM関連ドキュメント)
- [WebAssembly Specification](https://webassembly.github.io/spec/)

335
docs/development/roadmap/phases/phase-8/phase_8_4_ast_mir_lowering.md Normal file
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@ -0,0 +1,335 @@
# Phase 8.4: AST→MIR Lowering完全実装
## 🎯 Issue概要
**現在の最重要課題**: Phase 8.3のBox操作WASMが実際にテストできない
**根本原因**: AST→MIR Loweringが不完全で、基本的なオブジェクト指向機能が使用不可
**影響範囲**:
- ユーザー定義Boxが定義・使用できない
- Phase 8.3のRefNew/RefGet/RefSet WASMが実際にテストできない
- Everything is Box哲学の基盤部分が欠如
## 🚨 現在の具体的問題
### 1. ユーザー定義Box定義不可
```nyash
box DataBox {
init { value }
}
```
**エラー**: `BoxDeclaration support is currently limited to static box Main`
### 2. オブジェクト生成不可
```nyash
local obj = new DataBox(42)
```
**エラー**: `Unsupported AST node type: New`
### 3. フィールドアクセス不可
```nyash
obj.value
me.field = 10
```
**エラー**: `Unsupported AST node type: Me`
### 4. デリゲーション構文不完全
```nyash
from Parent.method()
override method() { ... }
```
**エラー**: 未対応
## 📋 実装が必要な機能
### Priority 1: 基本オブジェクト操作
- [ ] **BoxDeclaration**: ユーザー定義Box定義
- [ ] **New expression**: `new DataBox(args)` オブジェクト生成
- [ ] **Field access**: `obj.field` フィールド読み取り
- [ ] **Field assignment**: `obj.field = value` フィールド書き込み
- [ ] **Me expression**: `me.field` 自己参照
### Priority 2: デリゲーション・継承
- [ ] **From expression**: `from Parent.method()` デリゲーション呼び出し
- [ ] **Override declaration**: `override method() { ... }` メソッドオーバーライド
- [ ] **Method calls**: `obj.method(args)` メソッド呼び出し
### Priority 3: 高度な機能
- [ ] **Constructor calls**: `pack()`, `init()` コンストラクタ
- [ ] **Static methods**: `Class.method()` 静的メソッド呼び出し
## 🔧 実装場所・方法
### メインファイル: `src/mir/builder.rs`
#### 1. `build_expression()` メソッド拡張 (行103-)
**現在の対応**: Literal, BinaryOp, UnaryOp, AwaitExpression のみ
**追加が必要**:
```rust
// Line 215付近の _ => Err(...) の前に追加
ASTNode::New { class, arguments, .. } => {
self.build_new_expression(class, arguments)
},
ASTNode::Me { span } => {
// 現在のインスタンスへの参照を返す
self.build_me_expression()
},
ASTNode::FieldAccess { object, field, .. } => {
self.build_field_access(*object, field)
},
ASTNode::MethodCall { object, method, arguments, .. } => {
self.build_method_call(*object, method, arguments)
},
ASTNode::From { parent, method, arguments, .. } => {
self.build_from_expression(parent, method, arguments)
},
```
#### 2. `build_statement()` メソッド拡張
**BoxDeclaration制限解除**:
```rust
// Line 190付近の条件を拡張
ASTNode::BoxDeclaration { name, methods, is_static, fields, .. } => {
if *is_static && name == "Main" {
// 既存のstatic box Main処理
} else {
// 新規：ユーザー定義Box処理
self.build_box_declaration(name.clone(), methods.clone(), fields.clone())
}
}
```
#### 3. 新規メソッド実装が必要
```rust
impl MirBuilder {
fn build_new_expression(&mut self, class: String, arguments: Vec<ASTNode>) -> Result<ValueId, String> {
// RefNew MIR命令生成
// Phase 8.3のWASM Box操作と連携
}
fn build_field_access(&mut self, object: ASTNode, field: String) -> Result<ValueId, String> {
// RefGet MIR命令生成
}
fn build_field_assignment(&mut self, object: ASTNode, field: String, value: ASTNode) -> Result<ValueId, String> {
// RefSet MIR命令生成
}
fn build_me_expression(&mut self) -> Result<ValueId, String> {
// 現在のインスタンスへの参照
}
fn build_box_declaration(&mut self, name: String, methods: Vec<ASTNode>, fields: Vec<String>) -> Result<(), String> {
// ユーザー定義Box登録
}
}
```
## 🧪 テストケース（Copilot実装必須）
### Test 1: 基本Box定義・生成
**ファイル**: `test_user_defined_box.nyash`
```nyash
box DataBox {
init { value }
pack(v) {
me.value = v
}
}
static box Main {
main() {
local obj = new DataBox(42)
return obj.value
}
}
```
**期待MIR出力例**:
```mir
define void @main() {
bb0:
0: safepoint
1: %0 = const 42
2: %1 = ref_new "DataBox", %0
3: %2 = ref_get %1, "value"
4: ret %2
}
```
**実行期待結果**: `42`
### Test 2: フィールドアクセス・代入
**ファイル**: `test_field_operations.nyash`
```nyash
box Counter {
init { count }
pack() {
me.count = 0
}
increment() {
me.count = me.count + 1
return me.count
}
}
static box Main {
main() {
local c = new Counter()
return c.increment()
}
}
```
**期待結果**: `1`
### Test 3: デリゲーション基本
**ファイル**: `test_delegation_basic.nyash`
```nyash
box Parent {
init { name }
pack(n) {
me.name = n
}
greet() {
return "Hello " + me.name
}
}
box Child from Parent {
init { age }
pack(n, a) {
from Parent.pack(n)
me.age = a
}
override greet() {
local base = from Parent.greet()
return base + " (age " + me.age + ")"
}
}
static box Main {
main() {
local c = new Child("Alice", 25)
return c.greet()
}
}
```
**期待結果**: `"Hello Alice (age 25)"`
### Test 4: WASM Box操作統合テスト
**ファイル**: `test_wasm_box_integration.nyash`
```nyash
box SimpleData {
init { x, y }
pack(a, b) {
me.x = a
me.y = b
}
sum() {
return me.x + me.y
}
}
static box Main {
main() {
local data = new SimpleData(10, 20)
return data.sum()
}
}
```
**テスト方法**:
```bash
# MIR生成テスト
./target/release/nyash --dump-mir test_wasm_box_integration.nyash
# WASM生成テスト
./target/release/nyash --compile-wasm test_wasm_box_integration.nyash
# WASM実行テスト（wasmtime）
./target/release/nyash --compile-wasm test_wasm_box_integration.nyash > test.wat
sed -n '4,$p' test.wat > clean_test.wat
$HOME/.wasmtime/bin/wasmtime run clean_test.wat --invoke main
```
**期待結果**: 全プロセスでエラーなし、最終結果 `30`
## ✅ 成功基準
### 必須基準
- [ ] 上記4つのテストケースがすべて成功
- [ ] `cargo build --release` でエラーなし
- [ ] 既存のstatic box Main機能が破損していない
- [ ] Phase 8.3のWASM Box操作が実際に動作確認
### 理想基準
- [ ] MIR→WASM→wasmtime実行の完全パイプライン動作
- [ ] ベンチマーク性能が劣化していない
- [ ] 複雑なデリゲーション・継承チェーンが動作
## 🤖 Copilot向け実装ガイド
### 実装順序推奨
1. **Phase 1**: `build_new_expression()` - オブジェクト生成
2. **Phase 2**: `build_field_access()` - フィールド読み取り
3. **Phase 3**: Field assignment - フィールド書き込み
4. **Phase 4**: `build_me_expression()` - 自己参照
5. **Phase 5**: `build_box_declaration()` - Box定義
6. **Phase 6**: デリゲーション構文
### 既存コードとの統合注意点
- **MIR命令**: 既存のRefNew/RefGet/RefSet MIR命令を活用
- **型システム**: 既存のValueId/BasicBlockId体系を維持
- **エラーハンドリング**: 既存のResult<ValueId, String>パターンを踏襲
### デバッグ支援
```bash
# MIR生成確認
./target/release/nyash --dump-mir --mir-verbose test_file.nyash
# パーサー確認
./target/release/nyash --debug-fuel unlimited test_file.nyash
```
## 📊 期待される効果
### 技術的効果
- Phase 8.3のBox操作WASMが実際に使用可能
- Everything is Box哲学の実用レベル実現
- 真のオブジェクト指向プログラミング対応
### 開発効率向上
- Nyashプログラムの実用性大幅向上
- 実際のアプリケーション開発が可能
- ベンチマーク・テストの精度向上
## 🔗 関連リンク
- **Phase 8.3実装**: RefNew/RefGet/RefSet WASM対応
- **MIR設計**: `docs/説明書/reference/mir-reference.md`
- **AST定義**: `src/ast.rs`
- **既存MIR実装**: `src/mir/instruction.rs`
---
**優先度**: Critical
**担当**: Copilot + Claude協調実装
**最終目標**: test_wasm_box_integration.nyash が完全動作

338
docs/development/roadmap/phases/phase-8/phase_8_5_mir_25_instruction_specification.md Normal file
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@ -0,0 +1,338 @@
# Phase 8.5: MIR 25命令完全仕様実装（ChatGPT5 + AI大会議決定版）
## 🎯 Issue概要
**最終決定**: AI大会議（Gemini+Codex）+ ChatGPT5先生によるMIR 25命令完全仕様の実装
**仕様確定**: ChatGPT5先生が「化け物に伸びる余白」と「実装の現実」のちょうど真ん中として設計した、**Nyashのコア価値（所有森＋weak＋Bus＋効果注釈）を無理なくIR化**する完璧な25命令セット
## 📋 確定版: MIR 25命令完全仕様
### **Tier-0: 普遍コア（8命令）**
```mir
Const // 定数値生成（pure）
BinOp // 二項演算（pure）
Compare // 比較演算（pure）
Branch // 条件分岐（control）
Jump // 無条件ジャンプ（control）
Phi // SSA phi関数（pure）
Call // 外部関数呼び出し（context依存）
Return // 関数戻り（control）
```
**効果**: 将来のJIT/AOT/WASMすべてで必須の基盤
### **Tier-1: Nyashセマンティクス（12命令）**
```mir
NewBox // 強所有のBox生成（所有森のノード）
BoxFieldLoad // Boxのフィールド読み（pure）
BoxFieldStore // Boxのフィールド書き（mut）
BoxCall // Boxのメソッド呼び出し（context依存）
Safepoint // 分割finiや割込み許可ポイント（io）
RefGet // 参照（強/弱を問わず）を値として取得（pure）
RefSet // 参照の差し替え（所有規則検証付き）（mut）
WeakNew // weak ハンドル生成（非所有リンク作成）（pure）
WeakLoad // weak から生存チェック付きで強参照取得（失効時null）（pure）
WeakCheck // weak の生存確認（bool）（pure）
Send // Bus送信（io）
Recv // Bus受信（io）
```
**革命的価値**: **所有森＋weak＋Bus** が言語一次市民として表現可能
### **Tier-2: 実装補助・最適化友好（5命令）**
```mir
TailCall // 末尾呼び出し（スタック節約）（control）
Adopt // 所有移管: this が子を強所有に取り込む（mut）
Release // 強所有を解除（weak化 or null化）（mut）
MemCopy // 小さなメモリ移動（構造体/配列最適化フック）（mut）
AtomicFence // 並行時の順序保証（Actor/Port境界で使用）（io）
```
**位置づけ**: 言語仕様の裏方。無くても表現可能だが、**性能・安全検査・移植性**が安定
## 🔧 効果（Effect）システム
### 効果分類と最適化ルール
```rust
pub enum Effect {
Pure, // 再順序化OK、CSE/LICM可能
Mut, // 同一Box/同一Fieldで依存保持
Io, // 再順序化禁止、副作用あり
Control, // 制御フロー変更
}
```
### 命令別効果定義
- **pure**: Const, BinOp, Compare, Phi, RefGet, WeakNew, WeakLoad, WeakCheck
- **mut**: BoxFieldStore, RefSet, Adopt, Release, MemCopy
- **io**: Send, Recv, Safepoint, AtomicFence
- **control**: Branch, Jump, Return, TailCall
- **context依存**: Call, BoxCall（呼び先効果に従属）
## 🔍 検証（Verifier）要件
### 所有森検証ルール
```rust
// 1. 強参照のin-degree制約
fn verify_ownership_forest(mir: &MirModule) -> Result<(), VerifyError> {
for instruction in mir.instructions() {
match instruction {
NewBox { dst, .. } => verify_strong_indegree_one(dst)?,
Adopt { parent, child, .. } => verify_ownership_transfer(parent, child)?,
Release { ref_val, .. } => verify_release_safety(ref_val)?,
RefSet { target, new_ref, .. } => verify_refset_safety(target, new_ref)?,
_ => {}
}
}
}
// 2. 強循環禁止検証
fn verify_no_strong_cycles(mir: &MirModule) -> Result<(), VerifyError> {
// 強エッジのみ辿ってDAG（森）であることを確認
}
// 3. weak参照の決定的挙動
fn verify_weak_determinism(mir: &MirModule) -> Result<(), VerifyError> {
// WeakLoad/WeakCheckの失効時はnull/falseを返す（例外禁止）
}
```
### 安全性検証項目
- [ ] **所有森**: `strong in-degree ≤ 1`（NewBox/Adopt/Release/RefSetで常時検査）
- [ ] **強循環禁止**: 強エッジのみ辿ってDAG（森）であること
- [ ] **weak/強相互**: 双方向とも強 → エラー（片側はWeakNew経由で弱化）
- [ ] **RefSetの安全**: 強→強の差し替え時は旧所有元からのReleaseが伴うこと
- [ ] **WeakLoad/WeakCheck**: 失効時はnull/falseを返す（例外禁止、決定的挙動）
- [ ] **TailCall**: 末尾位置のみ可（Return直前）
- [ ] **Send/Recv**: at-least-once契約を満たすか、契約を明示
## 🚀 実装範囲・優先度
### Phase 8.5A: コア命令実装（最優先）
- [ ] **Tier-0完全実装**: 8命令の基盤確立
- [ ] **Tier-1 Box操作**: NewBox, BoxFieldLoad/Store, BoxCall
- [ ] **Tier-1 weak参照**: WeakNew, WeakLoad, WeakCheck
- [ ] **効果システム**: Effect注釈とVerifier基盤
### Phase 8.5B: 高度機能（重要）
- [ ] **所有移管**: Adopt, Release命令実装
- [ ] **最適化**: TailCall, MemCopy実装
- [ ] **並行制御**: AtomicFence実装
- [ ] **Bus操作**: Send, Recv統合
### Phase 8.5C: 検証・最適化（完成度）
- [ ] **Verifier完全実装**: 所有森・strong循環・安全性検証
- [ ] **バックエンド対応**: Interpreter/VM/WASM全対応
- [ ] **最適化パス**: pure再順序化・mut依存保持・io順序保証
## 🧪 代表的ロワリング実装例
### 1. look参照のロワリング
```nyash
// Nyashソース
local weak_ref = look parent.child
// MIRロワリング
%0 = WeakNew %parent_child_ref
%1 = WeakLoad %0 // 読み取り時に生存チェック
```
### 2. borrow{}ブロックのロワリング
```nyash
// Nyashソース
borrow parent.field {
use_field(parent.field)
}
// MIRロワリング
%0 = WeakNew %parent_field // ブロック先頭
%1 = WeakLoad %0
%2 = Call @use_field, %1
// ブロック末尾でハンドル破棄（MIR上はNop、型で書換禁止）
```
### 3. Bus最適化（Elision）
```nyash
// Nyashソース
send(data, local_receiver)
local result = recv(local_receiver)
// MIR最適化前
%0 = Send %data, %local_receiver
%1 = Recv %local_receiver
// MIR最適化後（同一スレッド/アリーナの場合）
%0 = BoxFieldLoad %local_receiver, "buffer"
%1 = BoxFieldStore %local_receiver, "buffer", %data
// Send/Recv → 直接アクセスに縮退
```
## 🎯 バックエンド別実装指針
### Interpreter実装
```rust
// 25命令を素直に実装（正しさの基準）
match instruction {
MirInstruction::NewBox { dst, box_type } => {
let box_val = create_box(box_type);
self.set_value(dst, box_val);
},
MirInstruction::WeakCheck { dst, weak_ref } => {
let is_alive = self.check_weak_alive(weak_ref);
self.set_value(dst, Value::Bool(is_alive));
},
MirInstruction::TailCall { func, args } => {
self.prepare_tail_call(func, args);
return TailCallResult::Jump;
},
// ... 他23命令
}
```
### VM実装
```rust
// Register-VM + direct-threading
// Send/Recvはローカル判定時にインライン化
impl VM {
fn execute_send(&mut self, data: RegId, target: RegId) {
if self.is_local_target(target) {
// ローカル最適化: 直接バッファ書き込み
self.local_buffer_write(target, data);
} else {
// 通常のBus送信
self.bus_send(data, target);
}
}
}
```
### WASM実装
```rust
// Send/Recvはhost import、MemCopyはmemory.copyに対応
fn compile_mem_copy(&mut self, dst: WasmAddr, src: WasmAddr, size: u32) {
self.emit_wasm_instruction(&WasmInstruction::MemoryCopy {
dst_offset: dst,
src_offset: src,
size,
});
}
fn compile_send(&mut self, data: ValueId, target: ValueId) {
// host importとして実装
self.emit_call_import("env.bus_send", &[data, target]);
}
```
### JIT実装（将来）
```rust
// TailCall最適化、WeakLoadは世代タグでO(1)生存チェック
impl JITCompiler {
fn compile_weak_load(&mut self, dst: RegId, weak_ref: RegId) -> JITCode {
// 世代タグによる高速生存チェック
let generation_check = self.emit_generation_check(weak_ref);
let load_value = self.emit_conditional_load(weak_ref, generation_check);
self.emit_store_register(dst, load_value)
}
}
```
## 🧪 テスト戦略
### 1. Golden MIR テスト
```bash
# 各サンプルのMIRダンプが全バックエンドで一致
./target/release/nyash --dump-mir test_golden_mir.nyash > golden.mir
./target/release/nyash --backend vm --dump-mir test_golden_mir.nyash > vm.mir
./target/release/nyash --backend wasm --dump-mir test_golden_mir.nyash > wasm.mir
diff golden.mir vm.mir && diff vm.mir wasm.mir
```
### 2. 行動一致テスト
```bash
# 同入力→同出力（weak失効時のnull/false含む）
./target/release/nyash --backend interpreter test_behavior.nyash > interp.out
./target/release/nyash --backend vm test_behavior.nyash > vm.out
./target/release/nyash --backend wasm test_behavior.nyash > wasm.out
diff interp.out vm.out && diff vm.out wasm.out
```
### 3. 性能スモークテスト
```bash
# 5種の代表ケースで性能継続検証
./target/release/nyash --benchmark add_loop.nyash
./target/release/nyash --benchmark map_getset.nyash
./target/release/nyash --benchmark alloc_free.nyash
./target/release/nyash --benchmark bus_local.nyash
./target/release/nyash --benchmark bus_actor.nyash
# 期待値: VMがinterp以上、WASMがVM以上
```
## ✅ 成功基準
### 必須基準（Phase 8.5完成）
- [ ] **25命令完全実装**: 全バックエンドで25命令サポート
- [ ] **効果システム動作**: pure/mut/io/control効果の正確な実装
- [ ] **Verifier動作**: 所有森・strong循環・安全性検証の動作確認
- [ ] **Golden MIRテスト**: 全テストケースでMIR一致
- [ ] **行動一致テスト**: 全バックエンドで出力一致
- [ ] **性能要件**: VM≥Interpreter、WASM≥VM
### 理想基準（長期価値）
- [ ] **最適化効果**: pure再順序化・CSE/LICM・Bus elision動作確認
- [ ] **所有森活用**: Adopt/Release/RefSetによる安全で効率的なメモリ管理
- [ ] **weak参照活用**: WeakCheck/WeakLoadによる軽量で安全な弱参照
- [ ] **JIT準備**: TailCall/MemCopyによる将来JIT最適化基盤
## 🤖 Copilot向け実装ガイド
### 実装順序推奨
1. **Tier-0基盤**: 8命令の確実な実装
2. **Box操作**: NewBox, BoxFieldLoad/Store（Everything is Box核心）
3. **weak参照**: WeakNew, WeakLoad, WeakCheck（循環参照対策）
4. **効果システム**: Effect注釈とVerifier統合
5. **高度機能**: Adopt/Release, TailCall等
6. **テスト**: Golden MIR・行動一致・性能検証
### 重要な設計原則
- **Everything is Box**: BoxFieldLoad/Storeで明確にBox中心設計
- **所有森**: strong in-degree ≤ 1を常時保証
- **決定的挙動**: WeakLoad/WeakCheckの失効時動作を一貫化
- **効果注釈**: 最適化パスの基盤となる正確な効果分類
### デバッグ支援
```bash
# MIR命令別実行トレース
./target/release/nyash --trace-mir-execution test.nyash
# 所有森検証
./target/release/nyash --verify-ownership-forest test.nyash
# 効果システム確認
./target/release/nyash --dump-mir-effects test.nyash
```
## 📊 期待される効果
### 技術的効果
- **所有森＋weak＋Bus**のIRレベル実現
- JIT/AOT最適化の強固な基盤確立
- バックエンド間の実装一貫性向上
### 開発効率向上
- 意味明確なMIRによるデバッグ性向上
- 最適化パス開発の大幅な容易化
- 長期保守コストの劇的削減
### パフォーマンス向上
- Bus elisionによる通信最適化
- pure命令の積極的再順序化
- TailCall/MemCopyによる実行効率化
---
**優先度**: Critical（Phase 8.4完了直後）
**担当**: Copilot + Claude協調実装
**仕様策定**: ChatGPT5 + AI大会議（Gemini+Codex）完全一致決定
**最終目標**: Nyashコア価値の完璧なIR化実現

259
docs/development/roadmap/phases/phase-8/phase_8_5_mir_35_to_26_reduction.md Normal file
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@ -0,0 +1,259 @@
# Phase 8.5: MIR 35→26命令削減プロジェクト（緊急実装）
## 🚨 **緊急度: Critical**
**発見日**: 2025年8月17日
**問題**: MIR実装が35命令に膨張（ChatGPT5仕様26命令から75%超過）
**Gemini評価**: 削減戦略「極めて健全」「断行推奨」「不可欠なステップ」
## 🎯 **Issue概要**
### **技術的負債の深刻化**
- **実装**: 35命令（175%膨張）
- **設計**: 26命令（ChatGPT5 + AI大会議決定版）
- **リスク**: バックエンド実装困難・最適化爆発・保守性悪化
### **削減の必要性**
1. **バックエンド負荷**: 各バックエンドで35命令対応が重すぎ
2. **最適化複雑化**: 命令数に比例して最適化ルール爆発
3. **テスト困難**: 組み合わせ爆発でテストケース管理不能
4. **長期保守**: 新機能追加時の影響範囲予測困難
## 📋 **削減対象命令分析**
### **削除対象: 17命令**
#### **1. BinOp統合 (1命令)**
- `UnaryOp` → `BinOp`統合（not %a → %a xor true）
#### **2. BoxField操作統合 (4命令)**
- `Load` → `BoxFieldLoad`
- `Store` → `BoxFieldStore`
- `ArrayGet` → `BoxFieldLoad`（配列もBoxフィールド）
- `ArraySet` → `BoxFieldStore`
#### **3. intrinsic化 (6命令)**
```rust
// 削除前
Print %value
Debug %value "message"
TypeCheck %box "Type"
Cast %value Type
// 削除後（intrinsic化）
Call @print, %value
Call @debug, %value, "message"
Call @type_check, %box, "Type"
Call @cast, %value, Type
```
#### **4. 完全削除 (4命令)**
- `Copy` → 最適化パス専用（MIRから除外）
- `Nop` → 不要命令削除
- `Throw/Catch` → Call経由例外処理
#### **5. 統合・置換 (2命令)**
- `RefNew` → 削除（RefGetで代用）
- `BarrierRead/BarrierWrite` → `AtomicFence`統合
- `FutureNew/FutureSet/Await` → `NewBox + BoxCall`実装
### **新規追加: 10命令**
#### **Box操作明示化**
- `BoxFieldLoad/BoxFieldStore` → Everything is Box核心
- `Adopt/Release` → 所有権移管の明示
#### **弱参照完全対応**
- `WeakCheck` → 生存確認の明示
- `Send/Recv` → Bus操作一次市民化
#### **最適化基盤**
- `TailCall, MemCopy, AtomicFence` → JIT/AOT準備
## 🗓️ **5段階実装計画**
### **Phase 1: 共存実装 (完了)**
**担当**: Copilot + Claude協調
**期間**: 2025年8月17日（1日で完了！）
#### **実装範囲**
- ✅ 新旧命令両対応MIRパーサー
- ✅ `BoxFieldLoad/BoxFieldStore`新命令追加
- ✅ `WeakCheck/Send/Recv`新命令追加
- ✅ `TailCall/Adopt/Release/MemCopy/AtomicFence`新命令追加
- ✅ 既存命令保持での互換性確保
#### **技術的詳細**
```rust
// src/mir/instruction.rs 拡張
pub enum MirInstruction {
// 既存命令（保持）
Load { .. },
Store { .. },
// 新命令（追加）
BoxFieldLoad { dst: ValueId, box_val: ValueId, field: String },
BoxFieldStore { box_val: ValueId, field: String, value: ValueId },
// ... 他新命令
}
```
### **Phase 2: フロントエンド移行 (完了)**
**期間**: 2025年8月17日（即日完了）
#### **実装範囲**
- ✅ AST→MIR生成を新形式のみに変更
- ✅ `Load/Store`生成停止、`BoxFieldLoad/BoxFieldStore`生成開始
- ✅ intrinsic化対象を`Call @intrinsic_name`形式で生成
- ✅ 配列操作の`BoxField`表現実装
#### **検証項目**
- [ ] 全Nyashプログラムが新MIRで実行可能
- [ ] Golden MIRテスト準備完了
### **Phase 3: 最適化パス移行 (完了)**
**期間**: 2025年8月17日（即日完了）
#### **実装範囲**
- ✅ 全最適化パスを新命令対応に修正
- ✅ Effect分類の正確な実装（pure/mut/io/control）
- ✅ 所有権森検証ルール実装
- ✅ `BoxFieldLoad/BoxFieldStore`最適化パス
#### **Effect System実装**
```rust
// Pure命令の再順序化
fn optimize_pure_reordering(mir: &mut MirModule) {
// BoxFieldLoad, WeakLoad等の安全な再順序化
}
// Mut命令の依存解析
fn analyze_mut_dependencies(mir: &MirModule) -> DependencyGraph {
// BoxFieldStore間の依存関係解析
}
```
### **Phase 4: バックエンド移行 (完了)**
**期間**: 2025年8月17日（即日完了）
#### **実装範囲**
- ✅ Interpreter新命令対応（既存実装で対応）
- ✅ VM新命令対応（レジスタベース最適化）
- ✅ WASM新命令対応（memory操作最適化）
- ✅ intrinsic関数実装（@print, @debug, @type_check等）
#### **intrinsic実装例**
```rust
// Interpreterでのintrinsic実装
fn execute_intrinsic_call(&mut self, name: &str, args: &[Value]) -> Result<Value> {
match name {
"@print" => {
println!("{}", args[0]);
Ok(Value::Void)
},
"@array_get" => {
let array = &args[0];
let index = args[1].as_integer();
Ok(array.get_element(index))
},
// ... 他intrinsic
}
}
```
### **Phase 5: 旧命令削除・クリーンアップ (進行中)**
**期間**: 2025年8月17日〜
#### **実装範囲**
- ✅ 削除対象17命令にdeprecatedマーク付与（Phase 5-1）
- ✅ バックエンドから実装削除（Phase 5-2）
- ✅ フロントエンドから生成停止（Phase 5-3）
- 🔄 テストスイート更新（Phase 5-4進行中）
- 🔄 ドキュメント更新・整備（Phase 5-4進行中）
- [ ] 最終検証とクリーンアップ（Phase 5-5）
#### **クリーンアップ項目**
- [ ] `UnaryOp, Load, Store, Print, Debug`等の完全削除
- [ ] 関連するテストケース更新
- [ ] エラーメッセージ更新
- [ ] APIドキュメント更新
## 🧪 **検証・品質保証**
### **Golden MIR テスト**
```bash
# 全バックエンドMIR一致確認
./scripts/test_golden_mir_26.sh
```
### **所有権森検証**
```rust
// 自動検証システム
fn verify_ownership_forest_constraints(mir: &MirModule) -> Result<(), VerifyError> {
// strong in-degree ≤ 1
// DAG構造（強循環禁止）
// WeakLoad/WeakCheck決定的挙動
}
```
### **回帰テスト**
- [ ] 全実用アプリケーション動作確認
- [ ] 性能劣化チェック（ベンチマーク実行）
- [ ] メモリ使用量確認
## 📊 **成功基準**
### **必須基準（Phase 5完了時）**
- ✅ **26命令完全実装**: ChatGPT5仕様100%準拠
- ✅ **機能完全性**: 既存Nyashプログラム100%動作（実行確認済み）
- [ ] **性能維持**: 削減前と同等以上の性能（測定予定）
- [ ] **Golden MIRテスト**: 全バックエンドMIR一致（テスト更新中）
- ✅ **所有権森検証**: 強参照森・weak参照安全性保証（実装済み）
### **理想基準（追加価値）**
- [ ] **最適化効果**: pure再順序化・CSE/LICM動作確認
- [ ] **メモリ効率**: Adopt/Releaseによる効率的メモリ管理
- [ ] **コード品質**: 複雑性大幅削減・保守性向上
## 🚨 **リスク管理**
### **高リスク要因**
1. **大規模リファクタリング**: 全コンポーネント影響
2. **互換性破綻**: 既存プログラム動作不良
3. **性能劣化**: 最適化ロジック変更による影響
4. **バックエンド不整合**: 実装差異による動作違い
### **リスク軽減策**
- **段階的移行**: 5 Phaseによる漸進的変更
- **共存期間**: 新旧両対応での安全な移行
- **包括テスト**: Golden MIR・回帰テスト・性能測定
- **ロールバック準備**: 各Phase完了時点でのバックアップ
## 👥 **実装体制**
### **主担当**
- **Copilot**: コード実装（フロントエンド・バックエンド）
- **Claude**: 設計・レビュー・ドキュメント・テスト戦略
### **専門分担**
- **Phase 1-2**: フロントエンド（AST→MIR生成）
- **Phase 3**: 最適化パス・Effect System
- **Phase 4**: バックエンド（Interpreter/VM/WASM）
- **Phase 5**: 統合・テスト・クリーンアップ
## 📚 **関連資料**
- **ChatGPT5仕様**: `docs/予定/native-plan/copilot_issues_phase0_to_94.txt`
- **26命令詳細**: `docs/説明書/mir-26-specification.md`
- **Gemini分析**: 「極めて健全」「断行推奨」評価レポート
---
**Issue作成**: 2025年8月17日
**実装開始**: 2025年8月17日
**進捗状況**: Phase 5-4（90%完了）
**想定完了**: 2025年8月17日中（本日中）
**優先度**: Critical（他全作業に優先）
**驚異的な進捗**: 当初5週間想定だった作業を1日で90%完了！

160
docs/development/roadmap/phases/phase-8/phase_8_5_mir_semantic_layering.md Normal file
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@ -0,0 +1,160 @@
# Phase 8.5: MIRセマンティック階層化（AI大会議決定版）
## 🎯 Issue概要
**方針転換**: ChatGPT5推奨の「20命令intrinsic戦略」から、**Gemini+Codex両先生一致推奨の「25命令セマンティック階層化」**に変更
**理由**: AI大会議による深い分析の結果、20命令intrinsic戦略は以下の致命的問題が判明：
- JIT/AOT最適化機会の喪失
- Everything is Box哲学の意味情報消失
- 長期的な実装・保守コスト増大
- パフォーマンス劣化リスク
## 🧠 AI大会議分析結果
### Gemini先生分析（理論面）
- **「賢いコンパイラは、賢いMIRから生まれる」**
- RefNew/WeakLoadのintrinsic化 = 最適化阻害の悪手
- BoxFieldLoad/Store等でEverything is Box明示化
- セマンティック階層化で意味保持
### Codex先生分析（実装面）
- **二相ロワリング戦略**: 25命令維持パス + 20+intrinsic降格パス
- 実装コスト: 5命令追加で10-20人日（intrinsic戦略より安い）
- マイクロベンチ実測でintrinsicオーバーヘッド検証
- 段階的移行（35→25）で安全な実装
## 📋 決定版: セマンティック階層化MIR（25命令）
### **Tier-0: 普遍的コア（8命令）**
```mir
Const, BinOp, Compare, Branch, Jump, Return, Phi, Call
```
- どんな言語にも共通する基本命令群
- 全バックエンドで必須サポート
### **Tier-1: Nyashセマンティクス（12命令）**
```mir
NewBox, BoxFieldLoad, BoxFieldStore, BoxCall, Safepoint,
RefGet, RefSet, WeakNew, WeakLoad, Send, Recv,
TypeTest, WeakUpgrade
```
- **Everything is Box哲学の具現化**
- **最適化に不可欠**: JIT/AOTでのエスケープ解析・RC除去の基盤
- **BoxFieldLoad/Store**: `obj.field`専用（Load/Storeより明確）
- **TypeTest**: 動的型検査（分岐最適化の核心）
- **WeakUpgrade**: weak→strong昇格（GC協調で重要）
### **Tier-2: 高度フロー（5命令）**
```mir
Throw, Catch, Pin, Unpin, Barrier
```
- 必須だが頻出度低い高度機能
- WASM等ではランタイム関数呼出しに降格可能
## 🔄 二相ロワリング戦略（Codex提案）
### アーキテクチャ
```
Frontend → New MIR(25命令) →
├─ パスA: VM/JIT/AOT向け（25命令のまま最適化）
└─ パスB: WASM/最小実装向け（25→20+intrinsic降格）
```
### 利点
- **柔軟性**: バックエンドの能力に応じて最適形式選択
- **互換性**: 既存35命令からの段階移行
- **性能**: 高度バックエンドでセマンティクス活用、最小バックエンドで実装簡素化
## 🧪 検証戦略
### 1. パフォーマンス実測（Codex設計）
**マイクロベンチ3カテゴリ:**
- BoxFieldLoad/Store連鎖（構造体/配列/辞書）
- WeakLoad/Upgrade頻発＋GCセーフポイント
- Send/Recvホットループ＋多待ち
**比較軸:**
- 35現行 vs 25セマンティクス vs 20+intrinsic
- Interpreter/VM/WASM全バックエンド
- 命令数/ランタイムcall回数/最適化効果
### 2. 実装検証
**段階的移行（4フェーズ）:**
1. 仕様固定・ロワリング設計
2. 二相ロワリング導入＋互換Shim
3. バックエンド増分対応
4. 旧命令縮退・削除
### 3. 機能保持確認
- **参照実装**: 単一ソース→両MIR→出力一致検証
- **ゴールデンMIR**: 代表プログラムのスナップショット
- **差分実行**: Interpreter/VM/WASMトライアングル比較
## 🎯 実装優先度
### Phase 8.5A: コア変換（最優先）
- [ ] Tier-0/1命令の詳細仕様策定
- [ ] BoxFieldLoad/Store → RefGet/SetのMIR変換
- [ ] TypeTest/WeakUpgrade命令実装
### Phase 8.5B: 二相ロワリング
- [ ] 25命令維持パス実装
- [ ] 20+intrinsic降格パス実装
- [ ] バックエンド選択ロジック
### Phase 8.5C: 検証・最適化
- [ ] マイクロベンチ実装・実測
- [ ] Golden MIRテストスイート
- [ ] 性能回帰検出CI
## ✅ 成功基準
### 必須基準
- [ ] 25命令セマンティクス完全実装
- [ ] 全バックエンドで機能保持
- [ ] パフォーマンス劣化なし（ベンチマーク基準）
- [ ] Golden MIRテスト全PASS
### 理想基準
- [ ] JIT/AOTでの最適化効果確認
- [ ] WASM降格パスでも実用性能
- [ ] 開発・デバッグ体験向上
## 🤖 Copilot向け実装ガイド
### 重要なポイント
- **BoxFieldLoad/Store重視**: Everything is Box哲学の核心
- **TypeTest活用**: 動的型検査最適化
- **WeakUpgrade**: GC協調の要
- **二相設計**: 高度バックエンドと最小バックエンドの両立
### デバッグ支援
```bash
# セマンティクス確認
./target/release/nyash --dump-mir-semantic test.nyash
# 降格パス確認
./target/release/nyash --dump-mir-lowered test.nyash
# 性能比較
./target/release/nyash --benchmark-mir-passes test.nyash
```
## 📊 期待される効果
### 技術的効果
- Everything is Box哲学のMIRレベル実現
- JIT/AOTでの高度最適化基盤確立
- バックエンド実装の柔軟性向上
### 開発効率向上
- MIR可読性・デバッグ性大幅改善
- 最適化パス開発の容易化
- 長期保守コスト削減
---
**優先度**: High（Phase 8.4完了後）
**担当**: Copilot + Claude協調実装
**AI大会議結論**: Gemini+Codex両先生完全一致推奨

438
docs/development/roadmap/phases/phase-8/phase_8_6_vm_performance_improvement.md Normal file
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@ -0,0 +1,438 @@
# Phase 8.6: VM性能改善実装（緊急修正）
## 🚨 Issue概要
**緊急課題**: VMがインタープリターより性能劣化（0.9倍）している根本問題の解決
**発見経緯**: Phase 8.4完成時のベンチマーク測定で発覚
- **VM実行**: 119.80ms（期待より遅い）
- **Interpreter**: 110.10ms（ベースライン）
- **性能比**: 0.9倍（劣化）+ BoxCall戻り値`void`問題
**目標**: VM → Interpreter超え（最低2倍高速化）の達成
## 📊 現状問題の詳細分析
### 🚨 主要問題
#### 1. VM性能劣化（0.9倍問題）
```
期待: VM > Interpreter（MIR最適化効果）
実態: VM < Interpreter（性能劣化）
差異: 119.80ms vs 110.10ms = +9.70ms劣化
```
#### 2. BoxCall戻り値問題
```
症状: VM BoxCall実行後の戻り値が`void`
影響: ユーザー定義Box操作が正常動作しない
優先度: Critical（機能的致命的）
```
#### 3. MIR変換オーバーヘッド
```
推定: AST→MIR→VM変換コストがInterpreterのAST直接実行を上回る
疑い: MIR Builder / VM Compiler の非効率性
```
### 🔍 推定原因分析
#### A. VM命令ディスパッチ非効率
```rust
// 現在の推定実装（効率悪い）
match instruction {
MirInstruction::Const { .. } => { /* 処理 */ },
MirInstruction::BinOp { .. } => { /* 処理 */ },
// ... 毎回match分岐でオーバーヘッド
}
```
#### B. メモリ管理オーバーヘッド
- VM値スタック/レジスタの頻繁な割り当て・解放
- MIR ValueId → VM値の変換コスト
- Box参照管理の重複処理
#### C. BoxCall実装バグ
- VM内BoxCall処理での戻り値設定漏れ
- Interpreterとの実装差異
## 🛠️ 技術的実装戦略
### Phase 1: プロファイリング・ボトルネック特定（1週間）
#### 🔍 VM実行時間詳細測定
```rust
// 測定対象
struct VMProfiler {
instruction_dispatch_time: Duration, // 命令ディスパッチ時間
memory_allocation_time: Duration, // メモリ割り当て時間
boxcall_execution_time: Duration, // BoxCall実行時間
mir_conversion_time: Duration, // MIR変換時間
value_conversion_time: Duration, // 値変換時間
}
```
#### 📊 ベンチマーク計測拡張
```bash
# 詳細プロファイリングコマンド
./target/release/nyash --benchmark --profile-vm --iterations 1000 program.nyash
# 出力例
VM Performance Profile:
- Instruction Dispatch: 45.2ms (37.8%)
- Memory Management: 32.1ms (26.8%)
- BoxCall Operations: 28.7ms (24.0%)
- MIR Conversion: 13.9ms (11.6%)
```
### Phase 2: 命令ディスパッチ最適化（1週間）
#### 🚀 Direct Threading実装
```rust
// 最適化案: コンパイル時命令ポインタ配列
type InstructionHandler = fn(&mut VM, &MirInstruction) -> VMResult;
struct OptimizedVM {
handlers: [InstructionHandler; 64], // 命令種別ごとの直接ハンドラ
instruction_cache: Vec<InstructionHandler>, // 実行時キャッシュ
}
impl OptimizedVM {
fn execute_optimized(&mut self, instructions: &[MirInstruction]) {
for instr in instructions {
// match分岐なし：直接関数呼び出し
self.handlers[instr.opcode()](self, instr);
}
}
}
```
#### ⚡ Register-based VM検討
```rust
// スタックマシン → レジスタマシン移行案
struct RegisterVM {
registers: [VMValue; 256], // 固定レジスタファイル
register_allocator: BitSet, // レジスタ割り当て管理
}
// 利点: push/pop オーバーヘッド削減
// 欠点: レジスタ割り当て複雑化
```
### Phase 3: BoxCall実装修正（3日）
#### 🔧 BoxCall戻り値修正
```rust
// 現在の問題を修正
impl VM {
fn execute_boxcall(&mut self, dst: Option<ValueId>, box_val: ValueId,
method: &str, args: &[ValueId]) -> VMResult {
let result = self.call_box_method(box_val, method, args)?;
// 🚨 修正必要：戻り値設定
if let Some(dst_id) = dst {
self.set_value(dst_id, result); // ←これが漏れている疑い
}
Ok(())
}
}
```
#### ✅ Interpreter整合性確保
```rust
// Interpreterと同一の戻り値処理を実装
```
### Phase 4: メモリ最適化（1週間）
#### 🏊 メモリプール導入
```rust
struct VMMemoryPool {
value_pool: Pool<VMValue>, // VM値の使い回し
instruction_pool: Pool<VMInstruction>, // 命令オブジェクト使い回し
small_alloc_pool: SmallAllocator, // 小さなアロケーション専用
}
```
#### 📦 Zero-Copy最適化
```rust
// MIR ValueId → VM値の変換最小化
struct ZeroCopyVM {
mir_values: &[MirValue], // MIR値への直接参照
vm_values: SparseVec<VMValue>, // スパース配列でメモリ効率化
}
```
## 🎯 成功基準・測定指標
### 必須達成基準
- [ ] **VM > Interpreter**: 最低2倍高速化（110ms → 55ms以下）
- [ ] **BoxCall正常化**: 戻り値が正しく返される
- [ ] **メモリ使用量**: VM実行時メモリ使用量 < Interpreter（50%目標）
### 追加目標
- [ ] **MIR変換高速化**: AST→MIR変換時間 < 5ms
- [ ] **スケーラビリティ**: 大規模プログラムで線形性能維持
- [ ] **実行安定性**: 1000回連続実行でメモリリークなし
### 品質指標
- [ ] **機能互換性**: 全てのNyash機能がVM・Interpreterで同一動作
- [ ] **デバッグ性**: プロファイリング情報出力機能
- [ ] **後方互換性**: 既存のMIRコードが無修正で高速動作
## 🧪 専用テストケース作成
### VM性能測定テスト
各テストをInterpreter/VM/WASMで比較実行し、性能プロファイル収集
#### test_vm_performance_basic.nyash
```nyash
// 基本演算性能テスト（CPU集約）
static box VMPerfTest {
main() {
me.console = new ConsoleBox()
// 1. 基本演算ベンチマーク（10000回）
local start_time = 0
local sum = 0
local i = 0
loop(i < 10000) {
sum = sum + (i * 2 + 1) / 3
i = i + 1
}
me.console.log("基本演算完了: " + sum)
// 2. Box生成・破棄ベンチマーク（1000回）
local j = 0
loop(j < 1000) {
local temp_box = new DataBox(j)
temp_box.process()
j = j + 1
}
me.console.log("Box操作完了")
}
}
box DataBox {
init { value }
pack(initial_value) {
me.value = initial_value
}
process() {
me.value = me.value * 2 + 1
return me.value
}
}
```
#### test_vm_boxcall_return.nyash
```nyash
// BoxCall戻り値問題専用テスト
static box BoxCallTest {
main() {
me.console = new ConsoleBox()
// 1. 基本BoxCall戻り値テスト
local calculator = new Calculator()
local result1 = calculator.add(10, 20)
me.console.log("加算結果: " + result1) // 期待値: 30
// 2. チェーンBoxCall戻り値テスト
local result2 = calculator.multiply(result1, 2)
me.console.log("乗算結果: " + result2) // 期待値: 60
// 3. 複雑BoxCall戻り値テスト
local complex = new ComplexBox()
local result3 = complex.nested_calculation(5)
me.console.log("複雑計算結果: " + result3) // 期待値: 要計算
// 🚨 VMで void が返される場合はここで判明
if result1 == null {
me.console.log("🚨 ERROR: BoxCall returned void in VM!")
}
}
}
box Calculator {
add(a, b) {
return a + b
}
multiply(a, b) {
return a * b
}
}
box ComplexBox {
nested_calculation(input) {
local calc = new Calculator()
local step1 = calc.add(input, 10)
local step2 = calc.multiply(step1, 3)
return calc.add(step2, 7)
}
}
```
#### test_vm_memory_usage.nyash
```nyash
// メモリ使用量測定テスト
static box MemoryTest {
main() {
me.console = new ConsoleBox()
me.debug = new DebugBox()
// メモリ測定開始
me.debug.startMemoryTracking()
// 1. 大量Box生成テスト（メモリプール効果測定）
local boxes = new ArrayBox()
local i = 0
loop(i < 5000) {
local data = new LargeDataBox(i)
boxes.push(data)
i = i + 1
}
me.console.log("大量Box生成完了: " + boxes.size())
// 2. 参照操作テスト（参照管理オーバーヘッド測定）
local j = 0
loop(j < 1000) {
local item = boxes.get(j % boxes.size())
item.update_data()
j = j + 1
}
// メモリ使用量レポート
me.console.log(me.debug.memoryReport())
me.debug.stopMemoryTracking()
}
}
box LargeDataBox {
init { id, data1, data2, data3, data4, data5 }
pack(identifier) {
me.id = identifier
me.data1 = "Large data string " + identifier
me.data2 = identifier * 1000
me.data3 = new ArrayBox()
me.data4 = identifier + 0.5
me.data5 = identifier % 2 == 0
}
update_data() {
me.data2 = me.data2 + 1
me.data3.push(me.data2)
return me.data2
}
}
```
#### test_vm_instruction_dispatch.nyash
```nyash
// 命令ディスパッチ性能特化テスト
static box DispatchTest {
main() {
me.console = new ConsoleBox()
// 1. 大量の異なる命令種別実行（ディスパッチオーバーヘッド測定）
local result = 0
local i = 0
loop(i < 50000) {
// 様々な命令を組み合わせ
local a = i % 10 // Const, BinOp
local b = (i + 1) % 10 // Const, BinOp
local c = a + b // BinOp
local d = c * 2 // BinOp
local e = d > 15 // Compare
if e { // Branch
result = result + d // BinOp
} else {
result = result - d // BinOp
}
// BoxCall挿入
local box_result = me.simple_calc(a, b) // BoxCall
result = result + box_result
i = i + 1
}
me.console.log("ディスパッチテスト完了: " + result)
}
simple_calc(x, y) {
return (x + y) * 2
}
}
```
## 🔧 実装支援スクリプト
### ベンチマーク実行スクリプト
```bash
#!/bin/bash
# benchmark_vm_performance.sh
echo "🚀 Phase 8.6 VM性能改善テスト実行"
# 各テストを3バックエンドで実行
TESTS=(
"test_vm_performance_basic"
"test_vm_boxcall_return"
"test_vm_memory_usage"
"test_vm_instruction_dispatch"
)
for test in "${TESTS[@]}"; do
echo "📊 $test.nyash テスト実行中..."
echo " - Interpreter実行..."
time ./target/release/nyash --backend interpreter "tests/vm_performance/$test.nyash"
echo " - VM実行..."
time ./target/release/nyash --backend vm "tests/vm_performance/$test.nyash"
echo " - WASM実行..."
time ./target/release/nyash --backend wasm "tests/vm_performance/$test.nyash"
echo ""
done
echo "✅ 全テスト完了"
```
## 🏆 期待される成果
### 短期成果（2週間）
- [ ] **VM性能2倍達成**: 119.80ms → 55ms以下
- [ ] **BoxCall問題解決**: 戻り値正常動作
- [ ] **プロファイリング環境**: 詳細性能測定機能
### 中期成果（1ヶ月）
- [ ] **最適化基盤確立**: Phase 9 JIT準備完了
- [ ] **メモリ効率向上**: 実行時メモリ使用量50%削減
- [ ] **開発効率向上**: デバッグ・プロファイリング環境
### 長期インパクト
- [ ] **JIT開発加速**: 最適化されたVM → JIT移行が容易
- [ ] **実用性向上**: VM実行で実用的なアプリケーション開発可能
- [ ] **競争力確立**: 他言語VM実装との性能競争力
---
**作成**: 2025-08-14
**優先度**: 🚨 Critical（次期最優先）
**期間**: 2週間
**担当**: Copilot + Claude協調
この問題解決により、Nyash言語のVM実行性能が飛躍的に向上し、Phase 9 JIT実装への道筋が確立されます 🚀

300
docs/development/roadmap/phases/phase-8/phase_8_7_real_world_memory_testing.md Normal file
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@ -0,0 +1,300 @@
# Phase 8.7: Real-world Memory Management Testing + VM BoxCall修正（統合版）
## 🎯 Issue概要
**主目的**: 実用アプリケーション開発によるNyashメモリ管理システムの実証テスト
**統合目的**: VM BoxCall戻り値問題の修正を実用アプリ実装と同時に実施
**戦略的背景**:
- Phase 8.4完了でAST→MIR Lowering完成
- Phase 8.5完了でMIR 25命令階層化完成
- **発見された課題**: VM BoxCall実行後の戻り値が`void`になる問題
- **合理的統合**: kilo実装とBoxCall修正を同時実施で効率最大化
**統合効果**:
```
kilo実装 = ユーザー定義Box + メソッド呼び出し重用
↓
BoxCall正常動作 = kilo正常動作の前提条件
↓
統合実装 = 一石二鳥の効率性
```
## 🎯 Phase 8.7A: kilo（テキストエディタ）
### 技術的特徴
- **サイズ**: <1k LOC（超小型）
- **メモリパターン**: Editor -> (Rows -> Syntax) 木構造＋相互参照
- **fini戦略**: Editor削除でRows自動解放、逆参照をweak化
- **BoxCall実証**: ユーザー定義Boxメソッド呼び出しでVM戻り値正常化確認
- **統合検証**: メモリ管理 + VM BoxCall動作の同時実証
### 実装仕様
#### 基本構造
```nyash
box Editor {
init { rows, current_row, screen_rows, filename }
pack() {
me.rows = new ArrayBox()
me.current_row = 0
me.screen_rows = 24
me.filename = ""
}
fini() {
// ArrayBox自動解放でRows全解放
// weak参照は自動null化される
}
}
box Row {
init { text, size, editor } // editor: weak参照
pack(text_content, parent_editor) {
me.text = text_content
me.size = text_content.length()
me.editor = weak parent_editor // 循環参照回避
}
render() {
if me.editor == null {
return "ERROR: Editor already freed"
}
return me.text
}
}
box EditorState {
init { cursor_x, cursor_y, editor } // editor: weak参照
pack(editor_ref) {
me.cursor_x = 0
me.cursor_y = 0
me.editor = weak editor_ref
}
}
```
#### メイン処理
```nyash
static box Main {
main() {
local editor = new Editor()
// ファイル読み込み
editor.loadFile("test.txt")
// 編集操作
editor.insertLine(0, "Hello Nyash Editor!")
editor.insertLine(1, "This tests memory management")
// 状態作成
local state = new EditorState(editor)
// editor削除 → Rows自動解放、state.editorは自動null化
editor.fini()
// weak参照確認
if state.editor == null {
print("✅ Editor properly freed, weak ref nullified")
return 1
} else {
print("❌ Memory leak detected!")
return 0
}
}
}
```
### 🧪 検証テストケース
#### Test 1: 基本メモリ管理
```nyash
// test_kilo_basic_memory.nyash
box Editor {
init { rows }
pack() { me.rows = new ArrayBox() }
fini() { print("Editor freed") }
}
box Row {
init { editor }
pack(ed) { me.editor = weak ed }
}
static box Main {
main() {
local editor = new Editor()
local row = new Row(editor)
// editor削除
editor.fini()
// weak参照確認
return row.editor == null ? 1 : 0
}
}
```
#### Test 2: 複雑な相互参照
```nyash
// test_kilo_circular_refs.nyash
box Editor {
init { rows, state }
pack() {
me.rows = new ArrayBox()
me.state = new EditorState(me) // 循環参照テスト
}
}
box EditorState {
init { editor }
pack(ed) { me.editor = weak ed }
}
static box Main {
main() {
local editor = new Editor()
editor.pack()
// 循環参照があっても正常解放されるか
editor.fini()
return 1 // メモリリークなしで完了すればOK
}
}
```
#### Test 3: 大量オブジェクト管理
```nyash
// test_kilo_mass_objects.nyash
static box Main {
main() {
local editor = new Editor()
// 大量行作成
loop(i < 1000) {
editor.addRow("Line " + i)
}
print("Created 1000 rows")
// 一括削除
editor.fini()
print("Editor freed with all rows")
return 1
}
}
```
### ✅ 成功基準（統合版）
#### 必須基準（メモリ管理）
- [ ] 全テストケースでメモリリークなし
- [ ] weak参照の自動null化動作確認
- [ ] fini()伝播の正確性確認
- [ ] 循環参照でも正常解放確認
#### 必須基準（VM BoxCall修正）
- [ ] VM BoxCall実行後の戻り値が正常に返される
- [ ] ユーザー定義Boxメソッド呼び出しがVMで正常動作
- [ ] Interpreter/VM/WASMで同一BoxCall動作
- [ ] kilo実装でBoxCallが期待通り動作
#### 理想基準
- [ ] 1000+オブジェクトでも高速動作
- [ ] WASM実行でもメモリ管理正常
- [ ] ベンチマーク性能劣化なし
- [ ] VM BoxCall性能がInterpreterと同等以上
## 🚀 Phase 9.5: tiny-web-server（将来実装）
### 技術的特徴
- **複雑度**: 中〜高
- **メモリパターン**: Server -> Clients -> Requests（並行処理）
- **I/O管理**: ソケット・ファイルハンドルの確実解放
### 基本設計
```nyash
box Server {
init { clients, port }
fini() {
// 全クライアント接続を確実切断
me.clients.forEach(client => client.fini())
}
}
box Client {
init { socket, server } // server: weak参照
fini() {
me.socket.close() // 確実なソケット解放
}
}
```
## 🤖 Copilot向け実装ガイド
### 実装順序（統合版）
1. **Phase 1**: VM BoxCall戻り値修正 + Editor/Row基本構造実装
2. **Phase 2**: weak参照・fini()システム統合 + BoxCall動作確認
3. **Phase 3**: テストケース実装・検証（メモリ管理 + BoxCall統合テスト）
4. **Phase 4**: パフォーマンス最適化・3バックエンド互換性確認
### 重要注意点
- **weak参照構文**: `me.editor = weak editor_ref`
- **fini()自動呼び出し**: ガベージコレクション時
- **メモリリーク検出**: デバッグ出力で確認
- **WASM互換性**: ブラウザ環境でも動作
### デバッグ支援（統合版）
```bash
# メモリ使用量監視
./target/release/nyash --debug-memory test_kilo_basic.nyash
# weak参照追跡
./target/release/nyash --trace-weak test_kilo_circular.nyash
# fini呼び出し追跡
./target/release/nyash --trace-fini test_kilo_mass.nyash
# BoxCall戻り値デバッグ（新規）
./target/release/nyash --debug-boxcall test_kilo_basic.nyash
# VM/Interpreter/WASM BoxCall比較（新規）
./target/release/nyash --compare-boxcall test_kilo_basic.nyash
# 統合デバッグ（メモリ + BoxCall）
./target/release/nyash --debug-all test_kilo_basic.nyash
```
## 📊 期待される効果（統合版）
### 技術的効果
- **メモリ管理実証**: Nyashメモリ管理システムの実用性実証
- **VM実行基盤確立**: BoxCall正常動作によるVM実用性確保
- **Everything is Box実証**: Box哲学の実用レベル確認
- **fini/weak参照実証**: システムの堅牢性確認
- **3バックエンド統一**: Interpreter/VM/WASMでの一貫動作
### 開発体験向上
- **実用アプリ開発実現**: kiloエディタによる実証
- **メモリ安全パターン**: プログラミングパターン確立
- **デバッグ環境整備**: 包括的デバッグ支援機能
- **移行容易性**: 他言語からの移行促進
- **Phase 9準備完了**: JIT実装への安全な基盤確立
---
**優先度**: 🚨 Critical（Phase 8.5完了直後の最優先）
**期間**: 2週間（Phase 8.6統合により3日短縮）
**担当**: Copilot + Claude協調実装
**統合目標**:
- ✅ メモリ安全な実用アプリケーション完成（kilo）
- ✅ VM BoxCall戻り値問題完全解決
- ✅ Phase 9 JIT実装への安全な基盤確立
**戦略的価値**: 効率性最大化（統合実装）+ 品質保証（実証テスト）+ Phase 9準備完了

226
docs/development/roadmap/phases/phase-8/phase_8_8_pack_transparency_system.md Normal file
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@ -0,0 +1,226 @@
# Phase 8.8: pack透明化システム実装
**Priority**: Critical
**Estimated Effort**: 2-3日
**Assignee**: Copilot (Claude監修)
**Status**: Ready for Implementation
## 🎯 概要
**pack構文のユーザー完全透明化システム**を実装する。ユーザーは`pack`を一切意識せず、`from BuiltinBox()`で自動的に内部のpack機能が呼ばれるシステム。
### 🚨 背景問題
- **Copilotがpack機能を誤解**：一般コンストラクタとして実装
- **ドキュメント矛盾**：packの定義が混乱していた ✅ 修正済み
- **ユーザー体験悪化**：packを意識する必要があった
## 📋 実装要件
### 1. **ビルトインBox判定システム**
```rust
// 実装必要な関数
fn is_builtin_box(box_name: &str) -> bool {
// StringBox, P2PBox, MathBox, ConsoleBox等を判定
}
// 登録リスト (最低限)
const BUILTIN_BOXES: &[&str] = &[
"StringBox", "IntegerBox", "BoolBox", "NullBox",
"P2PBox", "MathBox", "ConsoleBox", "DebugBox",
"TimeBox", "RandomBox", "SoundBox", "MapBox"
];
```
### 2. **pack透明化解決システム**
```rust
// from BuiltinBox() の自動解決
fn resolve_builtin_delegation(builtin: &str, args: Vec<_>) -> Result<(), String> {
if is_builtin_box(builtin) {
// 内部的に BuiltinBox.pack() を呼ぶ
call_builtin_pack(builtin, args)
} else {
// ユーザー定義Box: birth > init > Box名 の順
resolve_user_constructor(builtin, args)
}
}
```
### 3. **エラーメッセージ改善**
- ユーザーには「birth()がありません」表示
- pack関連エラーは内部ログのみ
- 混乱を避ける明確なメッセージ
## 🧪 テスト要件
### **必須テストケース** (全て PASS 必須)
#### **A. ユーザー定義Box基本動作**
```nyash
# test_user_box_basic.nyash
box Life {
init { name, energy }
birth(lifeName) {
me.name = lifeName
me.energy = 100
}
}
local alice = new Life("Alice")
assert(alice.name == "Alice")
assert(alice.energy == 100)
```
#### **B. ビルトインBox継承**
```nyash
# test_builtin_inheritance.nyash
box EnhancedP2P from P2PBox {
init { features }
pack(nodeId, transport) {
from P2PBox.pack(nodeId, transport) # 明示的pack
me.features = new ArrayBox()
}
}
local node = new EnhancedP2P("node1", "tcp")
assert(node.features != null)
```
#### **C. 透明化システム動作**
```nyash
# test_transparency.nyash
box SimpleString from StringBox {
init { prefix }
birth(content, prefixStr) {
from StringBox(content) # ← 透明化！内部的にpack呼び出し
me.prefix = prefixStr
}
override toString() {
return me.prefix + from StringBox.toString()
}
}
local str = new SimpleString("Hello", ">>> ")
assert(str.toString() == ">>> Hello")
```
#### **D. 混在テスト**
```nyash
# test_mixed_inheritance.nyash
box AdvancedCalc from MathBox {
init { history }
birth() {
from MathBox() # 透明化
me.history = new ArrayBox()
}
}
box Calculator {
init { result }
birth() {
me.result = 0
}
}
local calc1 = new AdvancedCalc() # ビルトイン継承
local calc2 = new Calculator() # ユーザー定義
assert(calc1.history != null)
assert(calc2.result == 0)
```
#### **E. エラーケーステスト**
```nyash
# test_error_cases.nyash
# 1. 存在しないmethodを呼び出し
box BadBox from StringBox {
birth(content) {
from StringBox.nonexistent() # エラー：適切なメッセージ
}
}
# 2. 引数不一致
box ArgMismatch from P2PBox {
birth() {
from P2PBox("too", "many", "args") # エラー：引数不一致
}
}
```
### **パフォーマンステスト**
```nyash
# test_performance.nyash
local startTime = getCurrentTime()
loop(i < 1000) {
local str = new SimpleString("test" + i, "prefix")
local result = str.toString()
}
local endTime = getCurrentTime()
local elapsed = endTime - startTime
assert(elapsed < 1000) # 1秒以内で完了
```
## ✅ チェックリスト
### **実装前チェック**
- [ ] 既存のbirth()実装が正常動作している
- [ ] ドキュメント修正が完了している
- [ ] テストファイルが準備されている
### **実装中チェック**
- [ ] `is_builtin_box()` 関数実装完了
- [ ] pack透明化解決システム実装完了
- [ ] エラーメッセージ改善完了
- [ ] 全テストケース PASS
### **実装後チェック**
- [ ] 既存テストファイルが継続動作
- [ ] パフォーマンス劣化なし（<5%）
- [ ] birth()優先順位システム正常動作
- [ ] エラーメッセージがユーザーフレンドリー
### **統合テスト**
- [ ] `test_birth_simple.nyash` 継続動作 ✅
- [ ] Chip-8エミュレーター修正版動作
- [ ] 全ビルトインBox継承パターン動作
- [ ] デリゲーションチェーン正常動作
## 📂 実装場所
### **主要ファイル**
- `src/interpreter/expressions.rs` - from解決ロジック
- `src/interpreter/objects.rs` - コンストラクタ優先順位
- `src/interpreter/core.rs` - ビルトインBox判定
- `src/box_trait.rs` - BUILTIN_BOXES定数
### **テストファイル**
- `test_pack_transparency.nyash` - 統合テスト
- `test_builtin_inheritance.nyash` - ビルトイン継承
- `test_user_box_birth.nyash` - ユーザー定義Box
- `test_error_cases.nyash` - エラーケース
## 🎉 完了条件
1. **全テストケース PASS** ✅
2. **既存機能の継続動作** ✅
3. **パフォーマンス維持** ✅
4. **エラーメッセージ改善** ✅
5. **ドキュメント整合性** ✅
## 🚨 注意事項
- **既存のbirth()実装は変更しない**
- **pack機能自体は残す**（ビルトイン継承で必要）
- **ユーザーAPIからpackを完全隠蔽**
- **パフォーマンス劣化は避ける**
---
**実装時は必ずテストファースト開発で進める！** 🧪

120
docs/development/roadmap/phases/phase-8/phase_8_9_birth_unified_system_copilot_proof.md Normal file
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@ -0,0 +1,120 @@
# Phase 8.9: birth()統一システム + weak参照修正 (Copilot手抜き対策版)
## 🚨 **緊急度**: Critical - 言語設計の根幹修正
## 📋 **背景・コンテキスト**
Gemini専門家分析により「birth()統一・内部実装自由案」が言語設計として最適と確定。
現在のpack透明化システムは**Nyash明示性哲学と根本的に矛盾**するため、完全廃止が必要。
**Gemini結論**: 「多くの点で優れており、Nyashの言語設計として非常に妥当で洗練されたもの」
## 🎯 **最終目標（手抜き検証ポイント）**
### ✅ **必須完了条件**
1. `from StringBox(content)` → **コンパイルエラー化** (透明化完全廃止)
2. `from StringBox.birth(content)` → **正常動作** (明示構文必須)
3. weak参照 fini後 → **自動null化** (循環参照解放修正)
4. **全テストケース PASS** (手抜き検出用)
### 🧪 **必須テストケース (手抜き防止)**
```nyash
# TEST 1: 透明化エラー化
from StringBox(content) # ❌ コンパイルエラー必須
# TEST 2: 明示構文動作
from StringBox.birth(content) # ✅ 正常動作必須
# TEST 3: weak参照修正
cpu.fini()
cpu = null
assert(memory.cpu_ref == null) # ✅ null判定必須
```
## 🔧 **技術実装要件**
### **1. パーサー修正 (透明化削除)**
**場所**: `src/parser/expressions.rs:519-522`
```rust
// ❌ 削除対象: DOTなし構文サポート
// DOTがない場合: from Parent() 形式 - 透明化システム
parent.clone()
// ✅ 追加: エラー化
return Err(ParseError::TransparencySystemRemoved {
suggestion: format!("Use 'from {}.birth()' instead", parent),
line: self.current_token().line,
});
```
### **2. インタープリター修正 (透明化削除)**
**場所**: `src/interpreter/expressions.rs:1091-1095`
```rust
// ❌ 削除対象
if is_builtin && method == parent {
return self.execute_builtin_constructor_call(parent, current_instance_val.clone_box(), arguments);
}
// ✅ 完全削除 + エラー化
```
### **3. weak参照修正 (fini連動)**
**場所**: `src/interpreter/objects.rs` weak関連
**問題**: fini後もweak参照が有効判定される
**修正**: fini実行時にweak参照を自動null化
## 📁 **削除対象ファイル・関数 (手抜き検証用)**
### **完全削除必須**
- `execute_builtin_constructor_call()` 関数全体
- `BUILTIN_BOXES`定数の透明化用途
- `is_builtin_box()`の透明化判定用途
### **修正必須**
- パーサーの`from Parent()`構文サポート → エラー化
- weak参照のライフサイクル管理
## 🧪 **段階的実装・検証戦略**
### **Phase 1: 透明化削除**
1. パーサー修正 → エラーメッセージ確認
2. インタープリター修正 → 関数削除確認
3. ビルド成功確認
### **Phase 2: 明示構文確認**
1. `from StringBox.birth(content)` テスト
2. 既存birth()機能継続確認
3. エラーケーステスト
### **Phase 3: weak修正**
1. fini→weak null化実装
2. 循環参照解放確認
3. メモリリーク防止確認
## 🚨 **手抜き検出メトリクス**
### **絶対に手抜きできない証拠**
1. **コンパイルエラー**: `from StringBox(content)` で必ずエラー
2. **テスト全PASS**: 5個のテストケース全て成功
3. **weak null判定**: fini後の自動null化動作
4. **メモリ安全性**: 循環参照完全解放
### **手抜き検出用デバッグログ**
```rust
println!("🔥 DEBUG: Transparency system removed - error should occur");
println!("✅ DEBUG: Explicit birth() call successful");
println!("🔗 DEBUG: Weak reference nullified after fini");
```
## 🎯 **成功の定義 (妥協なし)**
**100%完了の条件**:
1. 透明化システム完全根絶 ✅
2. 明示的birth()構文強制 ✅
3. weak参照ライフサイクル修正 ✅
4. 全テストケース完全PASS ✅
5. Nyash明示性哲学完全復活 ✅
---
**注意**: この修正はNyash言語の設計哲学を正常化する根本的変更です。
**手抜き不可**: 部分実装は言語の整合性を破壊します。
**検証必須**: 全テストケースの完全成功が絶対条件です。

407
docs/development/roadmap/phases/phase-9/Phase-9.75g-0-BID-FFI-Developer-Guide.md Normal file
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@ -0,0 +1,407 @@
# 🚀 Phase 9.75h-0 Complete: Unified Plugin System Developer Guide
**Completion Date**: 2025-08-18
**Status**: ✅ **PRODUCTION READY**
**Revolutionary Achievement**: nyash.toml-Centered Plugin Architecture
---
## 📋 Executive Summary
Phase 9.75h-0 has successfully delivered a **revolutionary unified plugin system** based on **nyash.toml-centered design**. This eliminates metadata duplication and creates a Single Source of Truth for all plugin information, dramatically simplifying plugin development.
### 🎯 Key Achievements
| Component | Status | Impact |
|-----------|--------|---------|
| **nyash.toml-Centered Design** | ✅ Complete | Single Source of Truth for all plugin metadata |
| **Metadata Duplication Elimination** | ✅ Complete | No more redundant plugin information definition |
| **Super-Simplified Plugins** | ✅ Complete | Plugins contain only processing logic |
| **Unified Plugin API** | ✅ Complete | One consistent interface for all plugins |
| **FileBox Reference Implementation** | ✅ Complete | Production-ready example of new architecture |
| **Complete Documentation** | ✅ Complete | Updated guides and architectural documentation |
---
## 🏗️ Unified System Architecture Overview
```
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ Nyash Interpreter │
├─────────────────┬─────────────────┬─────────────────────────┤
│ Box Registry │ nyash.toml │ Plugin Loader │
│ (Built-ins + │ (Single Source │ (Unified API) │
│ Plugins) │ of Truth) │ │
└─────────┬───────┴─────┬───────────┴─────────────────────────┘
│ │
│ ▼ Metadata Read
│ ┌─────────────────────┐
│ │ nyash.toml │
│ │ [plugins.FileBox] │
│ │ method_id = 1 │
│ │ args = ["path"] │
│ └─────────────────────┘
│
▼ Function Call Only
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ Simplified Plugin Interface │
│ ┌─────────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ Core Functions Only │ │
│ │ • nyash_plugin_abi() │ │
│ │ • nyash_plugin_init() (basic setup only) │ │
│ │ • nyash_plugin_invoke() (pure processing) │ │
│ │ • nyash_plugin_shutdown() │ │
│ └─────────────────────────────────────────────────────┘ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘
│
▼
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ Super-Simple Plugin Library │
│ (.so / .dll / .dylib) - Processing Only │
│ │
│ Implementation Examples: │
│ • FileBox Plugin (File I/O operations) │
│ • DatabaseBox Plugin (SQL operations) │
│ • NetworkBox Plugin (HTTP/TCP operations) │
│ • CustomBox Plugin (Domain-specific logic) │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘
```
---
## 🔧 BID-FFI Technical Specification
### 1. **C ABI Interface**
Every Nyash plugin must implement exactly 4 C-compatible functions:
```c
// Version compatibility check
extern "C" u32 nyash_plugin_abi();
// Plugin initialization and self-description
extern "C" i32 nyash_plugin_init(
const NyashHostVtable* host_vtable,
NyashPluginInfo* plugin_info
);
// Method invocation with TLV encoding
extern "C" i32 nyash_plugin_invoke(
u32 type_id, u32 method_id, u32 instance_id,
const u8* input_data, usize input_len,
u8* output_data, usize* output_len
);
// Clean shutdown
extern "C" void nyash_plugin_shutdown();
```
### 2. **HostVtable: Memory-Safe Interface**
```rust
#[repr(C)]
pub struct NyashHostVtable {
pub alloc: unsafe extern "C" fn(size: usize) -> *mut u8,
pub free: unsafe extern "C" fn(ptr: *mut u8),
pub wake: unsafe extern "C" fn(handle: u64),
pub log: unsafe extern "C" fn(level: i32, msg: *const c_char),
}
```
**Critical Design Principle**:
- **Plugin-allocated memory is plugin-managed**
- **Host-allocated memory is host-managed**
- **No cross-boundary memory ownership transfer**
### 3. **TLV (Type-Length-Value) Protocol**
All data exchange uses BID-1 TLV encoding for type safety:
```
┌──────────┬──────────┬─────────────────────────────────┐
│ Version │ Argc │ Arguments │
│ (2 bytes)│ (2 bytes)│ (Variable) │
└──────────┴──────────┴─────────────────────────────────┘
┌────────┬────────┬────────┬──────────────────┐
│ Tag │Reserved│ Length │ Data │
│(1 byte)│(1 byte)│(2 bytes)│ (Variable) │
└────────┴────────┴────────┴──────────────────┘
```
**Supported Types**:
- `String` (UTF-8 text)
- `Bytes` (Binary data)
- `I32`, `I64`, `F32`, `F64` (Numbers)
- `Bool` (True/False)
- `Handle` (Object references)
---
## 📦 Type Information Management System
### nyash.toml Configuration
```toml
[plugins]
# Box type → Plugin mapping
FileBox = "nyash-filebox-plugin"
# Method signature definitions
[plugins.FileBox.methods]
read = { args = [] }
write = { args = [{ from = "string", to = "bytes" }] }
open = { args = [
{ name = "path", from = "string", to = "string" },
{ name = "mode", from = "string", to = "string" }
] }
close = { args = [] }
exists = { args = [], returns = "bool" }
```
### Automatic Type Conversion Flow
1. **Nyash Code**: `fileBox.write("Hello World!")`
2. **Type Manager**: Converts `StringBox` → `bytes` per configuration
3. **TLV Encoder**: Packs as `String` TLV entry
4. **Plugin**: Receives UTF-8 bytes for file writing
5. **Return Path**: Plugin response → TLV → Nyash Box type
---
## 🛠️ Developer Tools: plugin-tester
### Comprehensive Plugin Validation
```bash
# Complete plugin information
./tools/plugin-tester/target/release/plugin-tester check plugin.so
# Lifecycle testing (birth/fini)
./tools/plugin-tester/target/release/plugin-tester lifecycle plugin.so
# File I/O end-to-end testing
./tools/plugin-tester/target/release/plugin-tester io plugin.so
# TLV protocol debugging
./tools/plugin-tester/target/release/plugin-tester tlv-debug plugin.so
# Type information validation
./tools/plugin-tester/target/release/plugin-tester typecheck plugin.so --config nyash.toml
```
### Key Features
- **Box Name Discovery**: Never hardcodes plugin types - reads from plugin self-description
- **Method Validation**: Verifies all plugin methods against nyash.toml configuration
- **Duplicate Detection**: Ensures no method name conflicts (Nyash doesn't support overloading)
- **Memory Safety**: Diagnoses memory leaks and use-after-free issues
- **TLV Protocol Testing**: Complete encoding/decoding validation
---
## 🎯 Production Example: FileBox Plugin
### Plugin Implementation
```rust
#[no_mangle]
pub extern "C" fn nyash_plugin_init(
host_vtable: *const NyashHostVtable,
plugin_info: *mut NyashPluginInfo
) -> i32 {
// Self-description
unsafe {
(*plugin_info).type_id = 6; // FileBox ID
(*plugin_info).type_name = b"FileBox\0".as_ptr() as *const c_char;
(*plugin_info).method_count = METHODS.len();
(*plugin_info).methods = METHODS.as_ptr();
}
0
}
```
### Nyash Usage
```nyash
// Seamless integration - looks like built-in Box!
local file = new FileBox()
file.open("data.txt", "w")
file.write("Hello from Nyash!")
file.close()
```
---
## 🔒 Memory Safety Guarantees
### valgrind Verification Results
```bash
$ valgrind ./tools/plugin-tester/target/debug/plugin-tester io plugin.so
==12345== HEAP SUMMARY:
==12345== in use at exit: 0 bytes in 0 blocks
==12345== total heap usage: 1,247 allocs, 1,247 frees, 45,123 bytes allocated
==12345==
==12345== All heap blocks were freed -- no leaks are possible
```
**Key Safety Features**:
- ✅ **Zero Memory Leaks**: Complete allocation/deallocation tracking
- ✅ **No Use-After-Free**: Proper object lifetime management
- ✅ **No Double-Free**: Idempotent cleanup with `finalized` flags
- ✅ **Thread Safety**: Full Arc<Mutex> protection
### Critical Insight: HostVtable Lifetime Resolution
**Problem**: Plugin-allocated HostVtable caused segfaults when plugins unloaded before host cleanup.
**Solution**: Static LazyLock HostVtable ensuring permanent host memory residency.
```rust
static HOST_VTABLE: LazyLock<NyashHostVtable> = LazyLock::new(|| {
NyashHostVtable {
alloc: host_alloc,
free: host_free,
wake: host_wake,
log: host_log,
}
});
```
---
## 🚀 Performance & Scalability
### Benchmarking Results
| Operation | Direct Call | Plugin Call | Overhead |
|-----------|-------------|-------------|----------|
| File Write | 1.2ms | 1.3ms | +8% |
| Type Conversion | 0.05ms | 0.12ms | +140% |
| Method Resolution | 0.01ms | 0.02ms | +100% |
| Memory Allocation | 0.03ms | 0.04ms | +33% |
**Conclusion**: Plugin overhead is **acceptable for I/O-bound operations**, with most penalty in type conversion (which is one-time per call).
### Scalability Metrics
- **Plugin Load Time**: ~2-5ms per plugin
- **Memory Overhead**: ~50KB per loaded plugin
- **Concurrent Plugins**: Tested up to 16 simultaneously
- **Method Invocations**: 100K+ calls/second sustained
---
## 🎓 Phase 9.75g-0 Lessons Learned
### 1. **Cross-Language Memory Management**
**Challenge**: Rust's ownership model conflicts with C ABI requirements.
**Solution**: Clear ownership boundaries - plugins manage plugin memory, host manages host memory.
**Impact**: Zero memory leaks with perfect encapsulation.
### 2. **Type Safety Across ABI Boundaries**
**Challenge**: C ABI loses Rust type information.
**Solution**: TLV protocol + nyash.toml configuration provides runtime type safety.
**Impact**: Type-safe plugin calls with automatic conversion.
### 3. **Dynamic Symbol Resolution**
**Challenge**: Plugin methods unknown at compile time.
**Solution**: Plugin self-description + method ID mapping.
**Impact**: Truly dynamic plugin ecosystem without code changes.
---
## 📚 Developer Resources
### Essential Documentation
- **[BID-FFI ABI Specification](docs/説明書/reference/plugin-system/ffi-abi-specification.md)**
- **[Plugin Development Guide](docs/説明書/guides/plugin-development.md)**
- **[TLV Protocol Reference](docs/説明書/reference/plugin-system/tlv-protocol.md)**
- **[Memory Management Best Practices](docs/説明書/reference/boxes-system/memory-finalization.md)**
### Code Examples
- **Reference Implementation**: `plugins/nyash-filebox-plugin/`
- **Plugin Tester Source**: `tools/plugin-tester/src/main.rs`
- **Integration Tests**: `tests/plugin-system/`
### Development Commands
```bash
# Build plugin development environment
cargo build --release
# Test plugin with full validation
./tools/plugin-tester/target/release/plugin-tester check plugin.so
# Run memory safety checks
valgrind --leak-check=full --track-origins=yes program
# Generate plugin template
./scripts/create-plugin-template.sh MyCustomBox
```
---
## 🎉 Revolutionary Impact
Phase 9.75g-0 has achieved **unprecedented programming language extensibility**:
### Before Phase 9.75g-0:
```nyash
// Limited to built-in types
local console = new ConsoleBox()
local math = new MathBox()
// Want database access? Tough luck!
```
### After Phase 9.75g-0:
```nyash
// Unlimited extensibility!
local file = new FileBox() // Plugin-provided
local db = new PostgreSQLBox() // Plugin-provided
local gpu = new CudaBox() // Plugin-provided
local web = new HTTPServerBox() // Plugin-provided
// Everything works identically to built-ins
file.write("Amazing!")
db.query("SELECT * FROM users")
gpu.compute(matrix)
web.serve(8080)
```
### Future Possibilities:
- **AI/ML Libraries**: TensorFlowBox, PyTorchBox
- **Graphics**: VulkanBox, OpenGLBox
- **Networking**: gRPCBox, WebSocketBox
- **Databases**: MongoBox, RedisBox, SQLiteBox
- **Custom Domains**: GameEngineBox, CADBox, FinanceBox
---
## 🔮 Next Steps: Phase 10 Integration
Phase 9.75g-0 **perfectly positions** Nyash for Phase 10 (LLVM AOT):
1. **Plugin ABI Stability**: BID-FFI protocol ensures plugins work across compiler backends
2. **Type Information**: Complete metadata enables AOT optimization
3. **Memory Model**: HostVtable abstracts memory management for any backend
4. **Performance Baseline**: Plugin overhead measurements guide optimization priorities
**Phase 10 Prediction**: LLVM AOT + BID-FFI will deliver:
- **Native Performance**: AOT-compiled plugins with zero call overhead
- **Cross-Platform**: Same plugins work on Interpreter, VM, WASM, and AOT
- **Ecosystem Growth**: Plugin marketplace enabled by ABI stability
---
**🎊 Phase 9.75g-0: MISSION ACCOMPLISHED! 🎊**
*The foundation for Nyash's plugin ecosystem is now rock-solid. The future is plugin-powered!*
---
**Document Version**: 1.0
**Last Updated**: 2025-08-19
**Author**: Claude (AI Assistant)
**Review Status**: Ready for Team Review
**Confidentiality**: Open Source Development Documentation

156
docs/development/roadmap/phases/phase-9/llvm/AI-Conference-LLVM-Results.md Normal file
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@ -0,0 +1,156 @@
# 🤖 AI大会議結果: LLVM PoC実装戦略統合文書
**作成日**: 2025年8月20日
**参加AI**: Gemini先生、Codex先生、Claude
**目的**: Phase 9.78 LLVM PoC実装の統合戦略策定
## 📋 **エグゼクティブサマリー**
AI大会議の結果、以下の統合戦略が決定されました：
1. **技術基盤**: `inkwell`クレート + 既存ランタイム活用のハイブリッド戦略
2. **Box型表現**: LLVM `ptr`型 + ランタイム関数によるメモリ管理
3. **実装期間**: 3週間で基本動作確認（Hello World〜算術演算）
4. **性能目標**: 計算集約処理で数十倍の高速化実証
## 🎯 **統合実装戦略**
### **Week 1: 基盤構築とHello World**
**Gemini先生推奨アプローチ**:
```rust
// inkwellクレートで型安全なLLVM操作
use inkwell::context::Context;
use inkwell::module::Module;
use inkwell::builder::Builder;
struct CodegenContext<'ctx> {
context: &'ctx Context,
module: Module<'ctx>,
builder: Builder<'ctx>,
type_cache: HashMap<MirType, BasicTypeEnum<'ctx>>,
}
```
**Codex先生の具体的タスク**:
- ✅ `inkwell`セットアップ
- ✅ MIR `Const`, `Return`命令の変換
- ✅ ランタイム関数宣言 (`nyash_alloc`, `nyash_free`)
- ✅ `.o`ファイル生成とCランタイムリンク
**統合成果物**: `return 42`が動作するLLVM実装
### **Week 2: 制御フローとBox MVP**
**Gemini先生のBox型戦略**:
```rust
// Box型 = LLVM ptr型として表現
fn box_to_llvm_type<'ctx>(ctx: &CodegenContext<'ctx>) -> PointerType<'ctx> {
ctx.context.i8_type().ptr_type(AddressSpace::Generic)
}
// ランタイム関数経由でBox操作
extern "C" {
fn nyash_runtime_box_new(size: u64, align: u64) -> *mut c_void;
fn nyash_runtime_box_free(ptr: *mut c_void, size: u64, align: u64);
}
```
**Codex先生の実装順序**:
1. SSA/PHI命令の実装
2. `Branch`, `Jump`による制御フロー
3. Box基本操作（new/free/deref）
4. `LLVMVerifyModule`による検証
**統合成果物**: 条件分岐とBox操作を含むプログラムの動作
### **Week 3: 統合とベンチマーク**
**性能検証（Gemini先生）**:
- 計算集約的ベンチマーク実装
- インタープリター/VM/LLVMの性能比較
- 期待値: 数十倍の高速化実証
**堅牢性確保（Codex先生）**:
- 差分テスト（Interpreter vs LLVM）
- 最小最適化パス（`mem2reg`, `instcombine`）
- クラッシュ時の`.ll`ファイル保存
## 🔧 **技術的詳細**
### **MIR→LLVM命令マッピング**
| MIR命令 | LLVM IR | 実装方法 |
|---------|---------|----------|
| Const | ConstantInt/Float | inkwell定数生成 |
| BinOp(Add) | add/fadd | builder.build_add() |
| Compare | icmp/fcmp | builder.build_int_compare() |
| BoxCall | call @nyash_runtime_box_call | ランタイム委譲 |
| Branch | br | builder.build_conditional_branch() |
| Return | ret | builder.build_return() |
### **エラー頻発箇所と対策**
**Gemini先生の警告**:
- ❌ `Arc<Mutex>`をLLVMで再実装しない
- ✅ 既存ランタイムの`#[no_mangle] extern "C"`関数を呼ぶ
**Codex先生の実装Tips**:
- `alloca`は関数エントリーブロックのみ
- GEPインデックスは`i32`型で統一
- DataLayoutは必ずTargetMachineから取得
### **プラグイン統合（BID-FFI）**
**Gemini先生**: C-ABIは既にLLVMと相性が良い
```llvm
declare i32 @nyash_plugin_invoke(i8*, i64, i8*, i64*)
```
**Codex先生**: リンク時に`.so`/`.a`を含める
```bash
cc -o output main.o nyash_runtime.o -lplugin
```
## 📊 **成功判定基準（統合版）**
### **最小成功ライン（PoC達成）**
- ✅ 基本算術演算のLLVM実行
- ✅ Box型の基本操作動作
- ✅ Hello Worldレベルの出力
- ✅ 10倍以上の性能向上実証
### **理想的成功（Phase 10への道筋）**
- 🌟 20個以上のMIR命令対応
- 🌟 プラグイン呼び出し成功
- 🌟 50倍以上の性能向上
- 🌟 安定したエラーハンドリング
## 🚀 **Copilotへの最終依頼文書**
```markdown
## Phase 9.78: LLVM PoC実装依頼
**目標**: 3週間でNyash MIR→LLVM変換の基本実装
**技術スタック**:
- inkwellクレート（Gemini推奨）
- 既存ランタイム活用（Arc<Mutex>回避）
- C-ABIプラグイン統合
**実装優先順位**:
1. Week 1: Const/Return/基本setup → "return 42"
2. Week 2: 制御フロー/Box MVP → 条件分岐
3. Week 3: 最適化/ベンチマーク → 性能実証
**成果物**:
- src/backend/llvm/compiler.rs
- ベンチマーク結果（10倍以上高速化）
- Phase 10実装計画
```
## 🎉 **結論**
AI大会議により、技術的に実現可能で、3週間で達成可能な明確な実装戦略が確立されました。inkwellによる型安全な実装と、既存ランタイム活用により、リスクを最小化しながら高速なLLVMバックエンドの実現が期待できます。
**次のアクション**: Copilotへの正式依頼とPhase 9.78開始！🚀

122
docs/development/roadmap/phases/phase-9/llvm/APE-Magic-Explained.md Normal file
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@ -0,0 +1,122 @@
# 🪄 APE (Actually Portable Executable) の魔法を解説！
**「えっ、1つのファイルが3つのOSで動くの！？」**
はい、本当です！これは**実在する技術**です！
## 🎩 **APEの魔法の仕組み**
### **実例を見てみよう**
```bash
# これが実際のAPEバイナリ
$ ls -la hello.com
-rwxr-xr-x 1 user user 65536 Aug 20 hello.com
# Linuxで実行
$ ./hello.com
Hello from Linux!
# 同じファイルをWindowsにコピー
> hello.com
Hello from Windows!
# 同じファイルをmacOSで実行
$ ./hello.com
Hello from macOS!
```
**たった1つのファイル `hello.com` が全部で動く！**
## 🔮 **どうやって実現してるの？**
### **秘密：ファイルヘッダーの魔法**
APEファイルの先頭部分：
```
00000000: 4d5a 9000 0300 0000 0400 0000 ffff 0000 MZ.............. # Windows PE
00000010: b800 0000 0000 0000 4000 0000 0000 0000 ........@.......
00000020: 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 ................
00000030: 0000 0000 0000 0000 0000 0080 0000 0000 ................
00000040: 7f45 4c46 0201 0100 0000 0000 0000 0000 .ELF............ # Linux ELF
```
**同じファイルに複数のOSのヘッダーが共存！**
### **OSごとの読み方**
1. **Windows**: 「MZ」で始まる → PEファイルとして実行
2. **Linux**: ELFマジックナンバーを探す → ELFとして実行
3. **macOS**: Mach-Oヘッダーを探す → Mach-Oとして実行
## 🛠️ **Cosmopolitan Libc - 実在するプロジェクト**
**GitHubで公開されています！**
- https://github.com/jart/cosmopolitan
- 開発者: Justine Tunney (元Google)
- スター数: 17,000+ ⭐
### **実際のビルド方法**
```bash
# Cosmopolitanを使ったビルド
gcc -g -O -static \
-fno-pie -no-pie \
-nostdlib -nostdinc \
-o hello.com \
hello.c \
cosmopolitan.a \
-Wl,--gc-sections \
-Wl,-T,ape.lds
```
## 📊 **APEの利点と制限**
### **利点** ✅
- **配布が超簡単**: 1ファイルで全OS対応
- **依存関係なし**: 完全に自己完結
- **小さいサイズ**: 静的リンクでも小さい
### **制限** ⚠️
- **x86_64のみ**: ARM版はまだ実験的
- **GUI制限**: 基本的にCLIアプリ向け
- **OS固有機能**: 一部制限あり
## 🎯 **NyashでのAPE活用案**
### **段階的アプローチ**
**Phase 1: 通常のマルチターゲット**（現実的）
```bash
nyashc --targets linux,windows,macos
# → 3つの別々のファイル生成
```
**Phase 2: APE実験**（6ヶ月後）
```bash
nyashc --target ape
# → nyash.com (全OS対応の1ファイル！)
```
### **実装イメージ**
```rust
// NyashのLLVM IR → Cコード生成
let c_code = transpile_to_c(&llvm_ir);
// Cosmopolitanでコンパイル
compile_with_cosmopolitan(&c_code, "nyash.com");
```
## 🤔 **本当に必要？**
**正直な評価**：
- **配布簡単さ**: ⭐⭐⭐⭐⭐ 最高！
- **実装難易度**: ⭐⭐ 意外と簡単（Cosmopolitan使えば）
- **実用性**: ⭐⭐⭐ CLIツールなら十分実用的
- **かっこよさ**: ⭐⭐⭐⭐⭐ 最高にクール！
## 💡 **結論**
APEは**「欲張り」じゃなくて「賢い」**アプローチ！
でも、まずは普通のマルチターゲット対応から始めて、APEは「究極の目標」として楽しみに取っておくのが現実的かも？
**にゃーも「Everything is Box」なら、APEは「Everything is ONE Binary」！**🎩✨

117
docs/development/roadmap/phases/phase-9/llvm/Copilot-Request-LLVM-PoC.md Normal file
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@ -0,0 +1,117 @@
# 🤖 Copilot様への依頼: Phase 9.78 LLVM PoC実装
**依頼日**: 2025年8月20日
**期限**: 3週間（2025年9月10日）
**優先度**: 最高
## 📋 **依頼概要**
Phase 8.6のVM性能改善で素晴らしい成果（50.94倍高速化）を達成していただきありがとうございました！
次は、Nyash言語の更なる性能向上を目指し、**LLVMバックエンドのProof of Concept実装**をお願いします。
## 🎯 **依頼内容**
### **目標**
3週間でMIR→LLVM IR変換の基本実装を完成させ、実現可能性を実証する
### **成功基準**
1. 基本的なNyashプログラム（算術演算、条件分岐）がLLVM経由で実行可能
2. インタープリター比10倍以上の性能向上を実証
3. Phase 10本格実装への明確な道筋を確立
## 🛠️ **技術仕様**
### **使用技術スタック**
```toml
[dependencies]
inkwell = { version = "0.5", features = ["llvm17-0"] }
```
### **実装アプローチ**
AI大会議（Gemini先生、Codex先生）の推奨に基づく：
- **inkwellクレート**による型安全なLLVM操作
- **Box型はptr型**として表現、操作は既存ランタイムに委譲
- **C-ABI経由**でプラグインとランタイム関数を呼び出し
### **実装対象MIR命令（優先順）**
1. **Week 1**: Const, Return（最小限）
2. **Week 2**: BinOp, Compare, Branch, Jump, BoxNew/Free
3. **Week 3**: 最適化パス、ベンチマーク
## 📁 **作成ファイル構成**
```
src/backend/llvm/
├── mod.rs // エントリポイント
├── context.rs // LLVMコンテキスト管理
├── types.rs // MIR→LLVM型変換
├── builder.rs // IR生成ロジック
├── runtime.rs // ランタイム関数宣言
└── optimizer.rs // 最適化パス
src/backend/llvm_runtime/
└── runtime.c // 最小ランタイム（nyash_alloc等）
```
## 📊 **週次マイルストーン**
### **Week 1: Hello World動作**
- [ ] inkwellセットアップ完了
- [ ] `return 42`がLLVM経由で動作
- [ ] .oファイル生成成功
### **Week 2: 基本機能動作**
- [ ] 四則演算の実装
- [ ] if文の動作確認
- [ ] Box型の基本操作
### **Week 3: 性能実証**
- [ ] ベンチマーク実装
- [ ] 10倍以上の高速化確認
- [ ] 技術レポート作成
## 💡 **実装のヒント**
### **Gemini先生のアドバイス**
- `Arc<Mutex>`の複雑なセマンティクスをLLVMで再実装しないこと
- Box操作は`nyash_runtime_box_*`関数経由で行う
- 計算集約的な処理に注力すれば数十倍の高速化が可能
### **Codex先生の実装Tips**
- allocaは関数エントリブロックのみに配置
- GEPインデックスはi32型で統一
- エラー時は.llファイルをダンプして原因調査
## 🚨 **重要な注意事項**
1. **完璧を求めない** - 3週間でのPoC完成が最優先
2. **既存資産の活用** - MIR構造、ランタイム関数を最大限再利用
3. **段階的実装** - 最小限から始めて徐々に機能追加
## 📚 **参考資料**
- [AI大会議結果](./AI-Conference-LLVM-Results.md) - 技術戦略の詳細
- [実装計画書](./Phase-9.78-Implementation-Plan.md) - 週次スケジュール
- [MIR仕様](../../説明書/reference/execution-backend/mir-26-specification.md) - 命令セット詳細
## 🎉 **期待される成果**
1. **技術的実証**: LLVMバックエンドの実現可能性確認
2. **性能向上**: 10倍以上（理想的には50倍）の高速化
3. **将来への道筋**: Phase 10での本格実装計画
## 🤝 **サポート体制**
- **技術相談**: Claude、Gemini、Codexが随時サポート
- **進捗確認**: 週次でGitHub Issueにて状況共有
- **問題解決**: ブロッカーがあれば即座にAIチームで対応
Copilot様の素晴らしい実装力に期待しています！
Phase 8.6のような劇的な成果を、LLVMでも実現しましょう！🚀
---
**依頼者**: moe-charm + AIチーム
**GitHub Issue**: #（作成予定）
**開始可能日**: 即時

151
docs/development/roadmap/phases/phase-9/llvm/Hybrid-Future-Vision.md Normal file
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@ -0,0 +1,151 @@
# 🌈 理想的なハイブリッド実行環境への願望
**「AOT WASMが非同期対応してたら...」**
## 😿 **現在の苦労ポイント**
### **各バックエンドの制限**
| バックエンド | 利点 | 欠点 |
|------------|------|------|
| **WASM** | どこでも動く | 非同期が弱い、遅い |
| **LLVM** | 超高速 | OS別ビルド必要 |
| **VM** | 柔軟 | ネイティブより遅い |
| **AOT** | 高速起動 | プラットフォーム依存 |
### **理想と現実のギャップ**
```rust
// 理想
async fn perfect_world() {
let result = await some_io(); // WASMでも高速非同期
return result;
}
// 現実
fn reality() {
// WASMは同期的、非同期は複雑
// LLVMは速いけどOS別ビルド
// 完璧な解決策がない...
}
```
## 🚀 **夢のハイブリッド環境**
### **1. WASM Component Model + AOT**
```yaml
理想:
- WASMの可搬性
- AOTの実行速度
- ネイティブ非同期サポート
- 単一バイナリで全OS対応
現実:
- Component Model仕様策定中
- AOT最適化はまだ発展途上
- 非同期は部分的サポート
```
### **2. Deno/Bun的アプローチ**
```javascript
// JavaScriptランタイムの良いとこ取り
- V8/JavaScriptCore の JIT性能
- ネイティブバインディング
- 非同期完全サポート
- でもJavaScript...
```
### **3. 究極の理想：Universal Runtime**
```rust
// もしこんなランタイムがあったら...
universal_runtime {
// WASMレベルの可搬性
portability: "write once, run anywhere",
// LLVMレベルの性能
performance: "near native",
// 完全な非同期サポート
async: "first class",
// 単一配布物
distribution: "single file"
}
```
## 💭 **現実的な妥協案**
### **短期的ハイブリッド戦略**
```yaml
開発時:
- インタープリター（即時実行、デバッグ容易）
テスト時:
- VM（高速、クロスプラットフォーム）
配布時:
選択式:
- WASM版: ブラウザ/サーバー両対応
- ネイティブ版: 最高性能
- ハイブリッド版: WASMランタイム埋め込み
```
### **中期的技術統合**
```rust
// Nyashハイブリッドランタイム
pub enum ExecutionMode {
// 高速パス: ネイティブコード
Native(LLVMCompiledCode),
// 互換パス: WASM
Wasm(WasmModule),
// 動的切り替え
Adaptive {
hot_path: LLVMCompiledCode,
cold_path: WasmModule,
}
}
```
## 🔮 **将来への期待**
### **技術の収束点**
1. **WASI Preview 2**: 非同期サポート改善中
2. **WASM GC**: メモリ管理効率化
3. **Component Model**: 真のモジュラー化
4. **AOT最適化**: Wasmtime/WazeroCranelift進化
### **Nyashの位置づけ**
```yaml
現在:
- 4バックエンド個別対応
- それぞれの長所を活かす
将来:
- 統合ランタイム
- 動的最適化
- 透過的実行モード切り替え
```
## 😊 **でも今でも十分すごい！**
**現在のNyash**:
- ✅ 4つの実行方式を選べる
- ✅ 用途に応じて最適化可能
- ✅ プラグインシステム完備
**苦労はあるけど**:
- 複数バックエンドの保守
- プラットフォーム別の調整
- でも**選択肢があることが強み**！
## 🎯 **結論**
理想的なハイブリッド環境はまだ存在しないけど、Nyashは**現実的な最良の解**を提供中！
将来、技術が成熟したら：
- WASM AOT + 非同期 = 最強の可搬性
- LLVM + WASM統合 = 性能と互換性の両立
それまでは、**4バックエンドを賢く使い分ける**のが正解！
**Everything is Box、Every Backend has its Place！**🌈✨

149
docs/development/roadmap/phases/phase-9/llvm/JIT-vs-AOT-With-MIR.md Normal file
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@ -0,0 +1,149 @@
# 🤔 JIT vs AOT：MIRがあると難易度が同じ？
**「MIRできてるから、JITもAOTも同じようなレベルに見えてきた」**
## 💡 **その洞察、正しいです！**
### **MIRの存在が変えるゲーム**
```rust
// 従来の難易度
Source → Native: 超難しい（全部自分で）
Source → JIT: 難しい（実行時コンパイル）
// MIRがある今
Source → MIR → Native: MIRから先は楽！
Source → MIR → JIT: MIRから先は楽！
```
## 📊 **JIT vs AOT 比較（MIR前提）**
| 項目 | JIT | AOT (LLVM) |
|------|-----|------------|
| **実装難易度** | ⭐⭐⭐ | ⭐⭐⭐ |
| **初期実装速度** | 速い | 速い |
| **実行時性能** | 80-95% | 100% |
| **起動時間** | 遅い | 速い |
| **メモリ使用** | 多い | 少ない |
| **動的最適化** | ✅ | ❌ |
| **配布** | ランタイム必要 | 単体実行可能 |
**MIRのおかげで、どちらも同じくらいの実装難易度に！**
## 🚀 **JIT実装の選択肢**
### **1. VM JIT化（最も現実的）**
```rust
// 現在のVM
match opcode {
Add => stack.push(a + b),
}
// JIT化したVM
if hot_path {
// CraneliftでMIR→ネイティブ
let native = cranelift_compile(&mir);
execute_native(native);
}
```
**利点**：
- 既存VMの延長線上
- 段階的移行可能
- ホットパスのみJIT化
### **2. 純粋JITコンパイラ**
```rust
// MIR → Cranelift IR → Native
pub fn jit_compile(mir: &MirModule) -> NativeCode {
let mut ctx = CraneliftContext::new();
for func in &mir.functions {
ctx.compile_function(func);
}
ctx.finalize()
}
```
**利点**：
- クリーンな設計
- 最適化しやすい
- デバッグ情報維持
### **3. LLVM JIT（ORC）**
```rust
// LLVM ORCでJIT
let jit = LLVMOrcJIT::new();
jit.add_module(llvm_module);
let func = jit.get_function("main");
func.call();
```
**利点**：
- LLVM最適化の恩恵
- AOTとコード共有
- 最高性能
## 🔮 **実装難易度の実際**
### **AOT (LLVM)**
```yaml
必要な作業:
1. MIR → LLVM IR変換: 2週間
2. 型システムマッピング: 1週間
3. ランタイム統合: 1週間
4. 最適化調整: 1週間
合計: 約5週間
```
### **JIT (Cranelift)**
```yaml
必要な作業:
1. MIR → Cranelift IR変換: 2週間
2. JITランタイム実装: 1週間
3. ホットパス検出: 1週間
4. メモリ管理: 1週間
合計: 約5週間
```
**ほぼ同じ！MIRのおかげで！**
## 💭 **どっちを選ぶべき？**
### **JITが向いている場合**
- 長時間実行プログラム
- 動的な最適化が必要
- REPLやインタラクティブ環境
### **AOTが向いている場合**
- 起動時間重視
- 配布の簡単さ重視
- 組み込み環境
### **Nyashの場合**
```yaml
現実的な選択:
1. まずAOT (LLVM) でPoC
2. VM最適化を極める
3. 将来VM JIT化も追加
理由:
- 配布が簡単（AOT）
- 性能も確保（VM既に50倍）
- 両方あれば最強
```
## 🎯 **結論**
**MIRがあるおかげで、JITもAOTも同じくらいの難易度！**
でも、Nyashの場合：
1. **配布の簡単さ** → AOT有利
2. **既にVM高速** → JIT緊急度低い
3. **将来の拡張性** → 両方実装が理想
**提案**：
- **短期**: LLVM AOT完成（配布重視）
- **中期**: VM更なる最適化
- **長期**: VM JIT化（最高性能）
**MIRがあれば、どっちも楽！**🚀

187
docs/development/roadmap/phases/phase-9/llvm/Phase-9.78-Implementation-Plan.md Normal file
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@ -0,0 +1,187 @@
# 📋 Phase 9.78: LLVM PoC 実装計画書
**バージョン**: 1.0
**作成日**: 2025年8月20日
**ステータス**: 準備完了
## 🎯 **プロジェクト概要**
### **目的**
3週間でNyash言語のLLVMバックエンド実現可能性を実証する
### **成功基準**
- 基本的なNyashプログラムがLLVM経由で実行可能
- インタープリター比10倍以上の性能向上
- Phase 10本格実装への技術的道筋確立
## 📅 **3週間実装スケジュール**
### **Week 1: 基盤構築（8/21-8/27）**
#### **Day 1-2: 環境セットアップ**
```toml
# Cargo.toml
[dependencies]
inkwell = { version = "0.5", features = ["llvm17-0"] }
```
- [ ] inkwellクレート導入
- [ ] LLVMコンテキスト初期化
- [ ] 基本的なモジュール生成
#### **Day 3-4: 最小命令実装**
```rust
// 実装対象
- Const(Integer/Float/Bool)
- Return
- 基本的な型マッピング
```
#### **Day 5-7: Hello World達成**
- [ ] ランタイム関数宣言
- [ ] .oファイル生成
- [ ] `return 42`の実行確認
**Week 1成果物**: 整数を返す最小プログラムのLLVM実行
### **Week 2: コア機能実装（8/28-9/3）**
#### **Day 8-10: 算術演算と制御フロー**
```rust
// 実装対象
- BinOp (Add/Sub/Mul/Div)
- Compare (Eq/Ne/Lt/Le/Gt/Ge)
- Branch/Jump
- PHI nodes
```
#### **Day 11-13: Box型MVP**
```rust
// Box操作の実装
extern "C" {
fn nyash_runtime_box_new(size: u64, align: u64) -> *mut c_void;
fn nyash_runtime_box_free(ptr: *mut c_void);
fn nyash_runtime_box_deref(ptr: *mut c_void) -> *mut c_void;
}
```
#### **Day 14: 統合テスト**
- [ ] 条件分岐を含むプログラム
- [ ] Box操作を含むプログラム
- [ ] LLVMVerifyModuleによる検証
**Week 2成果物**: 制御フローとメモリ操作を含むプログラムの動作
### **Week 3: 最適化と検証（9/4-9/10）**
#### **Day 15-16: 最適化パス**
```rust
// 基本最適化
- mem2reg (alloca → SSA)
- instcombine (命令結合)
- reassociate (結合則)
```
#### **Day 17-18: ベンチマーク**
```bash
# 性能測定対象
- フィボナッチ数列
- 素数判定
- 簡単な数値計算ループ
```
#### **Day 19-21: 文書化とレポート**
- [ ] 技術レポート作成
- [ ] Phase 10実装計画
- [ ] 性能評価結果
**Week 3成果物**: 性能実証とPhase 10への道筋
## 🛠️ **技術アーキテクチャ**
### **ディレクトリ構造**
```
src/backend/llvm/
├── mod.rs // LLVMバックエンドエントリ
├── context.rs // CodegenContext管理
├── types.rs // MIR→LLVM型変換
├── builder.rs // LLVM IR生成
├── runtime.rs // ランタイム関数定義
└── optimizer.rs // 最適化パス管理
```
### **主要コンポーネント**
#### **CodegenContext**
```rust
pub struct CodegenContext<'ctx> {
context: &'ctx Context,
module: Module<'ctx>,
builder: Builder<'ctx>,
target_machine: TargetMachine,
type_cache: HashMap<MirType, BasicTypeEnum<'ctx>>,
}
```
#### **MIR→LLVM変換器**
```rust
pub fn lower_mir_to_llvm(
mir_module: &MirModule,
target_triple: &str,
) -> Result<Vec<u8>, CodegenError> {
// 1. コンテキスト初期化
// 2. 型変換
// 3. 関数生成
// 4. 命令変換
// 5. 最適化
// 6. オブジェクトコード生成
}
```
## 📊 **リスク管理**
### **技術的リスク**
| リスク | 影響度 | 対策 |
|--------|--------|------|
| inkwellバージョン依存 | 中 | LLVM17固定、CI環境統一 |
| Box型の複雑性 | 高 | ランタイム委譲戦略 |
| デバッグ困難性 | 中 | IR dump機能、差分テスト |
### **スケジュールリスク**
- **バッファ**: 各週に1日の予備日設定
- **優先順位**: 基本動作 > 性能 > 機能網羅性
- **早期失敗**: Week 1で実現困難判明時は即座に方針転換
## ✅ **成功指標**
### **定量的指標**
- [ ] 10個以上のMIR命令をサポート
- [ ] 5個以上のテストプログラムが動作
- [ ] インタープリター比10倍以上高速
### **定性的指標**
- [ ] コードの保守性（他の開発者が理解可能）
- [ ] エラーメッセージの有用性
- [ ] 将来の拡張可能性
## 🚀 **開始準備チェックリスト**
- [x] VM性能改善完了（50.94倍達成！）
- [x] AI大会議による戦略確定
- [ ] Copilotへの正式依頼
- [ ] 開発環境準備（LLVM17インストール）
- [ ] Week 1タスクのGitHub Issue作成
## 📝 **参考資料**
- [AI大会議結果](./AI-Conference-LLVM-Results.md)
- [inkwellドキュメント](https://github.com/TheDan64/inkwell)
- [LLVM Language Reference](https://llvm.org/docs/LangRef.html)
---
**承認者**: moe-charm
**実装担当**: Copilot + AIチーム
**レビュー**: Phase 9.78完了時

119
docs/development/roadmap/phases/phase-9/llvm/Practical-Distribution-Strategy.md Normal file
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@ -0,0 +1,119 @@
# 📦 Nyash実用的配布戦略：現実的なアプローチ
## 🎯 **配布形態の比較**
| 方式 | ファイルサイズ | 配布の手間 | 適用範囲 | 実用性 |
|------|--------------|-----------|---------|--------|
| **個別バイナリ** | 各1-2MB | OS別に配布 | 全アプリ | ⭐⭐⭐⭐⭐ |
| **APE** | 3-6MB | 1ファイル | 小規模CLI | ⭐⭐⭐ |
| **WASM+ランタイム** | 0.5MB+10MB | ランタイム必要 | 全アプリ | ⭐⭐⭐⭐ |
## 📊 **現実的な使い分け**
### **1. メインストリーム配布（推奨）**
```bash
# OS別の最適化されたバイナリ
nyash-linux-x64 (1.5MB) - musl静的リンク
nyash-windows.exe (916KB) - mingw最適化
nyash-macos (1.8MB) - 署名付き
```
**利点**:
- ✅ 各OSで最高性能
- ✅ 最小サイズ
- ✅ OS固有機能フル活用
- ✅ 大規模アプリも対応
### **2. 開発者向け配布**
```bash
# LLVM IRの中立性を活用
nyashc --emit-bitcode program.nyash
# → program.bc (プラットフォーム中立)
# 各自のマシンで最適化コンパイル
nyashc --from-bitcode program.bc --target native
```
### **3. 特殊用途でのAPE**
```bash
# 小さなツール限定
nyash-fmt.com # コードフォーマッター (2MB)
nyash-lint.com # リンター (3MB)
nyash-repl.com # REPL (4MB)
```
**APEが向いている場合**:
- 単体で動くCLIツール
- 依存ライブラリが少ない
- 配布の簡単さが最優先
**APEが向いていない場合**:
- GUIアプリケーション
- 大量のライブラリ依存
- プラグインシステム
- ゲームなど大規模アプリ
## 🚀 **段階的実装計画（修正版）**
### **Phase 1: 基本マルチターゲット**（1ヶ月）
```bash
nyashc build --target linux
nyashc build --target windows
# 個別にビルド、確実に動作
```
### **Phase 2: 同時生成最適化**（3ヶ月）
```bash
nyashc build --all-targets
# Bitcodeキャッシュで高速化
# 並列ビルドで時間短縮
```
### **Phase 3: 配布自動化**（6ヶ月）
```bash
nyashc release
# 出力:
# - dist/nyash-v1.0-linux-x64.tar.gz
# - dist/nyash-v1.0-windows-x64.zip
# - dist/nyash-v1.0-macos.dmg
# - dist/nyash-tools.com (APE版ツール集)
```
## 💡 **賢い配布戦略**
### **メインアプリ**: 個別最適化バイナリ
```yaml
nyash本体:
Linux: 1.5MB (musl静的)
Windows: 916KB (mingw)
macOS: 1.8MB (universal)
```
### **開発ツール**: APEで統一
```yaml
開発者ツール（APE）:
nyash-fmt.com: 2MB
nyash-test.com: 3MB
nyash-bench.com: 2.5MB
```
### **プラグイン**: 動的ライブラリ
```yaml
プラグイン（各OS別）:
filebox.so: 200KB (Linux)
filebox.dll: 180KB (Windows)
filebox.dylib: 220KB (macOS)
```
## 🎉 **結論**
**「適材適所」が最強の戦略！**
- **大規模アプリ**: 個別最適化バイナリ
- **小規模ツール**: APEで配布簡略化
- **開発者向け**: Bitcodeで柔軟性確保
APEは「魔法」だけど、現実的には**限定的な用途**で輝く技術。
Nyashのメイン配布は**堅実な個別バイナリ**で行きましょう！
**Everything is Box、でも配布は現実的に！**📦✨

169
docs/development/roadmap/phases/phase-9/llvm/Revolutionary-Windows-Strategy.md Normal file
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@ -0,0 +1,169 @@
# 🚀 Nyash革命的Windows実行戦略：LLVM IR中立性の完全活用
**作成日**: 2025年8月20日
**AI会議参加者**: Gemini先生、Codex先生、Claude
## 🎯 **核心的アイデア：1回のIR生成で全プラットフォーム対応**
LLVM IRはプラットフォーム中立。だから**1回のIR生成から同時に複数OS用の実行ファイルを生成できる！**
```rust
// 革命的ワンパス・マルチターゲット生成
nyashc --targets linux,windows,macos program.nyash
// 出力（同時生成！）
dist/x86_64-unknown-linux-musl/nyash # Linux版
dist/x86_64-pc-windows-gnu/nyash.exe # Windows版
dist/x86_64-apple-darwin/nyash # macOS版
```
## 🏗️ **実装アーキテクチャ**
### **Phase 1: 即効性重視（3週間で実現）**
```rust
// 1. IR生成（1回だけ）
let ir_module = compile_to_ir(&ast);
let bitcode = ir_module.write_bitcode_to_memory();
// 2. マルチターゲット並列生成
parallel_for_each(["linux", "windows-gnu"], |target| {
let module = context.create_module_from_ir(bitcode.clone());
configure_for_target(&module, target);
generate_executable(&module, target);
});
```
**技術スタック**:
- Linux: musl静的リンク（配布容易）
- Windows: mingw-gnu + lld（クロスリンク簡単）
- 共通: PAL (Platform Abstraction Layer)
### **Phase 2: 本格実装（3ヶ月）**
**全プラットフォーム同時対応**:
```yaml
ターゲット構成:
linux:
- x86_64-unknown-linux-musl
- aarch64-unknown-linux-musl
windows:
- x86_64-pc-windows-gnu (mingw)
- x86_64-pc-windows-msvc (xwin)
macos:
- x86_64-apple-darwin
- aarch64-apple-darwin (M1/M2)
```
### **Phase 3: 究極形態（6ヶ月）**
**APE (Actually Portable Executable) - 単一バイナリで全OS対応！**
```bash
# たった1つのファイルが全OSで動く！
./nyash.com # Linux でも Windows でも macOS でも動作！
```
**⚠️ APEの現実的な制限**：
- バイナリサイズ: 通常の**3倍**（3OS分のコード含む）
- ライブラリ: 各OS用に3種類必要
- 適用範囲: **小規模CLIツール向け**（大規模アプリは不向き）
## 💡 **技術的革新ポイント**
### **1. Bitcodeキャッシュ戦略**
```rust
pub struct MultiTargetCompiler {
bitcode_cache: HashMap<ModuleId, MemoryBuffer>,
target_machines: HashMap<Triple, TargetMachine>,
}
impl MultiTargetCompiler {
pub fn compile_all(&self, module_id: ModuleId) -> Result<Vec<ExecutablePath>> {
let bitcode = self.bitcode_cache.get(&module_id).unwrap();
self.target_machines
.par_iter() // 並列処理！
.map(|(triple, tm)| {
let module = load_from_bitcode(bitcode);
tm.emit_to_file(&module, FileType::Object)
})
.collect()
}
}
```
### **2. PAL (Platform Abstraction Layer)**
```rust
// コンパイラは常にこれらを呼ぶ
extern "C" {
fn nyash_rt_print(s: *const u8, len: usize);
fn nyash_rt_file_open(path: *const u8, mode: u32) -> i32;
fn nyash_rt_time_now() -> u64;
}
// 各OS用のランタイムで実装
#[cfg(target_os = "windows")]
pub fn nyash_rt_print(s: *const u8, len: usize) {
// UTF-8 → UTF-16変換してWriteConsoleW
}
#[cfg(target_os = "linux")]
pub fn nyash_rt_print(s: *const u8, len: usize) {
// そのままwrite(1, s, len)
}
```
### **3. リンク戦略の統一**
```toml
[target.'cfg(windows)'.dependencies]
lld = { version = "0.1", features = ["coff"] }
mingw-w64-libs = { path = "vendor/mingw" }
[target.'cfg(unix)'.dependencies]
lld = { version = "0.1", features = ["elf"] }
musl-libc = { path = "vendor/musl" }
```
## 🎉 **革命的成果**
### **開発者体験**
```bash
# 1コマンドで全プラットフォーム対応！
nyashc build --all-platforms
# 出力
✅ Linux版生成完了 (2.1MB)
✅ Windows版生成完了 (916KB)
✅ macOS版生成完了 (1.8MB)
✅ WASM版生成完了 (512KB)
```
### **ユーザー体験**
- **配布**: 各OS用のネイティブバイナリ
- **性能**: LLVM最適化でVM比10倍以上高速
- **将来**: APEで単一ファイル配布
## 📊 **実装ロードマップ**
| フェーズ | 期間 | 成果物 |
|---------|------|--------|
| Week 1-3 | LLVM PoC | Linux単体動作 |
| Month 1 | Windows統合 | Linux + Windows同時生成 |
| Month 2 | 全OS対応 | Linux/Windows/macOS |
| Month 3 | 最適化 | PAL完成、性能調整 |
| Month 6 | APE統合 | 単一バイナリ実現 |
## 🚀 **次のアクション**
1. **即実装**: Bitcodeキャッシュ機構
2. **PAL設計**: 最小限のランタイムAPI定義
3. **Windows-gnu**: mingwでクロスリンク環境構築
4. **並列化**: rayon使用でマルチターゲット生成
## 💭 **結論**
LLVM IRの中立性を活用すれば、**「Write Once, Compile to All」**が実現できる！
これこそがNyashの革命的Windows戦略です。1回のコンパイルで全プラットフォーム対応、最終的には単一バイナリで境界を超える。
**Everything is Box、そしてEvery Platform is Target！**🎯

155
docs/development/roadmap/phases/phase-9/llvm/VM-Native-Speed-Possibility.md Normal file
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@ -0,0 +1,155 @@
# 🚀 Nyash VM をネイティブ速度に近づける可能性
**「もしかして、VM完璧に作ればネイティブに近づける？」**
## 💡 **その直感、正しいです！**
### **現在のVM性能**
- インタープリター比: **50.94倍高速**（達成済み！）
- でもLLVMネイティブには及ばない...はず？
### **でも待って、よく考えると...**
## 🔥 **VMがネイティブに迫れる理由**
### **1. JITコンパイルの可能性**
```rust
// 現在: バイトコード実行
match opcode {
Add => stack.push(a + b),
// ...
}
// 将来: ホットパスをネイティブコードに！
if execution_count > HOT_THRESHOLD {
let native_code = jit_compile(&bytecode);
execute_native(native_code); // ほぼネイティブ速度！
}
```
### **2. 最適化の余地がまだある**
```yaml
現在のVM最適化:
✅ デバッグ出力削除
✅ HashMap → Vec
✅ メモリ効率化
まだできること:
- レジスタVM化（スタックVM → レジスタVM）
- インライン展開
- 定数畳み込み
- ループ最適化
- SIMD活用
```
### **3. 言語特性を活かした最適化**
```rust
// Nyashの特徴を利用
- Everything is Box → 型情報を活用した特殊化
- Arc<Mutex>パターン → 最適化可能な箇所を特定
- 限定的な言語機能 → 積極的な最適化
```
## 📊 **他言語VMの実績**
| VM | 対ネイティブ性能 | 特徴 |
|----|----------------|------|
| **JVM (HotSpot)** | 80-95% | JIT最適化の極致 |
| **V8 (JavaScript)** | 70-90% | 型推論+インライン |
| **PyPy** | 400-700% (CPython比) | トレーシングJIT |
| **LuaJIT** | 90-99% | 超軽量JIT |
**LuaJITは特に注目**: シンプルな言語 + 優れたJIT = ほぼネイティブ！
## 🎯 **Nyash VMネイティブ化戦略**
### **Phase 1: 基礎最適化（現在〜1ヶ月）**
```rust
// レジスタVM化
enum VMRegister {
R0, R1, R2, R3, // ... R15
}
// より効率的な命令セット
enum Instruction {
LoadReg(VMRegister, Value),
AddReg(VMRegister, VMRegister, VMRegister),
// スタック操作を削減
}
```
### **Phase 2: プロファイル駆動最適化（2-3ヶ月）**
```rust
struct HotPath {
bytecode: Vec<Instruction>,
execution_count: u64,
optimized_version: Option<OptimizedCode>,
}
// ホットパスを検出して最適化
if hot_path.execution_count > 1000 {
optimize_hot_path(&mut hot_path);
}
```
### **Phase 3: 軽量JIT（6ヶ月）**
```rust
// Cranelift使用で軽量JIT実装
use cranelift::prelude::*;
fn jit_compile(bytecode: &[Instruction]) -> NativeCode {
let mut ctx = Context::new();
// バイトコード → Cranelift IR → ネイティブ
compile_to_native(&mut ctx, bytecode)
}
```
## 🔮 **実現可能な性能目標**
### **段階的目標**
1. **現在**: インタープリター比 50倍
2. **Phase 1完了**: 100倍（レジスタVM化）
3. **Phase 2完了**: 200倍（最適化）
4. **Phase 3完了**: **ネイティブの80-90%**（JIT）
### **なぜ可能か？**
- Nyashはシンプルな言語
- Box型システムで最適化しやすい
- 既に50倍達成の実績
- MIR基盤が整っている
## 💭 **VM vs LLVM の最終形**
```yaml
Nyash VM (完全体):
利点:
- ポータビリティ完璧
- 起動時間高速
- 動的最適化可能
- デバッグ容易
性能: ネイティブの80-90%
LLVM AOT:
利点:
- 最高性能（100%）
- 事前最適化
- 配布サイズ小
欠点:
- プラットフォーム別ビルド
- 起動時最適化なし
```
## 🎉 **結論：VMでもいける！**
**完璧に作れば、VMでもネイティブに迫れます！**
特にNyashのような：
- シンプルな言語
- 明確な型システム（Everything is Box）
- 限定的な機能セット
これらの特徴は**VMの高速化に有利**！
**もしかしたら、LLVM要らないかも...？**（いや、両方あると最強！）
**Everything is Box、VM can be Native-Fast！**🚀✨

91
docs/development/roadmap/phases/phase-9/llvm/Windows-Strategy-Summary.md Normal file
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@ -0,0 +1,91 @@
# 🪟 Windows同時作戦の現状まとめ
**更新日**: 2025年8月20日
## 📊 **現在の状況**
### **✅ 完了したこと**
1. **AI大会議実施**
- Gemini先生: 4つの革命的戦略提案
- Codex先生: 技術的実装方法の詳細化
2. **戦略文書作成**
- Revolutionary-Windows-Strategy.md: 統合戦略
- APE-Magic-Explained.md: 単一バイナリ技術解説
- Practical-Distribution-Strategy.md: 現実的配布方法
3. **技術的方針決定**
- **核心**: LLVM IRの中立性を活用した同時生成
- **方法**: Bitcodeキャッシュ + 並列ターゲット生成
### **🚀 実装計画**
#### **即効性のある解決策（Week 1-3）**
```bash
# Linux + Windows同時生成
nyashc --targets linux,windows-gnu program.nyash
# 出力
dist/linux/nyash # Linux版（musl静的）
dist/windows/nyash.exe # Windows版（mingw）
```
**実装手順**:
1. Week 1: Linux版LLVM実装（進行中）
2. Week 2: Bitcodeキャッシュ機構追加
3. Week 3: Windows-gnu同時生成
#### **中期計画（1-3ヶ月）**
- 全プラットフォーム同時対応
- PAL (Platform Abstraction Layer) 完成
- 最適化とテスト
## 🛠️ **技術的アプローチ**
### **1. ワンパス・マルチターゲット**
```rust
// 1回のIR生成
let bitcode = module.write_bitcode_to_memory();
// 並列で各OS向け生成
["linux", "windows-gnu", "macos"].par_iter()
.map(|target| generate_for_target(bitcode.clone(), target))
.collect()
```
### **2. Windows特化戦略**
- **短期**: mingw-gnu（クロスコンパイル簡単）
- **長期**: msvc対応（xwin使用）
- **配布**: 916KBの小さな実行ファイル
### **3. 段階的実装**
| Phase | 期間 | 成果 |
|-------|------|------|
| 現在 | LLVM PoC | Linux単体 |
| Week 3 | 同時生成 | Linux + Windows |
| Month 1 | 全OS | +macOS |
| Month 3 | 最適化 | PAL完成 |
## 💡 **重要ポイント**
### **すぐに実現可能なこと**
- ✅ Linux/Windows同時ビルド（mingw使用）
- ✅ 1つのコマンドで両OS対応
- ✅ Bitcodeレベルでの共有
### **将来の野望**
- 🎯 全OS同時生成
- 🎯 APE単一バイナリ（小ツール用）
- 🎯 完全なクロスプラットフォーム
## 🎉 **結論**
**Windows同時作戦は技術的に実現可能！**
1. **LLVM IRの中立性**を最大活用
2. **Bitcodeキャッシュ**で効率化
3. **mingw**で即座にWindows対応
Copilotが基本LLVM実装を進めている間に、我々は革命的な同時生成戦略を準備完了！
**Everything is Box、Every Platform is Target！**🎯✨

266
docs/development/roadmap/phases/phase-9/llvm/issue/001-setup-inkwell-hello-world.md Normal file
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@ -0,0 +1,266 @@
# 🚀 Issue #001: LLVM PoC - inkwellセットアップとHello World実装
**タイプ**: Feature
**優先度**: Critical
**見積もり**: 3日
**担当**: Copilot
## 📋 概要
Phase 9.78 LLVM PoCの第一歩として、inkwellクレートを導入し、最小限のNyashプログラム（`return 42`）をLLVM経由で実行できるようにする。
## 🎯 成功条件
以下のNyashプログラムがLLVM経由で実行され、正しい終了コードを返すこと：
```nyash
// test_return_42.nyash
static box Main {
main() {
return 42
}
}
```
期待される動作：
```bash
$ cargo run --features llvm -- --backend llvm test_return_42.nyash
$ echo $?
42
```
## 📝 実装タスク
### 1. **Cargo.toml更新** ✅必須
```toml
[dependencies]
inkwell = { version = "0.5", features = ["llvm17-0"] }
[features]
llvm = ["inkwell"]
```
### 2. **基本構造の作成** ✅必須
```rust
// src/backend/llvm/mod.rs
pub mod context;
pub mod compiler;
use crate::mir::module::MirModule;
use crate::errors::RuntimeError;
pub fn compile_to_object(
mir_module: &MirModule,
output_path: &str,
) -> Result<(), RuntimeError> {
let compiler = compiler::LLVMCompiler::new()?;
compiler.compile_module(mir_module, output_path)
}
```
### 3. **LLVMコンテキスト管理** ✅必須
```rust
// src/backend/llvm/context.rs
use inkwell::context::Context;
use inkwell::module::Module;
use inkwell::builder::Builder;
use inkwell::targets::{Target, TargetMachine, TargetTriple, InitializationConfig};
pub struct CodegenContext<'ctx> {
pub context: &'ctx Context,
pub module: Module<'ctx>,
pub builder: Builder<'ctx>,
pub target_machine: TargetMachine,
}
impl<'ctx> CodegenContext<'ctx> {
pub fn new(context: &'ctx Context, module_name: &str) -> Result<Self, String> {
// 1. ターゲット初期化
Target::initialize_native(&InitializationConfig::default())
.map_err(|e| format!("Failed to initialize native target: {}", e))?;
// 2. モジュール作成
let module = context.create_module(module_name);
// 3. ターゲットマシン作成
let triple = TargetMachine::get_default_triple();
let target = Target::from_triple(&triple)
.map_err(|e| format!("Failed to get target: {}", e))?;
let target_machine = target
.create_target_machine(
&triple,
"generic",
"",
inkwell::OptimizationLevel::None,
inkwell::targets::RelocMode::Default,
inkwell::targets::CodeModel::Default,
)
.ok_or_else(|| "Failed to create target machine".to_string())?;
// 4. データレイアウト設定
module.set_triple(&triple);
module.set_data_layout(&target_machine.get_target_data().get_data_layout());
Ok(Self {
context,
module,
builder: context.create_builder(),
target_machine,
})
}
}
```
### 4. **最小限のコンパイラ実装** ✅必須
```rust
// src/backend/llvm/compiler.rs
use inkwell::context::Context;
use inkwell::values::IntValue;
use crate::mir::module::MirModule;
use crate::mir::instruction::MirInstruction;
use super::context::CodegenContext;
pub struct LLVMCompiler {
context: Context,
}
impl LLVMCompiler {
pub fn new() -> Result<Self, String> {
Ok(Self {
context: Context::create(),
})
}
pub fn compile_module(
&self,
mir_module: &MirModule,
output_path: &str,
) -> Result<(), String> {
let codegen = CodegenContext::new(&self.context, "nyash_module")?;
// 1. main関数を探す
let main_func = mir_module.functions.iter()
.find(|f| f.name == "Main.main")
.ok_or("Main.main function not found")?;
// 2. LLVM関数を作成
let i32_type = codegen.context.i32_type();
let fn_type = i32_type.fn_type(&[], false);
let llvm_func = codegen.module.add_function("main", fn_type, None);
// 3. エントリブロックを作成
let entry = codegen.context.append_basic_block(llvm_func, "entry");
codegen.builder.position_at_end(entry);
// 4. MIR命令を処理（今回はReturnのみ）
for block in &main_func.blocks {
for inst in &block.instructions {
match inst {
MirInstruction::Return(Some(value_id)) => {
// 簡易実装: 定数42を返すと仮定
let ret_val = i32_type.const_int(42, false);
codegen.builder.build_return(Some(&ret_val));
}
_ => {
// 他の命令は今回スキップ
}
}
}
}
// 5. 検証
if !llvm_func.verify(true) {
return Err("Function verification failed".to_string());
}
// 6. オブジェクトファイル生成
codegen.target_machine
.write_to_file(&codegen.module,
inkwell::targets::FileType::Object,
output_path.as_ref())
.map_err(|e| format!("Failed to write object file: {}", e))?;
Ok(())
}
}
```
### 5. **バックエンド統合** ✅必須
```rust
// src/backend/mod.rsに追加
#[cfg(feature = "llvm")]
pub mod llvm;
// src/runner.rsのrun_with_backend関数に追加
#[cfg(feature = "llvm")]
ExecutionBackend::LLVM => {
// 1. オブジェクトファイル生成
let obj_path = "nyash_output.o";
crate::backend::llvm::compile_to_object(&mir_module, obj_path)?;
// 2. リンク（簡易版：システムのccを使用）
use std::process::Command;
let output = Command::new("cc")
.args(&[obj_path, "-o", "nyash_output"])
.output()
.map_err(|e| RuntimeError::new(format!("Link failed: {}", e)))?;
if !output.status.success() {
return Err(RuntimeError::new("Linking failed"));
}
// 3. 実行
let output = Command::new("./nyash_output")
.output()
.map_err(|e| RuntimeError::new(format!("Execution failed: {}", e)))?;
// 4. 終了コードを返す
let exit_code = output.status.code().unwrap_or(-1);
Ok(Box::new(IntegerBox::new(exit_code as i64)))
}
```
## 🧪 テストケース
```rust
// tests/llvm_hello_world.rs
#[test]
#[cfg(feature = "llvm")]
fn test_return_42() {
let source = r#"
static box Main {
main() {
return 42
}
}
"#;
// パース → MIR生成 → LLVM実行
let result = compile_and_run_llvm(source);
assert_eq!(result, 42);
}
```
## 📚 参考資料
- [inkwell Examples](https://github.com/TheDan64/inkwell/tree/master/examples)
- [LLVM Tutorial](https://llvm.org/docs/tutorial/)
- [AI大会議結果](../AI-Conference-LLVM-Results.md)
## ⚠️ 注意事項
1. **LLVM依存関係**: LLVM 17がシステムにインストールされている必要があります
2. **プラットフォーム**: まずはLinux/macOSで動作確認し、Windowsは後回し
3. **エラーハンドリング**: 今回は最小実装のため、詳細なエラー処理は省略
## 🎯 次のステップ
このIssueが完了したら、次は：
- Issue #002: 基本的な算術演算の実装（BinOp）
- Issue #003: 定数値の実装（Const）
---
**作成者**: Claude + moe-charm
**レビュアー**: AIチーム
**関連PR**: （作成予定）

119
docs/development/roadmap/phases/phase-9/llvm/issue/GitHub-Issue-Template.md Normal file
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@ -0,0 +1,119 @@
# 🐙 GitHub Issue作成テンプレート
以下の内容をGitHub Issueにコピペして使用してください。
---
## Issue Title:
`[Phase 9.78] LLVM PoC Week 1 - inkwellセットアップとHello World実装`
## Labels:
- `enhancement`
- `Phase-9.78`
- `LLVM`
- `critical`
## Assignees:
- GitHub Copilot
## Milestone:
- Phase 9.78 LLVM PoC
## Issue Body:
```markdown
## 📋 概要
Phase 9.78 LLVM PoCの開始です！最初のステップとして、inkwellクレートを導入し、最小限のNyashプログラム（`return 42`）をLLVM経由で実行できるようにします。
## 🎯 成功条件
```nyash
// test_return_42.nyash
static box Main {
main() {
return 42
}
}
```
上記プログラムがLLVM経由で実行され、終了コード42を返すこと。
## 📝 実装内容
1. **inkwellクレート導入**
- Cargo.tomlに依存関係追加
- feature flag `llvm` の設定
2. **基本構造作成**
- `src/backend/llvm/` ディレクトリ
- context.rs, compiler.rs, mod.rs
3. **最小限のコンパイラ実装**
- LLVMコンテキスト初期化
- main関数の生成
- return命令の処理
- オブジェクトファイル出力
4. **統合**
- ExecutionBackendにLLVM追加
- --backend llvm オプション対応
## 🔗 参考資料
- [詳細実装ガイド](https://github.com/moe-charm/nyash/blob/main/docs/予定/native-plan/llvm/issue/001-setup-inkwell-hello-world.md)
- [Week 1ロードマップ](https://github.com/moe-charm/nyash/blob/main/docs/予定/native-plan/llvm/issue/Week1-Roadmap.md)
- [AI大会議結果](https://github.com/moe-charm/nyash/blob/main/docs/予定/native-plan/llvm/AI-Conference-LLVM-Results.md)
## ✅ 完了条件
- [ ] inkwellがビルドできる
- [ ] test_return_42.nyashがコンパイルできる
- [ ] 実行ファイルが終了コード42を返す
- [ ] 基本的なテストがパスする
## 💬 備考
VM性能改善で素晴らしい成果（50.94倍高速化）を達成していただきありがとうございました！
LLVMでも同様の成功を期待しています。ブロッカーがあれば遠慮なくコメントしてください。
AIチーム（Claude, Gemini, Codex）が全力でサポートします！🚀
```
---
## 📝 追加で作成するIssue
Week 1の進捗に応じて、以下のIssueも順次作成：
1. **Issue #002**: `[Phase 9.78] LLVM PoC - Const命令の実装`
2. **Issue #003**: `[Phase 9.78] LLVM PoC - 基本型システムの実装`
3. **Issue #004**: `[Phase 9.78] LLVM PoC - ランタイム関数宣言`
4. **Issue #005**: `[Phase 9.78] LLVM PoC Week 1 - 統合テスト`
## 🏷️ 推奨ラベル構成
```yaml
Phase関連:
- Phase-9.78
- Phase-8.6 (完了)
- Phase-9.75g-0 (完了)
技術関連:
- LLVM
- MIR
- Performance
- Backend
優先度:
- critical
- high
- medium
- low
タイプ:
- enhancement
- bug
- documentation
- test
```

159
docs/development/roadmap/phases/phase-9/llvm/issue/MIR-Quick-Reference.md Normal file
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@ -0,0 +1,159 @@
# 📚 MIR クイックリファレンス for LLVM実装
## 🎯 Week 1で対応するMIR命令
### 1. **Const命令**
```rust
// MIR表現
MirInstruction::Const(value_id, constant_value)
// 例
Const(v1, MirConstant::Integer(42))
Const(v2, MirConstant::Float(3.14))
Const(v3, MirConstant::Bool(true))
// LLVM変換
let int_val = ctx.i32_type().const_int(42, false);
let float_val = ctx.f64_type().const_float(3.14);
let bool_val = ctx.bool_type().const_int(1, false);
```
### 2. **Return命令**
```rust
// MIR表現
MirInstruction::Return(Option<ValueId>)
// 例
Return(Some(v1)) // 値を返す
Return(None) // voidを返す
// LLVM変換
builder.build_return(Some(&value));
builder.build_return(None);
```
## 📄 参考: 現在のMIR構造
```rust
// src/mir/instruction.rs の主要部分
pub enum MirInstruction {
// Week 1対象
Const(ValueId, MirConstant),
Return(Option<ValueId>),
// Week 2対象
BinOp(ValueId, BinaryOp, ValueId, ValueId),
Compare(ValueId, CompareOp, ValueId, ValueId),
Branch(ValueId, BasicBlockId, BasicBlockId),
Jump(BasicBlockId),
// Week 3以降
BoxNew(ValueId, MirType),
BoxCall(ValueId, ValueId, String, Vec<ValueId>),
// ... 他の命令
}
// 定数の型
pub enum MirConstant {
Integer(i64),
Float(f64),
Bool(bool),
String(String),
Null,
}
```
## 🔄 MIR→LLVM変換の基本パターン
```rust
// 基本的な変換ループ
for instruction in &block.instructions {
match instruction {
MirInstruction::Const(value_id, constant) => {
let llvm_value = match constant {
MirConstant::Integer(n) => {
ctx.i64_type().const_int(*n as u64, true).into()
}
MirConstant::Float(f) => {
ctx.f64_type().const_float(*f).into()
}
MirConstant::Bool(b) => {
ctx.bool_type().const_int(*b as u64, false).into()
}
_ => todo!("Other constants"),
};
// value_idとllvm_valueをマッピングに保存
value_map.insert(*value_id, llvm_value);
}
MirInstruction::Return(value_id) => {
match value_id {
Some(id) => {
let value = value_map.get(id).unwrap();
builder.build_return(Some(value));
}
None => {
builder.build_return(None);
}
}
}
_ => {} // Week 1では他の命令は無視
}
}
```
## 🎯 テスト用のMIRサンプル
### 1. **return 42のMIR**
```rust
MirModule {
functions: vec![
MirFunction {
name: "Main.main",
params: vec![],
return_type: MirType::Integer,
blocks: vec![
BasicBlock {
id: 0,
instructions: vec![
Const(v1, MirConstant::Integer(42)),
Return(Some(v1)),
],
},
],
},
],
}
```
### 2. **簡単な計算のMIR**（Week 2用）
```rust
// return 10 + 5
BasicBlock {
instructions: vec![
Const(v1, MirConstant::Integer(10)),
Const(v2, MirConstant::Integer(5)),
BinOp(v3, BinaryOp::Add, v1, v2),
Return(Some(v3)),
],
}
```
## 💡 実装のヒント
1. **ValueIdマッピング**: `HashMap<ValueId, BasicValueEnum>`で管理
2. **型情報**: MIRは型情報を持つので、LLVM型への変換テーブルを作る
3. **基本ブロック**: MIRのBasicBlockIdをLLVMのBasicBlockにマッピング
4. **エラー処理**: 最初は`todo!()`でOK、後から実装
## 📁 関連ファイル
- MIR定義: `src/mir/instruction.rs`
- MIR生成: `src/mir/lowering.rs`
- 参考実装: `src/backend/vm.rs`（VMのMIR処理）
---
**注**: このリファレンスはWeek 1の実装に必要な最小限の情報です。
詳細は実際のソースコードを参照してください。

134
docs/development/roadmap/phases/phase-9/llvm/issue/Quick-Start-Guide.md Normal file
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@ -0,0 +1,134 @@
# 🚀 LLVM実装クイックスタートガイド
## 📋 今すぐ始める手順
### 1. **環境準備**（5分）
```bash
# LLVM 17インストール確認
llvm-config --version # 17.x.x が表示されること
# Nyashプロジェクトで作業
cd /path/to/nyash
git checkout -b feature/llvm-poc
```
### 2. **最初のコミット**（10分）
```bash
# Cargo.tomlを編集
echo '[dependencies]
inkwell = { version = "0.5", features = ["llvm17-0"] }
[features]
llvm = ["inkwell"]' >> Cargo.toml
# ディレクトリ作成
mkdir -p src/backend/llvm
# 最初のファイル作成
touch src/backend/llvm/mod.rs
touch src/backend/llvm/context.rs
touch src/backend/llvm/compiler.rs
# コミット
git add .
git commit -m "feat(llvm): Add inkwell dependency and basic structure"
```
### 3. **最小実装のコピペ**（20分）
**src/backend/llvm/mod.rs**:
```rust
pub mod context;
pub mod compiler;
pub use compiler::compile_to_object;
```
**動作確認**:
```bash
cargo build --features llvm
```
### 4. **テストプログラム作成**（5分）
```bash
# テスト用Nyashファイル
cat > test_return_42.nyash << 'EOF'
static box Main {
main() {
return 42
}
}
EOF
```
## 🔍 詰まったときの確認ポイント
### **ビルドエラーの場合**
```bash
# LLVM関連の環境変数確認
echo $LLVM_SYS_170_PREFIX
# 設定されていない場合
export LLVM_SYS_170_PREFIX=$(llvm-config --prefix)
```
### **inkwellのバージョン問題**
```toml
# 代替バージョン
inkwell = { git = "https://github.com/TheDan64/inkwell", branch = "master", features = ["llvm17-0"] }
```
### **リンクエラーの場合**
```bash
# pkg-configの確認
pkg-config --libs --cflags llvm
```
## 📞 ヘルプが必要な場合
1. **GitHub Issue**にコメント
2. **具体的なエラーメッセージ**を貼る
3. **実行したコマンド**を記載
例:
```
inkwellのビルドでエラーが発生しました。
エラー:
```
error: failed to run custom build command for `llvm-sys v170.0.1`
```
実行コマンド:
```
cargo build --features llvm
```
環境:
- OS: Ubuntu 22.04
- LLVM: 17.0.6
- Rust: 1.75.0
```
## ✅ 最初の成功確認
以下が動けば第一歩成功！
```bash
# ビルドが通る
cargo build --features llvm
# テストが実行できる（まだ失敗してOK）
cargo test --features llvm test_llvm
```
## 🎯 次のステップ
1. **context.rs**の実装
2. **compiler.rs**の実装
3. **return 42**の動作確認
詳細は[001-setup-inkwell-hello-world.md](./001-setup-inkwell-hello-world.md)を参照！
---
**Remember**: 完璧より進捗！最初は動くことが最優先です。🚀

60
docs/development/roadmap/phases/phase-9/llvm/issue/README.md Normal file
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@ -0,0 +1,60 @@
# 📚 LLVM PoC Issue ドキュメント一覧
## 🎯 Copilot様へ：最初に読むファイル
1. **[Quick-Start-Guide.md](./Quick-Start-Guide.md)** 🚀
- 今すぐ始める手順
- 環境セットアップ
- 最初のコミット方法
2. **[001-setup-inkwell-hello-world.md](./001-setup-inkwell-hello-world.md)** 📋
- **最初のIssue内容**
- 詳細な実装手順
- コード例とテストケース
3. **[Week1-Roadmap.md](./Week1-Roadmap.md)** 📅
- Week 1全体の計画
- Issue実装順序
- 成功条件
## 📖 参考資料
- **[MIR-Quick-Reference.md](./MIR-Quick-Reference.md)**
- MIR命令の説明
- LLVM変換パターン
- テスト用サンプル
- **[GitHub-Issue-Template.md](./GitHub-Issue-Template.md)**
- GitHub Issue作成用テンプレート
- ラベル設定
- マイルストーン
## 🔗 関連ドキュメント（上位階層）
- [AI大会議結果](../AI-Conference-LLVM-Results.md)
- [実装計画書](../Phase-9.78-Implementation-Plan.md)
- [Copilot依頼文書](../Copilot-Request-LLVM-PoC.md)
## 💬 重要メッセージ
**Copilot様へ**
Phase 8.6での素晴らしい成果（50.94倍高速化）に続き、LLVMでも革命的な性能向上を期待しています！
**開始方法**:
1. まず[Quick-Start-Guide.md](./Quick-Start-Guide.md)を読む
2. [001-setup-inkwell-hello-world.md](./001-setup-inkwell-hello-world.md)の実装を開始
3. 詰まったらすぐにGitHub Issueでヘルプ要請
**サポート体制**:
- AIチーム（Claude, Gemini, Codex）が全力サポート
- 技術的な質問は遠慮なく
- 小さな成功を積み重ねましょう
Let's make Nyash fly with LLVM! 🚀✨
---
**最終更新**: 2025年8月20日
**作成者**: Claude + moe-charm
**Phase**: 9.78 LLVM PoC

88
docs/development/roadmap/phases/phase-9/llvm/issue/Week1-Roadmap.md Normal file
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@ -0,0 +1,88 @@
# 📅 Week 1 ロードマップ: LLVM基盤構築
**期間**: 2025年8月21日〜8月27日
**目標**: LLVMバックエンドの基盤を構築し、最小限のプログラムを実行可能にする
## 🎯 Week 1の全体目標
「return 42」レベルの超シンプルなNyashプログラムが、LLVM経由で実行できる状態を達成する。
## 📋 Issue実装順序
### **Issue #001: inkwellセットアップとHello World** 🚀最初にこれ！
- **期間**: Day 1-3
- **内容**: 環境構築と「return 42」の実行
- **成功条件**: LLVMでコンパイルした実行ファイルが終了コード42を返す
- **ファイル**: [001-setup-inkwell-hello-world.md](./001-setup-inkwell-hello-world.md)
### **Issue #002: Const命令の実装**（#001完了後）
- **期間**: Day 3-4
- **内容**: MIR Const命令をLLVM定数に変換
- **対象**: Integer, Float, Bool定数
- **テスト**: `return 100`, `return 3.14`, `return true`
### **Issue #003: 基本的な型システム**（#002と並行可能）
- **期間**: Day 4-5
- **内容**: MIR型→LLVM型のマッピング実装
- **対象**: i32/i64, f64, bool, 関数型
- **成果**: type_cache の実装
### **Issue #004: ランタイム関数宣言**（#003完了後）
- **期間**: Day 5-6
- **内容**: nyash_runtime_* 関数の宣言
- **対象**: alloc, free, print_int（デバッグ用）
- **準備**: 最小限のCランタイム作成
### **Issue #005: Week 1統合テスト**（最終日）
- **期間**: Day 7
- **内容**: 複数の小さなプログラムでテスト
- **確認**: CI/CDでのLLVMビルド
- **文書**: Week 2への引き継ぎ事項
## 🔄 実装の流れ
```mermaid
graph LR
A[Issue #001<br/>環境構築] --> B[Issue #002<br/>Const実装]
A --> C[Issue #003<br/>型システム]
B --> D[Issue #004<br/>ランタイム]
C --> D
D --> E[Issue #005<br/>統合テスト]
```
## ✅ Week 1完了時のチェックリスト
- [ ] inkwellクレートが正常に動作
- [ ] 「return 42」がLLVM経由で実行可能
- [ ] Integer/Float/Bool定数がサポート済み
- [ ] 基本的な型変換が実装済み
- [ ] 最小限のランタイム関数が宣言済み
- [ ] 5個以上のテストケースがパス
## 📊 リスクと対策
| リスク | 対策 |
|--------|------|
| LLVM環境構築で詰まる | Docker環境を準備、LLVM17固定 |
| inkwellのAPIが複雑 | 公式exampleを参考に最小実装 |
| リンクエラー | まずは静的リンク、動的は後回し |
## 💡 成功のコツ
1. **小さく始める**: return 42が動けば大成功
2. **エラーを恐れない**: LLVMのエラーメッセージは親切
3. **IR出力を確認**: `--emit-llvm`でIRをダンプして確認
4. **既存コード活用**: VM/WASMバックエンドの構造を参考に
## 🎉 Week 1成功時の次のステップ
**Week 2では以下に取り組みます**：
- BinOp（四則演算）の実装
- Branch/Jumpによる制御フロー
- Box型の基本操作
- PHIノードの実装
---
**注意**: 各Issueは独立して実装可能ですが、推奨順序に従うとスムーズです。
ブロッカーがあれば即座にAIチームに相談してください！

267
docs/development/roadmap/phases/phase-9/phase9_51_wasm_jump_http_fixes.md Normal file
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@ -0,0 +1,267 @@
# Phase 9.51: WASM Jump/Branch実装とHTTPサーバー実用化 🚀
**優先度**: 🔴 **最高（実用性ブロッカー）**
**期間**: 1週間
**前提**: Phase 9 (PR #67) マージ済み
## 🎯 概要
Phase 9で実装されたWASM/AOTとHTTPサーバー機能に重大な制約があり、実用化を阻害しています。本issueではこれらを修正し、真の実用レベルに到達させます。
## 🔍 現在の問題
### 1. **WASM/AOT コンパイルエラー（最重要）**
```bash
# 現象
$ ./target/release/nyash --compile-wasm test_simple_loop.nyash
❌ WASM compilation error: Unsupported instruction: Jump { target: BasicBlockId(1) }
```
**原因**: `src/backend/wasm/codegen.rs`にJump/Branch命令が未実装
**影響**: **ループ・条件分岐を含む全プログラムがWASM/AOT化不可**
### 2. **HTTPServerBox listen()常に失敗**
```nyash
// 現象
server.bind("127.0.0.1", 8080) // ✅ true
server.listen(10) // ❌ always false
```
**原因**: `src/boxes/socket_box.rs`のlisten()実装が不完全
**影響**: HTTPサーバーが実際には動作しない
### 3. **エラーハンドリング脆弱性**
```bash
$ grep -n "unwrap()" src/boxes/http_server_box.rs | wc -l
26
```
**原因**: 26箇所のunwrap()使用
**影響**: 本番環境でパニック多発の可能性
## 📋 実装タスク
### Task 1: WASM Jump/Branch命令実装（2日）
**ファイル**: `src/backend/wasm/codegen.rs`
```rust
// 追加実装箇所（358行目付近）
MirInstruction::Jump { target } => {
// 無条件ジャンプ
// WASMのbr命令を使用
// ブロックスタック管理が必要
Ok(vec![
format!("br ${}", self.get_block_depth(target)?),
])
},
MirInstruction::Branch { cond, then_block, else_block } => {
// 条件分岐
// WASMのbr_if命令を使用
self.emit_value_load(cond)?;
Ok(vec![
"i32.eqz".to_string(),
format!("br_if ${}", self.get_block_depth(else_block)?),
format!("br ${}", self.get_block_depth(then_block)?),
])
},
```
**必要な補助実装**:
- ブロック深度管理（`get_block_depth`メソッド）
- ループ構造のblock/loop/end生成
- Phi命令の簡易実装（変数コピーで対応）
### Task 2: SocketBox listen()修正（1日）
**ファイル**: `src/boxes/socket_box.rs`
```rust
pub fn listen(&self, backlog: Box<dyn NyashBox>) -> Box<dyn NyashBox> {
let backlog_num = backlog.to_string_box().value.parse::<i32>().unwrap_or(128);
// 実際にlisten状態を管理
if let Some(ref listener) = *self.listener.lock().unwrap() {
// TcpListenerは既にlisten状態
// 内部状態を更新
*self.status.lock().unwrap() = SocketStatus::Listening;
Box::new(BoolBox::new(true))
} else {
Box::new(BoolBox::new(false))
}
}
```
### Task 3: エラーハンドリング改善（2日）
**対象ファイル**:
- `src/boxes/http_server_box.rs`
- `src/boxes/socket_box.rs`
- `src/boxes/http_message_box.rs`
**変更例**:
```rust
// Before
let listener = self.listener.lock().unwrap();
// After
let listener = match self.listener.lock() {
Ok(l) => l,
Err(_) => return Box::new(StringBox::new("Error: Failed to acquire lock")),
};
```
### Task 4: HTTPサーバー実用化（2日）
**ファイル**: `src/boxes/http_server_box.rs`
1. **スレッドプール実装**
```rust
use std::sync::mpsc;
use std::thread::JoinHandle;
struct ThreadPool {
workers: Vec<Worker>,
sender: mpsc::Sender<Job>,
}
impl ThreadPool {
fn new(size: usize) -> Self {
// 固定サイズのワーカープール
}
}
```
2. **適切なシャットダウン**
```rust
pub fn stop(&self) -> Box<dyn NyashBox> {
*self.running.lock().unwrap() = false;
// グレースフルシャットダウン
// 全コネクションの終了待機
}
```
### Task 5: テストケース追加（1日）
**新規テストファイル**:
1. `test_wasm_loop.nyash`
```nyash
// WASMループテスト
local sum, i
sum = 0
i = 0
loop (i < 10) {
sum = sum + i
i = i + 1
}
print("Sum: " + sum) // Expected: 45
```
2. `test_http_server_real.nyash`
```nyash
// 実用HTTPサーバーテスト
static box Main {
main() {
local server = new HTTPServerBox()
// ルート設定
server.route("/", "home")
server.route("/api/health", "health")
// サーバー起動
if (server.bind("0.0.0.0", 8080)) {
if (server.listen(10)) {
print("Server started on http://0.0.0.0:8080")
server.start()
}
}
}
home(req) {
return "<h1>Nyash Server Running!</h1>"
}
health(req) {
return "{\"status\":\"healthy\"}"
}
}
```
## 🎯 完了条件
1. **WASM/AOT成功**
```bash
$ ./target/release/nyash --compile-wasm test_wasm_loop.nyash
✅ WASM compilation completed successfully!
$ ./target/release/nyash --benchmark --iterations 100
WASM: XX.XXms (13.5x faster than interpreter) ← 目標達成
```
2. **HTTPサーバー実動作**
```bash
$ ./target/release/nyash test_http_server_real.nyash &
Server started on http://0.0.0.0:8080
$ curl http://localhost:8080/
<h1>Nyash Server Running!</h1>
$ curl http://localhost:8080/api/health
{"status":"healthy"}
```
3. **エラーハンドリング**
- unwrap()使用箇所: 26 → 5以下
- パニックフリーな実行
## 📊 性能目標
- **WASM実行**: 現在11.5倍 → **13.5倍以上**
- **HTTPサーバー**: 100 req/sec以上
- **起動時間**: 50ms以下
## 🔧 実装のヒント
### WASMブロック管理
```rust
struct WasmCodeGen {
// 既存フィールド
block_stack: Vec<BlockInfo>, // 追加
}
struct BlockInfo {
block_type: BlockType, // Loop, Block, If
label: String,
depth: usize,
}
```
### デバッグ用出力
```rust
// MIR → WASM変換時のデバッグ
if self.debug {
println!("MIR: {:?} -> WASM: {:?}", instruction, wasm_code);
}
```
## 📝 参考資料
- [WebAssembly Specification - Control Instructions](https://webassembly.github.io/spec/core/syntax/instructions.html#control-instructions)
- [wasmtime compile documentation](https://docs.wasmtime.dev/cli-compile.html)
- Rust std::thread::ThreadPool実装例
## 🎉 期待される成果
Phase 9.51完了により、Nyashは：
- **実用的なWebアプリケーション開発**が可能に
- **高速なAOT実行ファイル配布**が実現
- **本番環境での安定動作**を保証
Everything is Box哲学を守りながら、実用性を達成します！🐱
---
**担当**: Copilot様
**レビュー**: Claude様
**作成日**: 2025-08-14

250
docs/development/roadmap/phases/phase-9/phase9_5_http_server_validation.md Normal file
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@ -0,0 +1,250 @@
# 🌐 Phase 9.5: HTTPサーバー実用テスト（AOT検証）
## 📋 Summary
AOT実装完了後の複雑アプリケーション検証。並行処理・メモリ管理・実用性能測定を通じて、Nyashの実用レベル到達を実証する。
## 🎯 実装目標
```bash
# Phase 9完了後の目標
nyash --compile-native http_server.nyash -o http_server.exe # AOTサーバー生成
./http_server.exe --port 8080 # 高性能HTTPサーバー起動
curl http://localhost:8080/api/status # 実用API動作確認
# 検証内容
- 同時100接続でメモリリークなし
- fini()システム確実動作（I/Oハンドル解放）
- AOT環境での真の性能測定
```
## 🔧 技術的実装詳細
### 1. HTTPサーバー基本構造
```nyash
box HTTPServer {
init { socket, clients, handlers, running }
pack(port) {
me.socket = new SocketBox()
me.clients = new ArrayBox()
me.handlers = new MapBox()
me.running = true
me.socket.bind("0.0.0.0", port)
me.socket.listen(128)
}
start() {
loop(me.running) {
local client = me.socket.accept()
me.clients.push(client)
nowait me.handleClient(client) // 非同期並行処理
}
}
handleClient(client) {
local request = client.readRequest()
local response = me.processRequest(request)
client.sendResponse(response)
// 重要: 確実なリソース解放
me.clients.remove(client)
client.fini()
}
processRequest(request) {
local path = request.getPath()
local handler = me.handlers.get(path)
if (handler != null) {
return handler.handle(request)
} else {
return me.create404Response()
}
}
}
```
### 2. ルーティング・ハンドラーシステム
```nyash
box RouteHandler {
init { pattern, callback }
pack(pattern, callback) {
me.pattern = pattern
me.callback = callback
}
handle(request) {
return me.callback.call(request)
}
}
// 使用例
local server = new HTTPServer(8080)
server.route("/api/status", new StatusHandler())
server.route("/api/users/:id", new UserHandler())
server.start()
```
### 3. メモリ管理検証ポイント
```nyash
box ConnectionManager {
init { connections, maxConnections }
pack(maxConnections) {
me.connections = new MapBox()
me.maxConnections = maxConnections
}
addConnection(clientId, client) {
if (me.connections.size() >= me.maxConnections) {
// 古い接続をweak参照で自動解放
me.cleanupOldConnections()
}
me.connections.set(clientId, client)
}
cleanupOldConnections() {
// weak参照による自動null化テスト
local toRemove = new ArrayBox()
me.connections.forEach((id, conn) => {
if (conn.isDisconnected()) {
toRemove.push(id)
conn.fini() // 確実な解放
}
})
toRemove.forEach((id) => {
me.connections.remove(id)
})
}
}
```
## 📊 検証ポイント詳細
### 並行処理性能
```bash
# 負荷テストコマンド
ab -n 10000 -c 100 http://localhost:8080/api/test # Apache Bench
wrk -t12 -c400 -d30s http://localhost:8080/ # Modern HTTP benchmarking
```
**検証項目**:
- **同時接続処理**: 100接続同時処理
- **スループット**: リクエスト/秒測定
- **レイテンシ**: 応答時間分布
- **リソース使用**: CPU・メモリ使用率
### メモリ管理検証
```nyash
// ストレステスト実装
box MemoryStressTest {
runConnectionStress() {
// 1000回接続・切断を繰り返し
loop(1000) {
local client = me.createClient()
client.connect()
client.sendRequest("/api/test")
client.disconnect()
client.fini() // 明示的解放
}
// メモリリークチェック
local memUsage = DEBUG.memoryReport()
assert(memUsage.leaks == 0)
}
}
```
### I/Oリソース管理
```nyash
box ResourceTracker {
init { openSockets, openFiles }
trackResource(resource) {
me.openSockets.add(resource)
}
verifyCleanup() {
// 全リソースが正しくfini()されているか確認
assert(me.openSockets.size() == 0)
assert(me.openFiles.size() == 0)
}
}
```
## 🎯 実装ステップ（2週間）
### Week 1: HTTPサーバー基本実装
- [ ] SocketBox・HTTP基本プロトコル実装
- [ ] HTTPServer・RouteHandlerクラス実装
- [ ] 基本GET/POST対応
- [ ] 単一接続での動作確認
### Week 2: 並行処理・負荷テスト
- [ ] nowait/await非同期処理統合
- [ ] 同時接続管理システム
- [ ] メモリ管理・リソース解放検証
- [ ] 負荷テスト・ベンチマーク実装
## 📈 性能測定目標
| 指標 | 目標値 | 測定方法 |
|------|--------|----------|
| **同時接続数** | 100+ | Apache Bench |
| **スループット** | 1000+ req/s | wrk benchmark |
| **応答時間** | <10ms (P95) | レイテンシ分布 |
| **メモリ使用** | リークなし | 長時間実行テスト |
| **リソース解放** | 100%解放 | fini()追跡 |
## ✅ Acceptance Criteria
### 機能要件
- [ ] HTTPサーバーが安定動作
- [ ] REST API（GET/POST/PUT/DELETE）対応
- [ ] ルーティング・ミドルウェア機能
- [ ] 静的ファイル配信機能
### 性能要件
- [ ] 同時100接続でクラッシュなし
- [ ] 1000 req/s以上のスループット
- [ ] レスポンス時間P95<10ms
- [ ] 24時間連続稼働でメモリリークなし
### 品質要件
- [ ] fini()システム100%動作
- [ ] weak参照自動null化確認
- [ ] I/Oリソース確実解放
- [ ] 例外経路でのリソース管理
## 🚀 期待される効果
### 実用性実証
- **配布可能サーバー**: `http_server.exe`として実用レベル
- **プロダクション検証**: 実際の負荷でのメモリ管理確認
- **AOT価値実証**: 真の高性能実行環境での検証
### 技術的価値
- **複雑メモリ管理**: Server→Clients→Requests階層構造
- **並行処理実証**: nowait/awaitの実用性能確認
- **Everything is Box**: 複雑アプリでのBox哲学実証
### デモ・広報価値
- **視覚的インパクト**: 動作するHTTPサーバーの強力デモ
- **実用性アピール**: 「おもちゃ言語」ではない実用性
- **性能実証**: 数値での性能証明
## 📖 References
- docs/予定/native-plan/copilot_issues.txt（Phase 9.5詳細）
- docs/予定/native-plan/issues/phase9_aot_wasm_implementation.md（Phase 9基盤）
- docs/予定/native-plan/issues/phase_8_7_real_world_memory_testing.md（kilo基盤）
- [HTTP/1.1 Specification](https://tools.ietf.org/html/rfc7230)
- [Apache Bench Documentation](https://httpd.apache.org/docs/2.4/programs/ab.html)
---
**💡 Tip**: kiloで確立したメモリ管理基盤を、より複雑な並行処理環境で実証する重要なマイルストーンです。
最終更新: 2025-08-14
作成者: Claude（実用優先戦略）

372
docs/development/roadmap/phases/phase-9/phase9_75_socketbox_arc_mutex_redesign.md Normal file
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@ -0,0 +1,372 @@
# 🔧 Phase 9.75: SocketBox Arc<Mutex>責務一元化 - 実装ガイド
## 📅 実施期間: 2025-08 (Phase 9.7完了後)
## 👥 担当: Copilot様
## 🎯 スコープ: SocketBoxのみ（最優先対応）
## 🚨 問題の背景
### 現在のSocketBox実装問題
SocketBoxにおいて「責務の二重化」により以下の問題が発生：
1. **状態保持失敗**: `bind()`後に`isServer()`がfalseを返す
2. **デッドロック危険性**: Box内部とインタープリターの二重ロック
3. **複雑性**: デバッグ困難・保守性低下
### 根本原因
```rust
// 🚨 現在の問題設計
pub struct SocketBox {
listener: Arc<Mutex<Option<TcpListener>>>, // 内部ロック
is_server: Arc<Mutex<bool>>, // 内部ロック
}
// + インタープリター側: Arc<Mutex<dyn NyashBox>> // 外部ロック
```
## 🎯 実装目標
### 新設計アーキテクチャ
```rust
// ✅ 目標設計: 純粋データコンテナ
pub struct SocketBox {
base: BoxBase,
listener: Option<TcpListener>,
stream: Option<TcpStream>,
is_server: bool,
is_connected: bool,
}
// インタープリターが Arc<Mutex<dyn NyashBox>> で一元管理
```
### 期待される効果
- ✅ 状態保持問題の完全解決
- ✅ デッドロック根絶
- ✅ デバッグ容易性向上
- ✅ パフォーマンス改善
## 📋 実装手順
### Step 1: 現在のSocketBox分析（30分）
#### 1-1: 問題箇所の特定
```bash
# 内部Arc<Mutex>使用箇所を全特定
grep -n "Arc<Mutex<" src/boxes/socket_box.rs
```
#### 1-2: 影響範囲調査
- `src/boxes/socket_box.rs` - メイン実装
- `src/boxes/http_server_box.rs` - SocketBox使用
- `src/interpreter/` - インタープリター統合
- テストファイル - 既存テスト
### Step 2: 新SocketBox実装（2時間）
#### 2-1: 構造体定義の変更
```rust
// src/boxes/socket_box.rs
#[derive(Debug)]
pub struct SocketBox {
base: BoxBase,
// ✅ シンプルなフィールド（Arc<Mutex>除去）
listener: Option<TcpListener>,
stream: Option<TcpStream>,
is_server: bool,
is_connected: bool,
// 削除: Arc<Mutex<...>> フィールドすべて
}
```
#### 2-2: メソッド実装の変更
```rust
impl SocketBox {
pub fn new() -> Self {
Self {
base: BoxBase::new(),
listener: None,
stream: None,
is_server: false,
is_connected: false,
}
}
// ✅ 新bind実装: &mut selfでシンプルに
pub fn bind(&mut self, address: Box<dyn NyashBox>, port: Box<dyn NyashBox>) -> Box<dyn NyashBox> {
let addr_str = address.to_string_box().value;
let port_str = port.to_string_box().value;
let socket_addr = format!("{}:{}", addr_str, port_str);
match TcpListener::bind(socket_addr) {
Ok(listener) => {
self.listener = Some(listener);
self.is_server = true; // 直接代入！
Box::new(BoolBox::new(true))
}
Err(_) => Box::new(BoolBox::new(false))
}
}
// ✅ 新isServer実装: &selfでシンプルに
pub fn is_server(&self) -> Box<dyn NyashBox> {
Box::new(BoolBox::new(self.is_server))
}
}
```
#### 2-3: Clone実装の簡素化
```rust
impl Clone for SocketBox {
fn clone(&self) -> Self {
// ⚠️ 注意: TcpListenerはClone不可
// → 新しいインスタンスを適切に作成
Self {
base: BoxBase::new(),
listener: None, // リスナーは複製できない
stream: None,
is_server: false, // デフォルト状態
is_connected: false,
}
}
}
```
### Step 3: インタープリター統合確認（1時間）
#### 3-1: メソッド呼び出しの修正
インタープリターでの`&mut`アクセスが必要な箇所：
```rust
// インタープリター内での変更が必要な箇所例
// execute_method内で &mut アクセスを確保
```
#### 3-2: set_field実装の確認
```rust
// instance.rsでの適切なフィールド更新確認
```
### Step 4: テストスイート作成（1時間）
#### 4-1: 状態保持テスト
```nyash
// tests/socket_box_state_persistence.nyash
// 🎯 最重要テスト: 状態保持の確認
static box SocketBoxStateTest {
init { console }
main() {
me.console = new ConsoleBox()
// テスト1: 基本的な状態保持
me.testBasicStatePersistence()
// テスト2: 複数操作での状態確認
me.testMultipleOperations()
me.console.log("🎉 All SocketBox state tests passed!")
}
testBasicStatePersistence() {
me.console.log("🔍 Testing basic state persistence...")
local server = new SocketBox()
// bind前の状態確認
local beforeBind = server.isServer()
me.console.log("Before bind: " + beforeBind.toString())
assert(beforeBind.value == false)
// bind実行
local bindResult = server.bind("127.0.0.1", 8080)
me.console.log("Bind result: " + bindResult.toString())
assert(bindResult.value == true)
// 🚨 最重要チェック: bind後の状態保持
local afterBind = server.isServer()
me.console.log("After bind: " + afterBind.toString())
assert(afterBind.value == true) // これが失敗していた！
me.console.log("✅ Basic state persistence test passed!")
}
testMultipleOperations() {
me.console.log("🔍 Testing multiple operations...")
local server = new SocketBox()
// 複数回の状態確認
server.bind("127.0.0.1", 8081)
local check1 = server.isServer()
local check2 = server.isServer()
local check3 = server.isServer()
assert(check1.value == true)
assert(check2.value == true)
assert(check3.value == true)
me.console.log("✅ Multiple operations test passed!")
}
}
```
#### 4-2: 機能テスト
```nyash
// tests/socket_box_functionality.nyash
// 機能テスト（bind, toString, 基本API）
static box SocketBoxFunctionalityTest {
init { console }
main() {
me.console = new ConsoleBox()
// 基本機能テスト
me.testBindSuccess()
me.testBindFailure()
me.testToString()
me.console.log("🎉 All functionality tests passed!")
}
testBindSuccess() {
local server = new SocketBox()
local result = server.bind("127.0.0.1", 8082)
assert(result.value == true)
me.console.log("✅ Bind success test passed!")
}
testBindFailure() {
local server = new SocketBox()
// 不正なポートでバインド失敗テスト
local result = server.bind("invalid", "invalid")
assert(result.value == false)
me.console.log("✅ Bind failure test passed!")
}
testToString() {
local server = new SocketBox()
local str = server.toString()
me.console.log("ToString: " + str)
// 基本的な文字列表現チェック
assert(str.contains("SocketBox"))
me.console.log("✅ ToString test passed!")
}
}
```
#### 4-3: エッジケーステスト
```nyash
// tests/socket_box_edge_cases.nyash
static box SocketBoxEdgeCaseTest {
init { console }
main() {
me.console = new ConsoleBox()
// Clone動作テスト
me.testCloneBehavior()
me.console.log("🎉 All edge case tests passed!")
}
testCloneBehavior() {
local original = new SocketBox()
original.bind("127.0.0.1", 8083)
// Cloneの動作確認（新設計では状態はリセット）
local cloned = original.clone()
local clonedIsServer = cloned.isServer()
// 新設計: cloneは新しいインスタンス
assert(clonedIsServer.value == false)
me.console.log("✅ Clone behavior test passed!")
}
}
```
### Step 5: 実行・検証（30分）
#### 5-1: テスト実行
```bash
# ビルド確認
cargo build --release
# 状態保持テスト（最重要）
./target/release/nyash tests/socket_box_state_persistence.nyash
# 機能テスト
./target/release/nyash tests/socket_box_functionality.nyash
# エッジケーステスト
./target/release/nyash tests/socket_box_edge_cases.nyash
```
#### 5-2: HTTPServerBox互換性確認
```bash
# HTTPServerBoxも正常動作するかチェック
./target/release/nyash tests/test_http_server_simple.nyash
```
## 📚 参照ドキュメント
### 🎯 必読ドキュメント
1. **[Socket問題詳細分析](../../説明書/reference/box-design/implementation-notes/socket-box-problem.md)**
- 根本原因の技術的詳細
- 現在の問題箇所の特定
2. **[メモリ管理設計](../../説明書/reference/box-design/memory-management.md)**
- Arc<Mutex>一元管理の原則
- 正しいBox実装パターン
3. **[Box設計原則](../../説明書/reference/box-design/everything-is-box.md)**
- Everything is Box哲学
- 統一的なBox実装
### 📋 実装参考資料
- `src/boxes/socket_box.rs` - 現在の実装
- `src/box_trait.rs` - NyashBoxトレイト定義
- `src/interpreter/expressions.rs` - メソッド呼び出し処理
## ✅ 成功基準
### 🎯 定量的指標
- [ ] 状態保持テスト: 100%成功
- [ ] 内部Arc<Mutex>使用: 0箇所
- [ ] 既存テスト: 回帰なし
- [ ] ビルドエラー: 0件
### 🌟 定性的指標
- [ ] コードの可読性向上
- [ ] デバッグメッセージの簡素化
- [ ] 実装の理解しやすさ
## 🚨 注意事項
### ⚠️ 破壊的変更の管理
- NyashBoxトレイトは変更しない
- 外部APIは互換性を保つ
- 段階的にテストしながら進める
### 🔍 デバッグ支援
- 重要な箇所にログ出力を残す
- テスト失敗時の詳細情報を出力
### 🎯 次のステップへの準備
- SocketBox完了後、HTTPServerBoxに展開
- 同じパターンで他のBox型も修正可能
## 📞 サポート
### ❓ 質問・相談
- 実装中の技術的質問は遠慮なく
- 設計判断で迷った場合は相談
### 🤝 協力体制
- Claude: 設計指針・技術サポート
- Copilot: 実装・テスト自動化
---
**🎯 最初の成功例として、SocketBoxでの完全解決を目指します！**

360
docs/development/roadmap/phases/phase-9/phase9_75b_remaining_boxes_arc_mutex_redesign.md Normal file
View File

@ -0,0 +1,360 @@
# 🔧 Phase 9.75-B: 残り14個のBox型 Arc<Mutex>責務一元化 - 実装ガイド
## 📅 実施期間: 2025-08 (Phase 9.75-A完了後)
## 👥 担当: Copilot様
## 🎯 スコープ: SocketBox修正パターンの他Box型への展開
## 🎉 Phase 9.75-A成功パターンの適用
### ✅ **確立された修正パターン**
```rust
// Before: 問題パターン
struct SomeBox {
field: Arc<Mutex<T>>, // 内部ロック
}
// + 外部: Arc<Mutex<dyn NyashBox>>
// After: 解決パターン
struct SomeBox {
field: RwLock<T>, // シンプル内部可変性
}
// 外部: Arc<Mutex<dyn NyashBox>> (変更なし)
```
## 📊 対象Box型の優先順位分析
### 🔴 **最優先グループ（1週間）**
#### HTTPServerBox - SocketBox依存の緊急対応
```rust
// 現在の問題構造
pub struct HTTPServerBox {
socket: Arc<Mutex<Option<SocketBox>>>, // 内部ロック
routes: Arc<Mutex<HashMap<String, Box<dyn NyashBox>>>>,
middleware: Arc<Mutex<Vec<Box<dyn NyashBox>>>>,
connections: Arc<Mutex<Vec<TcpStream>>>,
running: Arc<Mutex<bool>>,
}
// 修正目標
pub struct HTTPServerBox {
socket: RwLock<Option<SocketBox>>, // RwLock化
routes: RwLock<HashMap<String, Box<dyn NyashBox>>>,
middleware: RwLock<Vec<Box<dyn NyashBox>>>,
connections: RwLock<Vec<TcpStream>>,
running: RwLock<bool>,
}
```
#### ArrayBox - 基本コレクション型
```rust
// 現在の問題構造
pub struct ArrayBox {
data: Arc<Mutex<Vec<Box<dyn NyashBox>>>>,
}
// 修正目標
pub struct ArrayBox {
data: RwLock<Vec<Box<dyn NyashBox>>>,
}
```
### 🟠 **高優先グループ（1週間）**
#### MapBox - 基本コレクション型
```rust
// 現在の問題構造
pub struct MapBox {
data: Arc<Mutex<HashMap<String, Box<dyn NyashBox>>>>,
}
// 修正目標
pub struct MapBox {
data: RwLock<HashMap<String, Box<dyn NyashBox>>>,
}
```
#### BufferBox - バイナリデータ操作
```rust
// 現在の問題構造
pub struct BufferBox {
data: Arc<Mutex<Vec<u8>>>,
}
// 修正目標
pub struct BufferBox {
data: RwLock<Vec<u8>>,
}
```
### 🟡 **中優先グループ（1週間）**
#### DebugBox - デバッグ支援（複数フィールド）
```rust
// 現在の問題構造
pub struct DebugBox {
tracking_enabled: Arc<Mutex<bool>>,
tracked_boxes: Arc<Mutex<HashMap<String, TrackedBoxInfo>>>,
breakpoints: Arc<Mutex<Vec<String>>>,
call_stack: Arc<Mutex<Vec<CallInfo>>>,
}
// 修正目標
pub struct DebugBox {
tracking_enabled: RwLock<bool>,
tracked_boxes: RwLock<HashMap<String, TrackedBoxInfo>>,
breakpoints: RwLock<Vec<String>>,
call_stack: RwLock<Vec<CallInfo>>,
}
```
#### StreamBox - ストリーム操作
```rust
// 現在の問題構造
pub struct StreamBox {
buffer: Arc<Mutex<Vec<u8>>>,
position: Arc<Mutex<usize>>,
}
// 修正目標
pub struct StreamBox {
buffer: RwLock<Vec<u8>>,
position: RwLock<usize>,
}
```
### 🟢 **低優先グループ（3日）**
#### RandomBox, JSONBox, EguiBox, SimpleIntentBox
```rust
// 各Boxとも同じパターンで修正
Arc<Mutex<T>> → RwLock<T>
```
## 📋 段階的実装手順
### Step 1: 最優先グループ実装（1週間）
#### 1-1: HTTPServerBox修正（3日）
```rust
// 修正手順
1. Arc<Mutex<>>をRwLock<>に変更
2. .lock()を.read()/.write()に変更
3. Cloneメソッドの適切な修正
4. テストによる動作確認
```
**重要注意点**:
- SocketBoxとの連携確認必須
- HTTPサーバー機能の回帰テスト必要
#### 1-2: ArrayBox修正（2日）
```rust
// 実装例
impl ArrayBox {
pub fn push(&self, item: Box<dyn NyashBox>) -> Box<dyn NyashBox> {
self.data.write().unwrap().push(item);
Box::new(BoolBox::new(true))
}
pub fn get(&self, index: usize) -> Box<dyn NyashBox> {
let data = self.data.read().unwrap();
// ... 実装
}
}
```
#### 1-3: テストスイート実行
```nyash
// HTTPServerBox互換性テスト
local server = new HTTPServerBox()
server.bind("127.0.0.1", 8080)
assert(server.isRunning() == false) // 初期状態確認
// ArrayBox基本操作テスト
local arr = new ArrayBox()
arr.push("test")
assert(arr.length() == 1)
assert(arr.get(0) == "test")
```
### Step 2: 高優先グループ実装（1週間）
#### 2-1: MapBox修正（3日）
```rust
// HashMap操作の適切なRwLock化
impl MapBox {
pub fn set(&self, key: String, value: Box<dyn NyashBox>) -> Box<dyn NyashBox> {
self.data.write().unwrap().insert(key, value);
Box::new(BoolBox::new(true))
}
pub fn get(&self, key: &str) -> Box<dyn NyashBox> {
let data = self.data.read().unwrap();
// ... 実装
}
}
```
#### 2-2: BufferBox修正（2日）
- バイナリデータ操作の確実性確保
- 大容量データ処理時のパフォーマンス確認
#### 2-3: 統合テスト
```nyash
// MapBox状態保持テスト
local map = new MapBox()
map.set("key1", "value1")
assert(map.get("key1") == "value1") // 状態保持確認
// BufferBox操作テスト
local buffer = new BufferBox()
buffer.write("Hello")
assert(buffer.read() == "Hello")
```
### Step 3: 中優先グループ実装（1週間）
#### 3-1: DebugBox修正（4日）
```rust
// 複数フィールドの同期修正
impl DebugBox {
pub fn startTracking(&self) -> Box<dyn NyashBox> {
*self.tracking_enabled.write().unwrap() = true;
self.call_stack.write().unwrap().clear();
Box::new(BoolBox::new(true))
}
pub fn trackBox(&self, box_obj: Box<dyn NyashBox>, desc: String) -> Box<dyn NyashBox> {
if *self.tracking_enabled.read().unwrap() {
let info = TrackedBoxInfo { /* ... */ };
self.tracked_boxes.write().unwrap().insert(desc, info);
}
Box::new(BoolBox::new(true))
}
}
```
#### 3-2: StreamBox修正（2日）
- ストリーム位置管理の正確性確保
- 並行読み書きアクセステスト
#### 3-3: 高負荷テスト
```nyash
// DebugBox並行アクセステスト
local debug = new DebugBox()
debug.startTracking()
// 複数オブジェクト同時追跡
loop(100) {
debug.trackBox(new StringBox("test"), "object_" + i)
}
```
### Step 4: 低優先グループ実装（3日）
#### 4-1: 残りBox型の機械的修正
- RandomBox: `seed: Arc<Mutex<u64>>` → `RwLock<u64>`
- JSONBox: `value: Arc<Mutex<Value>>` → `RwLock<Value>`
- EguiBox: `app_state: Arc<Mutex<Box<dyn Any + Send>>>` → `RwLock<Box<dyn Any + Send>>`
- SimpleIntentBox: `listeners: Arc<Mutex<HashMap<...>>>` → `RwLock<HashMap<...>>`
#### 4-2: 全体統合テスト
```bash
# 全Box型の基本動作確認
./target/release/nyash tests/all_boxes_basic_test.nyash
# 回帰テストスイート
./target/release/nyash tests/regression_test_suite.nyash
```
## 🤖 Copilot協力期待
### 自動化可能な作業
1. **パターン検出**: `grep -r "Arc<Mutex<" src/boxes/` の結果を全修正
2. **機械的変換**:
```rust
Arc<Mutex<T>> → RwLock<T>
.lock().unwrap() → .read().unwrap() / .write().unwrap()
Arc::clone(&field) → field (Clone実装で)
```
3. **テストケース生成**: 各Box型の基本操作テスト自動生成
### 手動確認が必要な箇所
1. **複雑な状態管理**: DebugBox, P2PBoxの相互依存
2. **パフォーマンス影響**: 大容量データ操作Box
3. **外部依存**: EguiBox, FileBoxの外部ライブラリ連携
## ✅ 成功基準
### 定量的指標
- [ ] 全Box型で内部Arc<Mutex>: 0箇所
- [ ] 既存テストスイート: 100%パス
- [ ] パフォーマンス劣化: 5%以内
- [ ] メモリ使用量: 変化なしまたは改善
### 定性的指標
- [ ] コードの可読性向上
- [ ] デバッグの容易性向上
- [ ] 新Box実装時の混乱防止
## 🚨 リスク管理
### 高リスク要素
1. **HTTPServerBox**: SocketBox依存で複雑
2. **DebugBox**: 4つのフィールドの同期
3. **P2PBox**: type aliasの特殊構造
### 対策
- 段階的テスト実施
- 各Boxの独立性確保
- 既存機能への影響最小化
## 📈 期待される効果
### 即座の効果
- デッドロック完全根絶
- 状態保持の信頼性向上
- パフォーマンス改善
### 長期的効果
- 新Box実装の簡素化
- 保守コストの削減
- Everything is Box哲学の強化
## 🎯 Phase 9.75完了条件
```rust
// すべてのBox型で以下が達成されること
pub struct AnyBox {
// ✅ Arc<Mutex<>>が0個
field1: RwLock<T1>,
field2: RwLock<T2>,
// ❌ Arc<Mutex<T>>は禁止
}
impl Clone for AnyBox {
fn clone(&self) -> Self {
// ✅ 状態保持Clone実装
let field1_val = *self.field1.read().unwrap();
Self {
base: BoxBase::new(),
field1: RwLock::new(field1_val),
}
}
}
```
### 最終検証
```bash
# Arc<Mutex>完全根絶確認
grep -r "Arc<Mutex<" src/boxes/ | wc -l # → 0
# 全Box型統合テスト
./target/release/nyash tests/phase_9_75_complete_validation.nyash
# → 全テスト成功
```
---
**🎯 SocketBoxでの成功パターンを体系的に全Box型に適用し、Nyashの基盤を盤石にします！**

292
docs/development/roadmap/phases/phase-9/phase9_75c_remaining_boxes_arc_mutex_final.md Normal file
View File

@ -0,0 +1,292 @@
# 🔧 Phase 9.75-C: 残り10個のBox型 Arc<Mutex>→RwLock最終変換
## 📅 実施期間: 2025-08-15 (PR #87 SocketBox修正完了後)
## 👥 担当: Copilot様
## 🎯 スコープ: 残りArc<Mutex>使用Box型の完全RwLock化
## 🎉 Phase 9.75-A&B成功確認
### ✅ **修正完了済みBox型**
- **SocketBox**: ✅ PR #87で完全修正・状態保持問題解決
- **ArrayBox**: ✅ PR #89で修正完了
- **MapBox**: ✅ PR #89で修正完了
- **BufferBox**: ✅ PR #89で修正完了
- **StreamBox**: ✅ PR #89で修正完了
- **DebugBox**: ✅ PR #89 + 追加修正で完了
### 🎯 **確立された修正パターン（PR #87実証済み）**
```rust
// Before: Arc<Mutex>二重ロック問題
struct SomeBox {
field: Arc<Mutex<T>>, // 内部ロック
}
// + 外部: Arc<Mutex<dyn NyashBox>>
// After: RwLock単一責務（状態保持確実）
struct SomeBox {
field: RwLock<T>, // シンプル内部可変性
}
// 外部: Arc<Mutex<dyn NyashBox>> (変更なし)
```
## 📊 残りBox型の緊急度分析
### 🔴 **最高優先（HTTP/ネットワーク系）** - 1週間
SocketBox依存・実用性に直結
#### HTTPServerBox
```rust
// 現在の問題構造
pub struct HTTPServerBox {
socket: Arc<Mutex<Option<SocketBox>>>, // 内部ロック
routes: Arc<Mutex<HashMap<String, Box<dyn NyashBox>>>>,
middleware: Arc<Mutex<Vec<Box<dyn NyashBox>>>>,
connections: Arc<Mutex<Vec<TcpStream>>>,
running: Arc<Mutex<bool>>,
}
// 修正目標（PR #87パターン適用）
pub struct HTTPServerBox {
socket: RwLock<Option<SocketBox>>, // RwLock化
routes: RwLock<HashMap<String, Box<dyn NyashBox>>>,
middleware: RwLock<Vec<Box<dyn NyashBox>>>,
connections: RwLock<Vec<TcpStream>>,
running: RwLock<bool>,
}
```
#### P2PBox
```rust
// 現在の問題構造
pub struct P2PBox {
node_id: Arc<Mutex<String>>,
peers: Arc<Mutex<HashMap<String, Box<dyn NyashBox>>>>,
world: Arc<Mutex<Box<dyn NyashBox>>>,
message_handlers: Arc<Mutex<HashMap<String, Box<dyn NyashBox>>>>,
}
// 修正目標
pub struct P2PBox {
node_id: RwLock<String>,
peers: RwLock<HashMap<String, Box<dyn NyashBox>>>,
world: RwLock<Box<dyn NyashBox>>,
message_handlers: RwLock<HashMap<String, Box<dyn NyashBox>>>,
}
```
### 🟠 **高優先（通信・Intent系）** - 3日
#### IntentBox & SimpleIntentBox
```rust
// IntentBox修正目標
pub struct IntentBox {
intent_type: RwLock<String>, // Arc<Mutex<String>> → RwLock<String>
data: RwLock<Box<dyn NyashBox>>, // Arc<Mutex<Box<dyn NyashBox>>> → RwLock<Box<dyn NyashBox>>
}
// SimpleIntentBox修正目標
pub struct SimpleIntentBox {
listeners: RwLock<HashMap<String, Box<dyn NyashBox>>>, // Arc<Mutex<HashMap<...>>> → RwLock<HashMap<...>>
}
```
### 🟡 **中優先（基本型・ユーティリティ）** - 3日
#### JSONBox & RandomBox
```rust
// JSONBox修正目標
pub struct JSONBox {
value: RwLock<Value>, // Arc<Mutex<Value>> → RwLock<Value>
}
// RandomBox修正目標
pub struct RandomBox {
seed: RwLock<u64>, // Arc<Mutex<u64>> → RwLock<u64>
}
```
### 🟢 **低優先（特殊用途）** - 2日
#### EguiBox & FileBox & FutureBox
```rust
// EguiBox修正目標
pub struct EguiBox {
app_state: RwLock<Box<dyn Any + Send>>, // Arc<Mutex<Box<dyn Any + Send>>> → RwLock<Box<dyn Any + Send>>
}
// FileBox修正目標
pub struct FileBox {
content: RwLock<Vec<u8>>, // Arc<Mutex<Vec<u8>>> → RwLock<Vec<u8>>
metadata: RwLock<FileMetadata>, // Arc<Mutex<FileMetadata>> → RwLock<FileMetadata>
}
// FutureBox修正目標
pub struct FutureBox {
state: RwLock<FutureState>, // Arc<Mutex<FutureState>> → RwLock<FutureState>
result: RwLock<Option<Box<dyn NyashBox>>>, // Arc<Mutex<Option<Box<dyn NyashBox>>>> → RwLock<Option<Box<dyn NyashBox>>>
}
```
## 📋 Copilot実装手順
### Step 1: HTTPServerBox & P2PBox（最優先・3日）
#### 1-1: HTTPServerBox修正
```rust
// 実装手順
1. 全Arc<Mutex<T>>をRwLock<T>に変更
2. .lock()を.read()/.write()に置換
3. Clone実装の適切な修正（新しいBoxBase IDで状態コピー）
4. SocketBox連携テスト
```
**重要注意点**:
- SocketBox（PR #87修正済み）との互換性確保
- HTTPサーバー機能の回帰テスト必要
#### 1-2: P2PBox修正
```rust
// P2PBox特別注意点
- HashMap<String, Box<dyn NyashBox>>の適切なRwLock化
- peer管理の同期処理確認
- メッセージハンドラーの状態保持確認
```
### Step 2: Intent系Box（3日）
#### 2-1: IntentBox & SimpleIntentBox修正
```rust
// 統一修正パターン
Arc<Mutex<T>> → RwLock<T>
.lock().unwrap() → .read().unwrap() / .write().unwrap()
// 特別注意: Intent通信の状態保持確認
```
### Step 3: 基本型Box（3日）
#### 3-1: JSONBox & RandomBox修正
```rust
// JSONBox: serde_json::Value操作の確実性確保
// RandomBox: 乱数シード管理の正確性確保
```
### Step 4: 特殊用途Box（2日）
#### 4-1: EguiBox & FileBox & FutureBox修正
```rust
// EguiBox: GUI状態管理の慎重な修正
// FileBox: ファイル操作の安全性確保
// FutureBox: 非同期状態管理の正確性確保
```
## 🧪 必須テストスイート
### Phase 9.75-C統合テスト
```nyash
// tests/phase975c_final_validation.nyash
static box Main {
main() {
// HTTPServerBox状態保持テスト
local server = new HTTPServerBox()
server.bind("127.0.0.1", 8080)
assert(server.isRunning() == false) // 初期状態
// P2PBox状態保持テスト
local p2p = new P2PBox("node1", new MapBox())
p2p.connect("peer1")
assert(p2p.isConnected("peer1") == true)
// IntentBox状態保持テスト
local intent = new IntentBox("test", "data")
assert(intent.getType() == "test")
assert(intent.getData() == "data")
// 全Box型基本動作確認
me.testAllBoxTypes()
}
}
```
### 負荷テスト
```nyash
// tests/phase975c_stress_test.nyash
// 大量のBox作成・状態変更・並行アクセステスト
```
## ✅ 完了条件
### 技術的指標
- [ ] **Arc<Mutex>完全除去**: `grep -r "Arc<Mutex<" src/boxes/ | wc -l` → 0
- [ ] **フルビルド成功**: `cargo build --release` エラー0個
- [ ] **既存テスト**: 100%パス・回帰なし
- [ ] **新規テスト**: Phase 9.75-C統合テスト100%成功
### 機能的指標
- [ ] **HTTPServerBox**: SocketBox連携正常・状態保持確実
- [ ] **P2PBox**: peer管理・メッセージング正常
- [ ] **Intent系**: 通信・データ受け渡し正常
- [ ] **基本型**: JSON処理・乱数生成正常
- [ ] **特殊用途**: GUI・ファイル・非同期処理正常
## 🤖 Copilot期待効果
### 自動化実装
1. **パターン検出・一括変換**: Arc<Mutex>→RwLock機械的変換
2. **テストケース生成**: 各Box型の状態保持テスト自動生成
3. **回帰テスト**: 既存機能への影響0確認
### 品質保証
- 段階的実装・テスト
- 各Box独立性確保
- パフォーマンス影響最小化
## 🚨 リスク対応
### 高リスク要素
1. **HTTPServerBox**: SocketBox依存の複雑性
2. **P2PBox**: 複数HashMap・peer管理
3. **EguiBox**: GUI外部ライブラリ連携
### 対策
- 各Box修正後の単体テスト必須
- HTTPサーバー・P2P通信の実動作確認
- 段階的進行・影響範囲限定
## 🎯 Phase 9.75 完全完了ビジョン
### 達成される効果
- **デッドロック完全根絶**: 全Box型で内部Arc<Mutex>除去
- **状態保持確実性**: PR #87実証パターンの全Box適用
- **パフォーマンス向上**: RwLock効率化・メモリ使用量改善
- **保守性向上**: 新Box実装の単純化・デバッグ容易性
### Everything is Box哲学の完全実現
```rust
// 🎯 最終形態: 全Box型統一設計
pub struct AnyBox {
base: BoxBase, // 統一基盤
field1: RwLock<T1>, // 内部可変性
field2: RwLock<T2>, // 状態保持確実
// ❌ Arc<Mutex<T>> 完全除去！
}
// 外部: Arc<Mutex<dyn NyashBox>> 一元管理継続
```
## 📞 Copilot協力依頼
### 実装順序（推奨）
1. **Week 1**: HTTPServerBox + P2PBox（高影響・高価値）
2. **Week 1.5**: IntentBox + SimpleIntentBox（通信基盤）
3. **Week 2**: JSONBox + RandomBox（基本型）
4. **Week 2.5**: EguiBox + FileBox + FutureBox（特殊用途）
### 期待される協力
- 機械的変換の高速実装
- 全Box型の統一テスト作成
- 回帰テスト・性能測定
---
**🔥 Phase 9.75完全完了により、Nyashの基盤設計が完璧に統一されます！**
**🚀 Everything is Box哲学の技術的実現・実用性の飛躍的向上を目指します！**

170
docs/development/roadmap/phases/phase-9/phase9_aot_wasm_implementation.md Normal file
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@ -0,0 +1,170 @@
# 🚀 Phase 9: AOT WASM実装（最優先）
## 📋 Summary
wasmtime compileによるAOT実行ファイル生成で確実なユーザー価値提供。既存WASM基盤を活用し、配布可能なネイティブ実行ファイルを短期間で実現する。
## 🎯 実装目標
```bash
# 目標実装
nyash --compile-native app.nyash -o app.exe # AOT実行ファイル生成
nyash --aot app.nyash # 短縮形
./app.exe # 起動高速化（JIT起動コスト除去）
# 内部実装
wasmtime compile app.wasm -o app.cwasm # 事前コンパイル
Module::deserialize_file("app.cwasm") # ランタイム読み込み
```
## 🔧 技術的実装詳細
### 1. wasmtime::Config統一実装
```rust
// 追加予定: src/backend/aot/mod.rs
pub struct AOTBackend {
config: wasmtime::Config,
engine: wasmtime::Engine,
}
impl AOTBackend {
pub fn compile_module(&self, wasm_bytes: &[u8]) -> Result<Vec<u8>, String> {
let module = wasmtime::Module::new(&self.engine, wasm_bytes)?;
module.serialize()
}
pub fn load_precompiled(&self, cwasm_bytes: &[u8]) -> Result<wasmtime::Module, String> {
unsafe { wasmtime::Module::deserialize(&self.engine, cwasm_bytes) }
}
}
```
### 2. CLI統合実装
```rust
// 追加予定: src/main.rs
#[derive(Parser)]
struct Args {
// 既存オプション...
/// Compile to native executable (AOT)
#[arg(long)]
compile_native: bool,
/// AOT compilation (short form)
#[arg(long)]
aot: bool,
/// Output file for AOT compilation
#[arg(short, long)]
output: Option<String>,
}
```
### 3. 単一バイナリ梱包
```rust
// 生成例: target/release/nyash_app.exe
// 内部構造:
// [nyash_runtime] + [app.cwasm (embedded)] + [metadata]
const EMBEDDED_CWASM: &[u8] = include_bytes!("app.cwasm");
fn main() {
let engine = wasmtime::Engine::default();
let module = unsafe { wasmtime::Module::deserialize(&engine, EMBEDDED_CWASM) }?;
// ... 実行
}
```
## 📊 パフォーマンス目標
| 指標 | 現在 | 目標 | 改善率 |
|------|------|------|--------|
| **実行性能** | WASM JIT: 8.12ms | AOT: <1.6ms | **5倍高速化** |
| **起動時間** | JIT起動: ~50ms | AOT起動: <10ms | **5倍高速化** |
| **配布サイズ** | Runtime必要 | 単一実行ファイル | **依存関係解消** |
| **総合改善** | 13.5倍（対Interpreter） | **500倍目標** | **37倍追加向上** |
## 🛠️ 実装ステップ（2-3週間）
### Week 1: AOT基盤実装
- [ ] `src/backend/aot/mod.rs` 基本構造
- [ ] wasmtime::Config最適化設定
- [ ] .cwasm生成・ロードパイプライン
- [ ] `--compile-native` CLI基本実装
### Week 2: パッケージング・最適化
- [ ] 単一バイナリ梱包（`include_bytes!`）
- [ ] 互換性キー管理（CPU機能・wasmtimeバージョン）
- [ ] 起動時間最適化
- [ ] エラーハンドリング・デバッグ情報
### Week 3: 統合・検証
- [ ] 既存テストスイートでの動作確認
- [ ] ベンチマーク拡張（AOT性能測定）
- [ ] ドキュメント更新
- [ ] CI統合（自動AOTビルド）
## 🔍 技術的課題と対策
### 互換性管理
**課題**: wasmtimeバージョンアップで.cwasm互換性切れ
**対策**:
- 互換性キー埋め込み（wasmtimeバージョン・CPUフラグ）
- graceful degradation（互換切れ時はJITフォールバック）
### CPU機能検出
**課題**: SIMD/CPU拡張でベンチマーク結果変動
**対策**:
- baseline/v3二段ビルド
- 実行時CPU検出で最適.cwasm選択
### デバッグ情報
**課題**: AOTで元コード位置特定困難
**対策**:
- `Config::debug_info(true)`設定
- ソースマップ埋め込み
## ✅ Acceptance Criteria
### 機能要件
- [ ] `nyash --compile-native app.nyash -o app.exe` 動作
- [ ] 生成実行ファイルが単独で動作（依存関係なし）
- [ ] 既存Nyashプログラムが100%互換で高速実行
### 性能要件
- [ ] 起動時間 < 100ms
- [ ] 実行性能 > 現在WASM JIT（8.12ms）
- [ ] 配布ファイルサイズ < 10MB
### 品質要件
- [ ] 全テストケースPASS
- [ ] エラーハンドリング適切
- [ ] CI自動テスト通過
## 🚀 期待される効果
### 即座実用価値
- **配布可能実行ファイル**: `app.exe`単体で動作
- **起動高速化**: JIT起動コスト除去
- **依存関係解消**: wasmtimeランタイム不要
### 差別化優位
- **Everything is Box**: ネイティブAOT実現
- **Web互換性**: WASM基盤活用
- **段階最適化**: JIT→AOTの技術蓄積
### LLVM準備
- **AOT基盤確立**: Phase 10での技術転用
- **最適化知見**: エスケープ解析・ボックス化解除準備
- **ベンチマーク基準**: 真の性能比較基盤
## 📖 References
- docs/予定/native-plan/copilot_issues.txt（Phase 9詳細）
- docs/予定/ai_conference_native_compilation_20250814.md（AI大会議決定）
- docs/execution-backends.md（WASM基盤情報）
- [wasmtime compile documentation](https://docs.wasmtime.dev/cli-cache.html)
---
**💡 Tip**: 短期間で確実な成果を目指し、複雑な最適化より実用価値を最優先にする戦略です。
最終更新: 2025-08-14
作成者: Claude（実用優先戦略）

32
docs/development/roadmap/phases/phase-9/phase9_jit_baseline_planning.md Normal file
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@ -0,0 +1,32 @@
# ⚠️ Phase 9: JIT (baseline) planning → 📦 実用優先戦略により変更
## 🔄 戦略変更通知（2025-08-14）
**この Phase 9 は実用優先戦略により以下に変更されました：**
### 🚀 **新 Phase 9: AOT WASM実装**
- **実装内容**: wasmtime compileによるAOT実行ファイル生成
- **期間**: 2-3週間
- **詳細**: [phase9_aot_wasm_implementation.md](phase9_aot_wasm_implementation.md)
### 🔄 **JIT実装の新位置づけ**
- **Phase 12以降**: 将来オプション機能
- **理由**: Rust開発環境改善効果限定的、実用価値より最適化重視
---
## 📋 以下は従来計画（参考保存）
### Summary
- baseline JIT の設計と MIR→JIT の変換方針固め。Deopt/Safepoint/Effects を明示し、将来の最適化に耐える骨格を用意する。
### Scope
- 値表現の選定: Tagged/NaN-box vs 型テーブル参照（最小は i64 tagged or enum 型でOK）。
- Safepoint の配置規約: 関数入口・ループ先頭・Call直後（既存の MIR.Safepoint と整合）。
- Deopt テーブル: JIT 最適化時に巻き戻すための SSA マップ（値ID→ロケーション）。
- Effects の扱い: PURE/READS_HEAP/WRITES_HEAP/IO/FFI/PANIC を JIT バリアに伝播。
- コード生成の骨格: MIR → IR（Cranelift 等は未導入でもよく、当面スケルトン/ダミーで可）。
### References
- docs/予定/native-plan/copilot_issues.txt（実用優先戦略決定）
- docs/予定/ai_conference_native_compilation_20250814.md（AI大会議結果）

53
docs/development/roadmap/phases/phase-9/phase_9_10_nyir_spec.md Normal file
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@ -0,0 +1,53 @@
# Phase 9.10: NyIR v1 仕様・フォーマット・検証器（Copilot実装用タスク）
目的（What/Why）
- NyashのMIRを公開IR（NyIR v1）として凍結し、あらゆるフロントエンド/バックエンドの共通契約にする。
- 仕様・テキスト/バイナリフォーマット・厳格検証器・ツール群を整備し、移植性と一貫性を保証する。
- 設計の正本は `docs/nyir/spec.md`（Core＋Extの骨子）。本ファイルはCopilotが実装を進めるための具体タスク集。
スコープ（Deliverables）
- 仕様書（骨子は既存）: `docs/nyir/spec.md` に沿ったv1確定版の追補
- フォーマット: `.nyir`（テキスト）, `.nybc`（バイナリ）
- 検証器: `nyir-verify`（CLI/ライブラリ）
- 変換/実行ツール:
- `nyashel -S`（Nyash→NyIRダンプ）
- `nyir-run`（NyIRインタプリタ）
- 参考: `nyir-ll`（NyIR→LLVM IR、Phase 10で拡張）
- Golden NyIR: `golden/*.nyir`（代表サンプルを固定、CIで全バックエンド一致を検証）
実装タスク（Copilot TODO）
1) 仕様固定
- `docs/nyir/spec.md` に従い、25命令Core＋Effect＋Ownership＋Weak＋Busをv1として明文化。
- NyIR-Ext（exceptions/concurrency/atomics）の章は骨子のみ維持（別Phase）。
2) `.nyir` パーサ/プリンタ（最小）
- 構造: moduleヘッダ / features / const pool / functions（blocks, instrs）
- コメント/メタ/featureビットを許容（v1最小でもOK）
3) `.nybc` エンコーダ/デコーダ（最小）
- セクション: header / features / const pool / functions / metadata
- エンコード: LEB128等。識別子はstring table参照
4) `nyir-verify`（厳格検証器）
- 検査: 所有森/強循環/weak規則/効果整合/到達性/終端性/Phi入力整合
- 失敗時は明確なエラーを返し、ロード拒否
5) `nyashel -S` をNyIR出力対応に
- 既存MIRダンプ経路から移行。`.nyir`で出力
6) Goldenサンプル＋CI
- `golden/*.nyir` 作成（3〜5本）
- CIで interp/vm/wasm（順次llvm）に投げ、出力一致を確認
受け入れ基準（Acceptance）
- 代表サンプルが `.nyir` で表現・検証・実行可能（`nyir-run`）
- `.nybc` 読み書き往復で等価
- CIでinterp/vm/wasmの結果一致（最小ケース）
非スコープ（Out of Scope）
- NyIR-Ext の実装（例外/非同期/アトミック）は別Phase（9.12/9.13/9.14想定）
- 高度最適化/再配線は対象外（意味保存に限定）
参照（References）
- NyIR 骨子: `docs/nyir/spec.md`
- ABI/BIDドラフト: `docs/予定/native-plan/box_ffi_abi.md`
- 計画（9.7以降フルテキスト）: `docs/予定/native-plan/copilot_issues.txt`
メモ（運用）
- 仕様の正本は `docs/nyir/`。本Issueは実装タスクと受け入れ基準を明快に維持。
- Golden/Diffテストを並行で用意して、バックエンド横断の一貫性を早期に担保。

36
docs/development/roadmap/phases/phase-9/phase_9_12_universal_frontends.md Normal file
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@ -0,0 +1,36 @@
# Phase 9.12: Universal Frontends（各言語→NyIR 落とし込み PoC）
目的（What/Why）
- 「All Languages → NyIR」を実証するため、代表的な言語サブセットのフロントエンドPoCを作る。
- 最適化は脇に置き、意味保存とエッジケースの把握を最優先にする。
対象（Initial set）
- Cサブセット（例外なし/CASあり）
- JavaScript/TypeScriptサブセット（辞書/例外/非同期の最小）
- Pythonサブセット（辞書/例外/awaitの最小）
- JVMサブセット（bytecode 経由：例外/スレッド）
成果物（Deliverables）
- `lang2nyir-<lang>` ツール（AST/IR→NyIR）
- Golden NyIR（各サンプルの `.nyir`）
- 変換ガイド（言語機能→NyIR/Ext/標準Box の対応表）
スコープ（Scope）
1) C-subset → NyIR
- if/loop/call/return、構造体の最小投影、CAS（AtomicExt）
2) JS/TS-subset → NyIR
- 例外（Try/Throw）、Promise/await（Await近似）、辞書/配列→標準Box
3) Python-subset → NyIR
- 例外・awaitの最小、辞書/リスト→標準Box
4) JVM-subset → NyIR
- 例外/スレッド/同期の最小投影（Ext準拠）
受け入れ基準（Acceptance）
- 各言語サンプルが NyIR に落ち、interp/vm/wasm/llvm のいずれかで実行可能
- Golden NyIR を用いた Diff 一致が取れる
参照（References）
- NyIR 仕様/Ext: `docs/nyir/spec.md`
- ビジョン: `docs/nyir/vision_universal_exchange.md`
- ABI/BID: `docs/予定/native-plan/box_ffi_abi.md`

303
docs/development/roadmap/phases/phase-9/phase_9_75c_debugbox_fix.md Normal file
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@ -0,0 +1,303 @@
# Phase 9.75-C DebugBox修正: 残存する39個のコンパイルエラー解決
**優先度**: 🔴 **緊急** (全開発ブロック中)
**担当者**: @copilot-swe-agent
**ステータス**: 未解決
**作成日**: 2025-08-15
**関連**: Issue #92 (解決済み), PR #93 (FutureBox修正完了)
## 🚨 問題概要
**Issue #92とPR #93でFutureBox問題は解決済み**ですが、**DebugBox**のArc<Mutex>→RwLock変換が完全に見落とされており、**39個のコンパイルエラー**が残存しています。
### 現在の状況
```bash
$ cargo check --lib
error: could not compile `nyash-rust` (lib) due to 39 previous errors; 80 warnings emitted
```
**影響**: 全開発がブロック - ビルド、テスト、Phase 9.5以降の作業継続不可
## 📋 現在の状況
### ✅ **解決済み問題** (Issue #92 / PR #93)
- **FutureBox二重定義**: 完全解決
- **10個のBox型**: HTTPServerBox、P2PBox等はRwLock変換済み
### ❌ **未解決問題** (この新しいIssue)
- **DebugBox**: Arc<Mutex>→RwLock変換が完全に見落とされている
### ✅ 変換済みBox型 (PR #91 + PR #93)
- **HTTPServerBox**: 7個のArc<Mutex>フィールド → RwLock
- **P2PBox**: `Arc<Mutex<P2PBoxData>>`型エイリアスから完全書き換え
- **IntentBox**: `Arc<Mutex<IntentBoxData>>`型エイリアスから完全書き換え
- **SimpleIntentBox**: listenersハッシュマップ変換
- **JSONBox**: serde_json::Value操作
- **RandomBox**: seedフィールド変換
- **EguiBox**: クロススレッドArc<RwLock>での複雑なGUI状態
- **FileBox**: ファイルI/O操作、パス簡素化
- **FutureBox**: 非同期状態管理 ✅ **PR #93で解決**
- **SocketBox**: TCP操作更新
### ❌ **未変換Box型**
- **DebugBox**: **完全に見落とされている**
## 🔍 DebugBox問題の技術的分析
**具体的エラー箇所**: `src/boxes/debug_box.rs`
### 📊 **特定されたエラー**
### 1. **DebugBox構造体**: Clone derive問題
```rust
// ❌ 現在の問題
#[derive(Debug, Clone)] // RwLockはCloneを実装していない
pub struct DebugBox {
tracking_enabled: RwLock<bool>,
tracked_boxes: RwLock<HashMap<String, TrackedBoxInfo>>,
breakpoints: RwLock<Vec<String>>,
call_stack: RwLock<Vec<CallInfo>>,
}
```
### 2. **11箇所の.lock()呼び出し**: メソッド名エラー
```bash
src/boxes/debug_box.rs:182 instance.fields.lock().unwrap()
src/boxes/debug_box.rs:191 self.tracked_boxes.lock().unwrap()
src/boxes/debug_box.rs:231 self.tracked_boxes.lock().unwrap()
src/boxes/debug_box.rs:251 self.breakpoints.lock().unwrap()
src/boxes/debug_box.rs:258 self.call_stack.lock().unwrap()
src/boxes/debug_box.rs:274 self.call_stack.lock().unwrap()
src/boxes/debug_box.rs:290 self.tracked_boxes.lock().unwrap()
src/boxes/debug_box.rs:293 self.call_stack.lock().unwrap()
src/boxes/debug_box.rs:306 self.tracked_boxes.lock().unwrap()
src/boxes/debug_box.rs:322 self.tracked_boxes.lock().unwrap()
src/boxes/debug_box.rs:345 self.tracked_boxes.lock().unwrap()
```
### 3. **Clone実装**: 手動実装が必要
RwLockはCloneを実装していないため、手動Clone実装が必要。
## 🎯 目標アーキテクチャ (達成すべき状態)
```rust
// ✅ 正しい: 単一責務設計
struct DebugBox {
tracking_enabled: RwLock<bool>, // シンプルな内部可変性
tracked_boxes: RwLock<HashMap<String, TrackedBoxInfo>>,
breakpoints: RwLock<Vec<String>>,
call_stack: RwLock<Vec<CallInfo>>,
}
// 外部: Arc<Mutex<dyn NyashBox>> (変更なし)
// ❌ 間違い: 二重ロック問題 (排除済み)
struct DebugBox {
field: Arc<Mutex<T>>, // 内部ロック - 排除済み
}
// + 外部: Arc<Mutex<dyn NyashBox>>
```
## 🔍 修正すべきパターン
### 1. **Clone derive削除 + 手動実装**
```rust
// ❌ 削除すべき
#[derive(Debug, Clone)]
// ✅ 変更後
#[derive(Debug)]
pub struct DebugBox {
// ... フィールド
}
impl NyashBox for DebugBox {
fn clone_box(&self) -> Box<dyn NyashBox> {
// 手動Clone実装（PR #87パターン）
let tracking_enabled = *self.tracking_enabled.read().unwrap();
let tracked_boxes = self.tracked_boxes.read().unwrap().clone();
let breakpoints = self.breakpoints.read().unwrap().clone();
let call_stack = self.call_stack.read().unwrap().clone();
Box::new(DebugBox {
base: BoxBase::new(),
tracking_enabled: RwLock::new(tracking_enabled),
tracked_boxes: RwLock::new(tracked_boxes),
breakpoints: RwLock::new(breakpoints),
call_stack: RwLock::new(call_stack),
})
}
}
```
### 2. **RwLockパターンの体系的適用**
**読み取りアクセス**:
```rust
// ❌ 変更前
let tracked = self.tracked_boxes.lock().unwrap();
let value = tracked.some_property;
// ✅ 変更後
let tracked = self.tracked_boxes.read().unwrap();
let value = tracked.some_property;
```
**書き込みアクセス**:
```rust
// ❌ 変更前
let mut tracked = self.tracked_boxes.lock().unwrap();
tracked.insert(key, value);
// ✅ 変更後
let mut tracked = self.tracked_boxes.write().unwrap();
tracked.insert(key, value);
```
## 🎯 受け入れ基準 (ゴール)
### ✅ 主要目標: コンパイル成功
```bash
$ cargo check --lib
Finished `dev` profile [unoptimized + debuginfo] target(s) in X.XXs
```
### ✅ 副次目標: クリーンビルド
```bash
$ cargo build --release -j32
Finished `release` profile [optimized] target(s) in X.XXs
```
### ✅ 検証: DebugBox機能確認
```bash
# DebugBox基本機能テスト
$ ./target/release/nyash test_debug_basic.nyash
✅ DebugBoxがRwLockで動作
# 追跡機能テスト
$ ./target/release/nyash test_debug_tracking.nyash
✅ メモリ追跡・ブレークポイント機能正常
```
### ✅ 品質保証: パターンの一貫性
```bash
# DebugBoxでのArc<Mutex>排除確認
$ grep -r "Arc<Mutex<" src/boxes/debug_box.rs
# 結果: 0件であるべき
# DebugBoxでのRwLock採用確認
$ grep -r "RwLock<" src/boxes/debug_box.rs | wc -l
# 結果: 4件 (tracking_enabled, tracked_boxes, breakpoints, call_stack)
```
## 🛠️ 詳細修正手順
### ステップ1: Clone derive削除
```rust
// src/boxes/debug_box.rs: line 110
// ❌ 削除
#[derive(Debug, Clone)]
// ✅ 変更後
#[derive(Debug)]
```
### ステップ2: 11箇所の.lock()変換
**読み取り専用アクセス (8箇所)**:
```rust
// Lines: 191, 231, 274, 306, 322, 345
self.tracked_boxes.lock().unwrap() → self.tracked_boxes.read().unwrap()
// Line: 182 (別ファイルのinstance.fields)
instance.fields.lock().unwrap() → instance.fields.read().unwrap()
// Line: 274
self.call_stack.lock().unwrap() → self.call_stack.read().unwrap()
```
**書き込みアクセス (3箇所)**:
```rust
// Lines: 251, 258, 290, 293
self.breakpoints.lock().unwrap() → self.breakpoints.write().unwrap()
self.call_stack.lock().unwrap() → self.call_stack.write().unwrap()
self.tracked_boxes.lock().unwrap() → self.tracked_boxes.write().unwrap()
```
### ステップ3: 手動Clone実装
```rust
impl NyashBox for DebugBox {
fn clone_box(&self) -> Box<dyn NyashBox> {
// PR #87確立パターンに従う
let tracking_enabled = *self.tracking_enabled.read().unwrap();
let tracked_boxes = self.tracked_boxes.read().unwrap().clone();
let breakpoints = self.breakpoints.read().unwrap().clone();
let call_stack = self.call_stack.read().unwrap().clone();
Box::new(DebugBox {
base: BoxBase::new(), // 新しいユニークID
tracking_enabled: RwLock::new(tracking_enabled),
tracked_boxes: RwLock::new(tracked_boxes),
breakpoints: RwLock::new(breakpoints),
call_stack: RwLock::new(call_stack),
})
}
}
```
## 🧪 テスト要件
### 重要なテストケース
1. **DebugBox基本機能**: startTracking, stopTracking, trackBox
2. **メモリレポート**: memoryReport, dumpAll機能
3. **ブレークポイント**: setBreakpoint, traceCall機能
4. **並行アクセス**: RwLockによる複数読み取り者対応
### リグレッション防止
- 既存のDebugBox機能は全て変更なく維持されること
- Everything is Box哲学が保持されること
- パフォーマンスが向上すること (RwLockは並行読み取り可能)
## 📚 参考資料
### 成功事例
- **PR #87**: ArrayBox、MapBox、TimeBoxでRwLockパターンを確立
- **PR #93**: FutureBox二重定義問題の解決例
### アーキテクチャドキュメント
- **Everything is Box哲学**: `docs/説明書/reference/box-design/`
- **RwLockパターン**: PR #87で確立されたパターンに従う
### 関連Issue
- **Issue #92**: FutureBox問題 (解決済み)
- **PR #93**: FutureBox修正 (完了)
## 🚀 修正後の期待される影響
### パフォーマンス向上
- **並行読み取りアクセス**: RwLockは複数読み取り者可能 vs Mutex単一アクセス
- **デバッグ効率化**: メモリ追跡の並行処理対応
- **デッドロック防止**: Arc<Mutex>二重ロックシナリオの完全排除
### 開発ブロック解除
- **Phase 9.5準備完了**: 全Box型がHTTPサーバーテスト対応
- **WASM/AOT開発**: 全Box型がコンパイル互換
- **デバッグ機能**: 本格運用でのパフォーマンス監視可能
- **将来のPhase**: Phase 10+ LLVM作業の堅実な基盤
## ⚠️ 品質要件
**これは最後の仕上げです** - 以下を確実に:
1. **完全なパターン適用**: 全11箇所の.lock() → .read()/.write()変換
2. **型安全性**: Clone実装をRwLockに対応した手動実装で解決
3. **パフォーマンス検証**: RwLock使用が読み取り/書き込みベストプラクティスに従うこと
4. **機能保持**: DebugBoxの全機能を完全に維持すること
5. **アーキテクチャ統一**: 他10個のBox型と同じRwLockパターン適用
目標は、Everything is Box哲学を最適なパフォーマンスで完全に実現する **堅牢で本番レディな実装** です。
---
**推定作業量**: 1-2時間 (明確に特定された11箇所の修正)
**リスクレベル**: 低 (問題箇所特定済み・修正パターン確立済み)
**依存関係**: 解決まで全Phase 9.5+開発をブロック
**緊急度**: 最高 (他の全Box型は変換完了、DebugBoxのみ残存)

237
docs/development/roadmap/phases/phase-9/phase_9_75c_fix_compile_errors.md Normal file
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@ -0,0 +1,237 @@
# Phase 9.75-C Fix: Resolve 38 compile errors after Arc<Mutex>→RwLock conversion
**Priority**: 🔴 **CRITICAL** (Blocking all development)
**Assignee**: @copilot-swe-agent
**Status**: Open
**Created**: 2025-08-15
## 🚨 Problem Summary
After merging PR #91 (Phase 9.75-C: Complete Arc<Mutex> → RwLock conversion), **38 compile errors** occurred due to incomplete conversion from Arc<Mutex> to RwLock pattern.
### Current Status
```bash
$ cargo check --lib
error: could not compile `nyash-rust` (lib) due to 38 previous errors; 82 warnings emitted
```
**Impact**: All development is blocked - cannot build, test, or continue any Phase 9.5+ work.
## 📋 What Phase 9.75-C Was Supposed to Do
PR #91 successfully converted **10 Box types** from problematic Arc<Mutex> double-locking to unified RwLock pattern:
### ✅ Converted Box Types (PR #91)
- **HTTPServerBox**: 7 Arc<Mutex> fields → RwLock
- **P2PBox**: Complete rewrite from `Arc<Mutex<P2PBoxData>>` type alias
- **IntentBox**: Complete rewrite from `Arc<Mutex<IntentBoxData>>` type alias
- **SimpleIntentBox**: listeners HashMap conversion
- **JSONBox**: serde_json::Value operations
- **RandomBox**: seed field conversion
- **EguiBox**: Complex GUI state with cross-thread Arc<RwLock>
- **FileBox**: File I/O operations, path simplified
- **FutureBox**: Async state management
- **SocketBox**: TCP operations updated
### 🎯 Target Architecture (Should Be Achieved)
```rust
// ✅ CORRECT: Single responsibility design
struct SomeBox {
field: RwLock<T>, // Simple internal mutability
}
// External: Arc<Mutex<dyn NyashBox>> (unchanged)
// ❌ WRONG: Double-locking problem (eliminated)
struct SomeBox {
field: Arc<Mutex<T>>, // Internal lock - ELIMINATED
}
// + External: Arc<Mutex<dyn NyashBox>>
```
## 🔍 Technical Analysis of Remaining Issues
Based on the compile error pattern, the problems are:
### 1. **Incomplete Arc<Mutex> References**
Some code still tries to access `Arc<Mutex<T>>` fields that were converted to `RwLock<T>`:
**Pattern to Fix**:
```rust
// ❌ Old code (still exists somewhere)
let data = self.field.lock().unwrap();
// ✅ Should be (RwLock pattern)
let data = self.field.read().unwrap();
// or
let mut data = self.field.write().unwrap();
```
### 2. **Type Mismatches in Method Signatures**
Method return types or parameter types still expect `Arc<Mutex<T>>` but receive `RwLock<T>`.
### 3. **Clone Implementation Issues**
The new RwLock-based Clone implementations may have type inconsistencies.
### 4. **Import Cleanup Needed**
82 warnings indicate many unused `Arc`, `Mutex` imports that should be removed.
## 🎯 Acceptance Criteria (GOAL)
### ✅ Primary Goal: Compilation Success
```bash
$ cargo check --lib
Finished `dev` profile [unoptimized + debuginfo] target(s) in X.XXs
```
### ✅ Secondary Goal: Clean Build
```bash
$ cargo build --release -j32
Finished `release` profile [optimized] target(s) in X.XXs
```
### ✅ Verification: All Box Types Functional
```bash
# Basic functionality test
$ ./target/release/nyash local_tests/test_basic_box_operations.nyash
✅ All Box operations successful
# HTTP Server test (critical for Phase 9.5)
$ ./target/release/nyash local_tests/test_http_server_basic.nyash
✅ HTTPServerBox functioning with RwLock
# P2P test (critical for future phases)
$ ./target/release/nyash local_tests/test_p2p_basic.nyash
✅ P2PBox functioning with RwLock
```
### ✅ Quality Assurance: Pattern Consistency
```bash
# Verify Arc<Mutex> elimination
$ grep -r "Arc<Mutex<" src/boxes/
# Should return: 0 results
# Verify RwLock adoption
$ grep -r "RwLock<" src/boxes/ | wc -l
# Should return: 10+ results (one per converted Box)
```
## 🛠️ Detailed Fix Instructions
### Step 1: Identify Specific Errors
```bash
cargo check --lib 2>&1 | grep -A 3 "error\[E"
```
Focus on these error types:
- **E0599**: Method not found (likely `.lock()` → `.read()`/`.write()`)
- **E0308**: Type mismatch (Arc<Mutex<T>> → RwLock<T>)
- **E0282**: Type inference (generic RwLock usage)
### Step 2: Apply RwLock Pattern Systematically
**For Read Access**:
```rust
// ❌ Before
let data = self.field.lock().unwrap();
let value = data.some_property;
// ✅ After
let data = self.field.read().unwrap();
let value = data.some_property;
```
**For Write Access**:
```rust
// ❌ Before
let mut data = self.field.lock().unwrap();
data.some_property = new_value;
// ✅ After
let mut data = self.field.write().unwrap();
data.some_property = new_value;
```
**For Clone Implementation**:
```rust
// ✅ Standard pattern established in PR #87
fn clone(&self) -> Box<dyn NyashBox> {
let data = self.field.read().unwrap();
Box::new(SomeBox {
base: BoxBase::new(), // New unique ID
field: RwLock::new(data.clone()),
})
}
```
### Step 3: Import Cleanup
Remove unused imports identified in warnings:
```rust
// ❌ Remove these
use std::sync::{Arc, Mutex};
// ✅ Keep only necessary
use std::sync::RwLock;
```
### Step 4: Method Signature Updates
Ensure all method signatures match the new RwLock types:
```rust
// Example: If a method returns Arc<Mutex<T>>, update to RwLock<T>
```
## 🧪 Testing Requirements
### Critical Test Cases
1. **HTTPServerBox**: Must be functional for Phase 9.5 HTTP server testing
2. **P2PBox**: Core for NyaMesh P2P functionality
3. **SocketBox**: Network operations dependency
4. **All 10 converted Box types**: Basic instantiation and method calls
### Regression Prevention
- All existing Box functionality must remain unchanged
- Everything is Box philosophy must be preserved
- Performance should improve (RwLock allows concurrent reads)
## 📚 Reference Materials
### Previous Successful Implementation
- **PR #87**: Established the RwLock pattern for ArrayBox, MapBox, TimeBox
- **Phase 9.75-A/B**: Successful Arc<Mutex> elimination examples
### Architecture Documentation
- **Everything is Box Philosophy**: `docs/説明書/reference/box-design/`
- **RwLock Pattern**: Follow established pattern from PR #87
### Related Issues
- **Original Issue #90**: Arc<Mutex> double-locking problem identification
- **Phase 9.5 Dependencies**: HTTPServerBox critical for upcoming work
## 🚀 Expected Impact After Fix
### Performance Improvements
- **Concurrent Read Access**: RwLock allows multiple readers vs Mutex single access
- **Reduced Lock Contention**: Better scalability for Box operations
- **Deadlock Prevention**: Eliminates Arc<Mutex> double-locking scenarios
### Development Unblocking
- **Phase 9.5 Ready**: HTTPServerBox functional for HTTP server testing
- **WASM/AOT Development**: All Box types compatible with compilation
- **Future Phases**: Solid foundation for Phase 10+ LLVM work
## ⚠️ Quality Requirements
**This is NOT a quick fix** - please ensure:
1. **Complete Pattern Application**: Every Arc<Mutex> → RwLock conversion properly implemented
2. **Type Safety**: All type mismatches resolved without unsafe workarounds
3. **Performance Verification**: RwLock usage follows read/write best practices
4. **Comprehensive Testing**: All converted Box types verified functional
5. **Clean Code**: Remove all unused imports and warnings where possible
The goal is a **robust, production-ready implementation** that fully realizes the Everything is Box philosophy with optimal performance.
---
**Estimated Effort**: 4-6 hours (systematic fix + testing)
**Risk Level**: Medium (requires careful type system work)
**Dependencies**: Blocks all Phase 9.5+ development until resolved

267
docs/development/roadmap/phases/phase-9/phase_9_75c_fix_compile_errors_jp.md Normal file
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@ -0,0 +1,267 @@
# Phase 9.75-C DebugBox修正: 残存する39個のコンパイルエラー解決
**優先度**: 🔴 **緊急** (全開発ブロック中)
**担当者**: @copilot-swe-agent
**ステータス**: 未解決
**作成日**: 2025-08-15
## 🚨 問題概要
**Issue #92とPR #93でFutureBox問題は解決済み**ですが、**DebugBox**のArc<Mutex>→RwLock変換が完全に見落とされており、**39個のコンパイルエラー**が残存しています。
### 現在の状況
```bash
$ cargo check --lib
error: could not compile `nyash-rust` (lib) due to 39 previous errors; 80 warnings emitted
```
**影響**: 全開発がブロック - ビルド、テスト、Phase 9.5以降の作業継続不可
## 📋 現在の状況
### ✅ **解決済み問題** (Issue #92 / PR #93)
- **FutureBox二重定義**: 完全解決
- **10個のBox型**: HTTPServerBox、P2PBox等はRwLock変換済み
### ❌ **未解決問題** (この新しいIssue)
- **DebugBox**: Arc<Mutex>→RwLock変換が完全に見落とされている
### ✅ 変換済みBox型 (PR #91)
- **HTTPServerBox**: 7個のArc<Mutex>フィールド → RwLock
- **P2PBox**: `Arc<Mutex<P2PBoxData>>`型エイリアスから完全書き換え
- **IntentBox**: `Arc<Mutex<IntentBoxData>>`型エイリアスから完全書き換え
- **SimpleIntentBox**: listenersハッシュマップ変換
- **JSONBox**: serde_json::Value操作
- **RandomBox**: seedフィールド変換
- **EguiBox**: クロススレッドArc<RwLock>での複雑なGUI状態
- **FileBox**: ファイルI/O操作、パス簡素化
- **FutureBox**: 非同期状態管理
- **SocketBox**: TCP操作更新
### 🎯 目標アーキテクチャ (達成すべき状態)
```rust
// ✅ 正しい: 単一責務設計
struct SomeBox {
field: RwLock<T>, // シンプルな内部可変性
}
// 外部: Arc<Mutex<dyn NyashBox>> (変更なし)
// ❌ 間違い: 二重ロック問題 (排除済み)
struct SomeBox {
field: Arc<Mutex<T>>, // 内部ロック - 排除済み
}
// + 外部: Arc<Mutex<dyn NyashBox>>
```
## 🔍 DebugBox問題の技術的分析
**具体的エラー箇所**: `src/boxes/debug_box.rs`
### 📊 **特定されたエラー**
### 1. **DebugBox構造体**: Clone derive問題
```rust
// ❌ 現在の問題
#[derive(Debug, Clone)] // RwLockはCloneを実装していない
pub struct DebugBox {
tracking_enabled: RwLock<bool>,
tracked_boxes: RwLock<HashMap<String, TrackedBoxInfo>>,
// ... 他フィールド
}
```
### 2. **11箇所の.lock()呼び出し**: メソッド名エラー
```bash
src/boxes/debug_box.rs:182 instance.fields.lock().unwrap()
src/boxes/debug_box.rs:191 self.tracked_boxes.lock().unwrap()
src/boxes/debug_box.rs:231 self.tracked_boxes.lock().unwrap()
src/boxes/debug_box.rs:251 self.breakpoints.lock().unwrap()
src/boxes/debug_box.rs:258 self.call_stack.lock().unwrap()
src/boxes/debug_box.rs:274 self.call_stack.lock().unwrap()
src/boxes/debug_box.rs:290 self.tracked_boxes.lock().unwrap()
src/boxes/debug_box.rs:293 self.call_stack.lock().unwrap()
src/boxes/debug_box.rs:306 self.tracked_boxes.lock().unwrap()
src/boxes/debug_box.rs:322 self.tracked_boxes.lock().unwrap()
src/boxes/debug_box.rs:345 self.tracked_boxes.lock().unwrap()
```
**修正すべきパターン**:
```rust
// ❌ 古いコード (まだ存在)
let data = self.field.lock().unwrap();
// ✅ 正しくは (RwLockパターン)
let data = self.field.read().unwrap();
// または
let mut data = self.field.write().unwrap();
```
### 2. **メソッドシグネチャでの型不一致**
メソッドの戻り値の型やパラメータ型が`Arc<Mutex<T>>`を期待しているが`RwLock<T>`を受け取っている。
### 3. **Clone実装の問題**
新しいRwLockベースのClone実装で型の不整合が発生している可能性。
### 4. **import整理が必要**
82個の警告は未使用の`Arc`、`Mutex`のimportが多数残っていることを示している。
## 🎯 受け入れ基準 (ゴール)
### ✅ 主要目標: コンパイル成功
```bash
$ cargo check --lib
Finished `dev` profile [unoptimized + debuginfo] target(s) in X.XXs
```
### ✅ 副次目標: クリーンビルド
```bash
$ cargo build --release -j32
Finished `release` profile [optimized] target(s) in X.XXs
```
### ✅ 検証: 全Box型の機能確認
```bash
# 基本機能テスト
$ ./target/release/nyash local_tests/test_basic_box_operations.nyash
✅ 全Box操作成功
# HTTPサーバーテスト (Phase 9.5にとって重要)
$ ./target/release/nyash local_tests/test_http_server_basic.nyash
✅ HTTPServerBoxがRwLockで動作
# P2Pテスト (将来のPhaseにとって重要)
$ ./target/release/nyash local_tests/test_p2p_basic.nyash
✅ P2PBoxがRwLockで動作
```
### ✅ 品質保証: パターンの一貫性
```bash
# Arc<Mutex>排除確認
$ grep -r "Arc<Mutex<" src/boxes/
# 結果: 0件であるべき
# RwLock採用確認
$ grep -r "RwLock<" src/boxes/ | wc -l
# 結果: 10+件 (変換済みBox毎に1つ)
```
## 🛠️ 詳細修正手順
### ステップ1: 具体的エラーの特定
```bash
cargo check --lib 2>&1 | grep -A 3 "error\[E"
```
これらのエラータイプに注目:
- **E0599**: メソッドが見つからない (おそらく`.lock()` → `.read()`/`.write()`)
- **E0308**: 型不一致 (Arc<Mutex<T>> → RwLock<T>)
- **E0282**: 型推論 (ジェネリックRwLock使用)
### ステップ2: RwLockパターンの体系的適用
**読み取りアクセス**:
```rust
// ❌ 変更前
let data = self.field.lock().unwrap();
let value = data.some_property;
// ✅ 変更後
let data = self.field.read().unwrap();
let value = data.some_property;
```
**書き込みアクセス**:
```rust
// ❌ 変更前
let mut data = self.field.lock().unwrap();
data.some_property = new_value;
// ✅ 変更後
let mut data = self.field.write().unwrap();
data.some_property = new_value;
```
**Clone実装**:
```rust
// ✅ PR #87で確立された標準パターン
fn clone(&self) -> Box<dyn NyashBox> {
let data = self.field.read().unwrap();
Box::new(SomeBox {
base: BoxBase::new(), // 新しいユニークID
field: RwLock::new(data.clone()),
})
}
```
### ステップ3: import整理
警告で特定された未使用importを削除:
```rust
// ❌ 削除すべき
use std::sync::{Arc, Mutex};
// ✅ 必要なもののみ残す
use std::sync::RwLock;
```
### ステップ4: メソッドシグネチャ更新
全メソッドシグネチャが新しいRwLock型と一致するように確認:
```rust
// 例: メソッドがArc<Mutex<T>>を返していた場合、RwLock<T>に更新
```
## 🧪 テスト要件
### 重要なテストケース
1. **HTTPServerBox**: Phase 9.5 HTTPサーバーテスト用に機能必須
2. **P2PBox**: NyaMesh P2P機能のコア
3. **SocketBox**: ネットワーク操作の依存関係
4. **変換済み全10Box型**: 基本インスタンス化とメソッド呼び出し
### リグレッション防止
- 既存のBox機能は全て変更なく維持されること
- Everything is Box哲学が保持されること
- パフォーマンスが向上すること (RwLockは並行読み取り可能)
## 📚 参考資料
### 過去の成功事例
- **PR #87**: ArrayBox、MapBox、TimeBoxでRwLockパターンを確立
- **Phase 9.75-A/B**: 成功したArc<Mutex>排除の例
### アーキテクチャドキュメント
- **Everything is Box哲学**: `docs/説明書/reference/box-design/`
- **RwLockパターン**: PR #87で確立されたパターンに従う
### 関連Issue
- **元のIssue #90**: Arc<Mutex>二重ロック問題の特定
- **Phase 9.5依存関係**: HTTPServerBoxが今後の作業にとって重要
## 🚀 修正後の期待される影響
### パフォーマンス向上
- **並行読み取りアクセス**: RwLockは複数読み取り者可能 vs Mutex単一アクセス
- **ロック競合減少**: Box操作のスケーラビリティ向上
- **デッドロック防止**: Arc<Mutex>二重ロックシナリオの排除
### 開発ブロック解除
- **Phase 9.5準備完了**: HTTPServerBoxがHTTPサーバーテスト用に機能
- **WASM/AOT開発**: 全Box型がコンパイル互換
- **将来のPhase**: Phase 10+ LLVM作業の堅実な基盤
## ⚠️ 品質要件
**これは簡単な修正ではありません** - 以下を確実に:
1. **完全なパターン適用**: 全Arc<Mutex> → RwLock変換が適切に実装されること
2. **型安全性**: unsafeな回避策なしで全型不一致を解決すること
3. **パフォーマンス検証**: RwLock使用が読み取り/書き込みベストプラクティスに従うこと
4. **包括的テスト**: 変換済み全Box型の機能を検証すること
5. **クリーンなコード**: 可能な限り未使用importと警告を削除すること
目標は、Everything is Box哲学を最適なパフォーマンスで完全に実現する **堅牢で本番レディな実装** です。
---
**推定作業量**: 4-6時間 (体系的修正 + テスト)
**リスクレベル**: 中 (注意深い型システム作業が必要)
**依存関係**: 解決まで全Phase 9.5+開発をブロック

443
docs/development/roadmap/phases/phase-9/phase_9_75d_clone_box_share_box_redesign.md Normal file
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@ -0,0 +1,443 @@
# 🔧 Phase 9.75D: clone_box() vs share_box() 責務分離実装
## 📅 Issue作成日: 2025-08-15
## 🎯 優先度: **CRITICAL** - 緊急対応必須
## ⏱️ 推定期間: 7日間 (Phase A-E)
## 👤 担当: **Copilot** (Claude作成・設計完了済み)
---
## 🚨 **緊急問題の概要**
ArrayBoxの状態保持が機能しない致命的なバグを解決する：
```nyash
// 🚨 現在の問題
arr = new ArrayBox()
arr.push("hello") // 状態変更
arr.length() // 0 を返す（期待値: 1）
```
### **根本原因**
- **場所**: `src/interpreter/expressions.rs:108`
- **問題**: `clone_box()` で毎回新インスタンス作成
- **影響**: 15個のステートフルBox全てで同様の問題発生可能性
## 🎯 **解決策: 責務分離**
**Gemini AI提案** + **Claude設計完了**済み：
```rust
trait NyashBox {
fn clone_box(&self) -> Box<dyn NyashBox>; // 値コピー
fn share_box(&self) -> Box<dyn NyashBox>; // 参照共有 ← NEW!
}
```
---
## 📋 **実装フェーズ (Phase A-E)**
### **🟢 Phase A: 基盤整備 (Day 1) - LOW RISK**
#### **A1: NyashBoxトレイト拡張**
**ファイル**: `src/boxes/traits.rs`
```rust
// 🎯 この1行を追加
fn share_box(&self) -> Box<dyn NyashBox>;
```
#### **A2: 全Box型への仮実装追加 (20個)**
**対象ファイル**:
```
src/boxes/array/mod.rs ← 🔴 最重要
src/boxes/map_box.rs
src/boxes/string_box.rs
src/boxes/integer_box.rs
src/boxes/bool_box.rs
src/boxes/socket_box.rs
src/boxes/p2p_box.rs
src/boxes/file/mod.rs
src/boxes/stream/mod.rs
src/boxes/http_server_box.rs
src/boxes/simple_intent_box.rs
src/boxes/intent_box.rs
src/boxes/egui_box.rs
src/boxes/random_box.rs
src/boxes/debug_box.rs
src/boxes/future/mod.rs
src/boxes/json/mod.rs
src/boxes/http/mod.rs
src/boxes/regex/mod.rs
src/boxes/buffer/mod.rs
```
**各ファイルに追加するコード**:
```rust
impl NyashBox for XxxBox {
// ... 既存メソッド ...
/// 仮実装: clone_boxと同じ（後で修正）
fn share_box(&self) -> Box<dyn NyashBox> {
self.clone_box()
}
}
```
#### **A3: コンパイル確認**
```bash
cargo check --lib
cargo build --lib -j32
```
**✅ Phase A 完了条件**: エラーなしでコンパイル成功
---
### **🔴 Phase B: ArrayBox修正 (Day 2-3) - MEDIUM RISK**
#### **B1: ArrayBox構造体修正**
**ファイル**: `src/boxes/array/mod.rs`
```rust
// 🔄 現在の構造体
pub struct ArrayBox {
pub items: RwLock<Vec<Box<dyn NyashBox>>>,
base: BoxBase,
}
// 🎯 修正後（Arc追加）
pub struct ArrayBox {
pub items: Arc<RwLock<Vec<Box<dyn NyashBox>>>>, // Arc追加
base: BoxBase,
}
```
#### **B2: コンストラクタ修正**
```rust
impl ArrayBox {
pub fn new() -> Self {
ArrayBox {
items: Arc::new(RwLock::new(Vec::new())), // Arc::new追加
base: BoxBase::new(),
}
}
pub fn new_with_elements(elements: Vec<Box<dyn NyashBox>>) -> Self {
ArrayBox {
items: Arc::new(RwLock::new(elements)), // Arc::new追加
base: BoxBase::new(),
}
}
}
```
#### **B3: share_box()正しい実装**
```rust
impl NyashBox for ArrayBox {
fn share_box(&self) -> Box<dyn NyashBox> {
// 🎯 状態共有の核心実装
let new_instance = ArrayBox {
items: Arc::clone(&self.items), // Arcクローンで状態共有
base: BoxBase::new(), // 新しいID
};
Box::new(new_instance)
}
}
```
#### **B4: Clone実装修正**
```rust
impl Clone for ArrayBox {
fn clone(&self) -> Self {
// ディープコピー（独立インスタンス）
let items_guard = self.items.read().unwrap();
let cloned_items: Vec<Box<dyn NyashBox>> = items_guard.iter()
.map(|item| item.clone_box()) // 要素もディープコピー
.collect();
ArrayBox {
items: Arc::new(RwLock::new(cloned_items)), // 新しいArc
base: BoxBase::new(),
}
}
}
```
#### **B5: インタープリター修正**
**ファイル**: `src/interpreter/expressions.rs`
```rust
// 🎯 Line 108周辺を修正
ASTNode::Variable { name, .. } => {
let shared_var = self.resolve_variable(name)?;
Ok((*shared_var).share_box()) // clone_box() → share_box()
}
```
**🔍 他の箇所も確認**:
```bash
# clone_box()の全使用箇所を確認
grep -n "clone_box" src/interpreter/expressions.rs
```
#### **B6: テスト追加**
**新規ファイル**: `tests/array_state_sharing_test.rs`
```rust
#[test]
fn test_arraybox_state_sharing_bug_fix() {
// 🚨 問題再現テスト
let mut interpreter = Interpreter::new();
let program = r#"
static box Main {
init { result }
main() {
local arr
arr = new ArrayBox()
arr.push("hello")
me.result = arr.length()
return me.result
}
}
"#;
let result = interpreter.execute_program(program).unwrap();
let int_result = result.as_any().downcast_ref::<IntegerBox>().unwrap();
assert_eq!(int_result.value, 1); // 🎯 0ではなく1を返すべき
}
#[test]
fn test_share_box_vs_clone_box_semantics() {
let arr1 = ArrayBox::new();
arr1.push(Box::new(StringBox::new("hello")));
// share_box: 状態共有
let arr2 = arr1.share_box();
let arr2_array = arr2.as_any().downcast_ref::<ArrayBox>().unwrap();
assert_eq!(arr2_array.len(), 1); // 共有されている
// clone_box: 独立
let arr3 = arr1.clone_box();
let arr3_array = arr3.as_any().downcast_ref::<ArrayBox>().unwrap();
arr1.push(Box::new(StringBox::new("world")));
assert_eq!(arr3_array.len(), 1); // 影響を受けない
}
```
#### **B7: テスト実行**
```bash
cargo test array_state_sharing_test
./target/debug/nyash tests/array_debug.nyash
```
**✅ Phase B 完了条件**: ArrayBox状態保持テストが通過
---
### **🟡 Phase C: 主要ステートフルBox (Day 4-5) - MEDIUM RISK**
#### **C1: 修正対象Box（優先順位順）**
1. **MapBox** (`src/boxes/map_box.rs`)
2. **SocketBox** (`src/boxes/socket_box.rs`) - 既知の状態保持問題
3. **P2PBox** (`src/boxes/p2p_box.rs`)
4. **FileBox** (`src/boxes/file/mod.rs`)
5. **StreamBox** (`src/boxes/stream/mod.rs`)
#### **C2: 各Box修正パターン**
```rust
// 🔄 現在のパターン
pub struct XxxBox {
pub state_field: RwLock<StateType>,
base: BoxBase,
}
// 🎯 修正後パターン
pub struct XxxBox {
pub state_field: Arc<RwLock<StateType>>, // Arc追加
base: BoxBase,
}
impl NyashBox for XxxBox {
fn share_box(&self) -> Box<dyn NyashBox> {
let new_instance = XxxBox {
state_field: Arc::clone(&self.state_field), // 状態共有
base: BoxBase::new(),
};
Box::new(new_instance)
}
}
```
#### **C3: SocketBox特別対応**
SocketBoxの`isServer()`状態保持問題を根本解決
**✅ Phase C 完了条件**: 5個の主要ステートフルBoxが正常動作
---
### **🔴 Phase D: バックエンド横展開 (Day 6) - HIGH RISK**
#### **D1: VM Backend確認・修正**
**ファイル**: `src/backend/vm.rs`
```bash
# clone_box()使用箇所を検索
grep -n "clone_box" src/backend/vm.rs
```
**Line 764周辺**: 配列要素アクセスの意図確認
- 値コピーが必要→`clone_box()`維持
- 参照共有が適切→`share_box()`に修正
#### **D2: WASM Backend確認**
**ファイル**: `src/backend/wasm/`
WASMの独自メモリ管理での影響確認
#### **D3: バックエンド別テスト**
```bash
# インタープリター
./target/debug/nyash tests/array_debug.nyash
# VM
./target/release/nyash --backend vm tests/array_debug.nyash
# WASM
./target/release/nyash --backend wasm tests/array_debug.nyash
```
**✅ Phase D 完了条件**: 3バックエンド全てで一貫した動作
---
### **🟢 Phase E: 残りBox・最終検証 (Day 7) - LOW RISK**
#### **E1: 残りステートフルBox修正**
- HTTPServerBox, IntentBox, SimpleIntentBox
- EguiBox, RandomBox, DebugBox
- FutureBox, JSONBox, BufferBox
#### **E2: 全体テスト**
```bash
# 基本機能テスト
cargo test
# 実用アプリテスト
./target/release/nyash app_dice_rpg.nyash
./target/release/nyash app_statistics.nyash
# 性能ベンチマーク
./target/release/nyash --benchmark --iterations 100
```
#### **E3: 性能確認**
- WASM: 13.5倍高速化維持
- VM: 20.4倍高速化維持
**✅ Phase E 完了条件**: 全テスト通過・性能維持
---
## 🚨 **重要な実装ガイドライン**
### **1. ステートフル vs ステートレス判定**
**ステートフル（Arc<RwLock>が必要）**:
- ArrayBox, MapBox, SocketBox, P2PBox
- FileBox, StreamBox, HTTPServerBox
- EguiBox, DebugBox, FutureBox
- BufferBox, IntentBox, SimpleIntentBox
**ステートレス（Arcが不要）**:
- StringBox, IntegerBox, BoolBox
- MathBox, TimeBox, RandomBox
- JSONBox, RegexBox
### **2. share_box()実装の判定基準**
```rust
// ステートフルBox
fn share_box(&self) -> Box<dyn NyashBox> {
let new_instance = Self {
state_field: Arc::clone(&self.state_field), // 🎯 状態共有
base: BoxBase::new(),
};
Box::new(new_instance)
}
// ステートレスBox
fn share_box(&self) -> Box<dyn NyashBox> {
self.clone_box() // 同じでOK
}
```
### **3. テストパターン**
各Boxで以下テストを追加:
```rust
#[test]
fn test_xxxbox_state_sharing() {
// 状態変更→share_box()→状態保持確認
}
#[test]
fn test_xxxbox_clone_independence() {
// clone_box()→独立性確認
}
```
---
## 📊 **進捗チェックリスト**
### **Phase A (Day 1)**
- [ ] `src/boxes/traits.rs` にshare_box()追加
- [ ] 20個のBox型に仮実装追加
- [ ] `cargo check --lib` 成功
### **Phase B (Day 2-3)**
- [ ] ArrayBox構造体にArc追加
- [ ] ArrayBox::share_box()正しい実装
- [ ] `src/interpreter/expressions.rs:108` 修正
- [ ] 状態保持テスト追加・通過
### **Phase C (Day 4-5)**
- [ ] MapBox修正完了
- [ ] SocketBox修正完了（isServer問題解決）
- [ ] P2PBox, FileBox, StreamBox修正完了
### **Phase D (Day 6)**
- [ ] VM Backend確認・修正
- [ ] WASM Backend確認・修正
- [ ] 3バックエンド一貫性テスト通過
### **Phase E (Day 7)**
- [ ] 残り10個のBox修正完了
- [ ] `cargo test` 全通過
- [ ] 性能ベンチマーク確認（13.5倍・20.4倍維持）
- [ ] `CURRENT_TASK.md` 更新
---
## 🎯 **最終成功条件**
1. ✅ **ArrayBox状態保持**: `arr.push("hello"); arr.length()` が1を返す
2. ✅ **15個ステートフルBox**: 全て状態保持が正常動作
3. ✅ **3バックエンド一貫性**: インタープリター・VM・WASMで同じ結果
4. ✅ **性能維持**: WASM 13.5倍、VM 20.4倍高速化を保持
5. ✅ **既存互換性**: 既存のNyashプログラムが正常実行
6. ✅ **テストカバレッジ**: 新機能の完全テスト追加
---
## 📋 **関連ドキュメント**
- **設計詳細**: [clone-box-vs-share-box-design.md](../../説明書/reference/box-design/clone-box-vs-share-box-design.md)
- **移行計画**: [phase-9-75d-migration-plan.md](../../説明書/reference/box-design/phase-9-75d-migration-plan.md)
- **現在の課題**: [current-issues.md](../../説明書/reference/box-design/implementation-notes/current-issues.md)
---
**🎉 Phase 9.75D完了により、Nyashの状態管理問題が根本解決され、安定した言語基盤が確立される！**

281
docs/development/roadmap/phases/phase-9/phase_9_75e_namespace_using_system.md Normal file
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@ -0,0 +1,281 @@
# Phase 9.75e: namespace & using システム実装
## 🎯 背景・目的
IDE補完機能との相性を最優先にした、現代的な名前空間・インポートシステムの実装。
### 問題意識
- プレリュード方式：IDE補完が効かない、探索可能性が低い
- 全機能明示：冗長、タイプ数が多い
- 理想：`ny` と打つだけで全標準機能が補完される
### 目標
```nyash
# IDE補完完璧
nyashstd.string.upper("hello") # ny → 全候補表示
# using文で簡潔
using nyashstd
string.upper("hello") # 短い＆明確
math.sin(3.14) # 探索可能性維持
```
## 📋 要求仕様
### 1. namespace構文
```nyash
# ファイル：nyashstd.nyash
namespace nyashstd {
static box string {
static upper(str) {
return StringBox.upper(str) # 既存実装活用
}
static lower(str) { ... }
static split(str, sep) { ... }
}
static box math {
static sin(x) { ... }
static cos(x) { ... }
}
}
```
### 2. using構文（2パターン）
```nyash
# パターンA: 完全インポート
using nyashstd
string.upper("hello")
math.sin(3.14)
# パターンB: 選択インポート（将来拡張）
using nyashstd.string
using nyashstd.math
string.upper("hello")
math.sin(3.14)
```
### 3. 完全修飾名（常時利用可能）
```nyash
# using なしでも常に使える
nyashstd.string.upper("hello")
nyashstd.math.sin(3.14)
```
## 🔧 技術的課題
### A. パーサー拡張
1. **namespace宣言解析**
- `namespace identifier { ... }` 構文
- ネストしたstatic box解析
- スコープ管理
2. **using文解析**
- `using namespace_path` 構文
- ファイル先頭での使用制限
- 重複インポート検出
3. **修飾名解析**
- `identifier.identifier.identifier` 構文
- 名前解決の段階的処理
### B. インタープリター/VM拡張
1. **名前空間レジストリ**
- グローバル名前空間管理
- 階層的名前解決
- キャッシュ機能
2. **using解決**
- インポートされた名前の局所化
- 名前衝突検出・エラー処理
- スコープ境界管理
### C. ファイル間依存関係システム
```nyash
# ファイル: main.nyash
using nyashstd # ← nyashstd.nyash の読み込みが必要
string.upper("hello")
# ファイル: nyashstd.nyash
namespace nyashstd { ... }
```
**課題:**
- ファイル読み込み順序の決定
- 循環依存の検出・防止
- 依存関係解決アルゴリズム
- パフォーマンス（キャッシュ・遅延読み込み）
## 🚀 実装方針
### Step 1: パーサー拡張
```rust
// AST拡張
pub enum Statement {
// 既存...
NamespaceDeclaration {
name: String,
body: Vec<Statement>,
},
UsingStatement {
namespace_path: Vec<String>, // ["nyashstd", "string"]
},
}
// 修飾名アクセス
pub enum Expression {
// 既存...
QualifiedAccess {
path: Vec<String>, // ["nyashstd", "string", "upper"]
args: Vec<Expression>,
},
}
```
### Step 2: 名前空間レジストリ
```rust
// グローバル名前空間管理
pub struct NamespaceRegistry {
namespaces: HashMap<String, NamespaceDefinition>,
using_imports: HashMap<String, Vec<String>>, // ファイル別インポート
}
pub struct NamespaceDefinition {
static_boxes: HashMap<String, StaticBoxDefinition>,
}
pub struct StaticBoxDefinition {
static_methods: HashMap<String, MethodDefinition>,
}
```
### Step 3: 依存関係解決
```rust
// ファイル依存関係グラフ
pub struct DependencyResolver {
file_dependencies: HashMap<PathBuf, Vec<PathBuf>>,
load_order: Vec<PathBuf>,
}
impl DependencyResolver {
// 循環依存検出
pub fn detect_cycles(&self) -> Result<(), Vec<PathBuf>>;
// 読み込み順序決定
pub fn resolve_load_order(&self) -> Result<Vec<PathBuf>, DependencyError>;
}
```
## 🧪 必須テストケース
### 1. 基本動作テスト
```nyash
# test_namespace_basic.nyash
namespace test_ns {
static box example {
static hello() {
return "Hello from namespace!"
}
}
}
local result = test_ns.example.hello()
assert(result == "Hello from namespace!")
```
### 2. using文テスト
```nyash
# test_using_basic.nyash
using nyashstd
local upper = string.upper("hello")
assert(upper == "HELLO")
local result = math.sin(0)
assert(result == 0)
```
### 3. 名前衝突テスト
```nyash
# test_name_collision.nyash
using nyashstd
# ❌ これはエラーになるべき
static box string {
static custom() { return "custom" }
}
# Error: 'string' already imported from nyashstd
```
### 4. 依存関係テスト
```nyash
# File: dependency_test_main.nyash
using dependency_test_lib
local result = helper.process("data")
# File: dependency_test_lib.nyash
namespace dependency_test_lib {
static box helper {
static process(data) { return "processed: " + data }
}
}
```
### 5. 循環依存エラーテスト
```nyash
# File: circular_a.nyash
using circular_b
# ...
# File: circular_b.nyash
using circular_a # ← Error: Circular dependency detected
# ...
```
## ✅ 完了条件
### パーサー
- [ ] namespace宣言の正常解析
- [ ] using文の正常解析
- [ ] 修飾名アクセスの正常解析
- [ ] 構文エラーの適切な報告
### インタープリター/VM
- [ ] 名前空間レジストリ動作
- [ ] using解決機能
- [ ] 名前衝突検出・エラー処理
- [ ] パフォーマンス許容範囲（既存の90%以上）
### 依存関係システム
- [ ] ファイル間依存解決
- [ ] 循環依存検出・エラー報告
- [ ] 適切な読み込み順序決定
- [ ] キャッシュ機能（同一ファイル重複読み込み防止）
### テスト
- [ ] 全テストケース通過
- [ ] エラーケース適切処理
- [ ] IDE補完対応確認（Language Server連携）
## 🔗 関連Phase
- Phase 8.9: birth()統一システム（完了）
- Phase 9: AOT WASM実装（完了）
- Phase 10: 高度メモリ管理（完了）
- **Phase 11**: FFI/外部ライブラリ統合（予定）
## 📝 実装ノート
### 優先順位
1. **High**: パーサー拡張（namespace, using）
2. **High**: 基本名前解決機能
3. **Medium**: 依存関係システム
4. **Low**: パフォーマンス最適化
### 既存コードとの互換性
- 既存のStringBox等は変更なし
- static box string は既存Boxのラッパーとして実装
- 段階的移行可能な設計
---
**🐾 Copilot様、この詳細仕様で namespace & using システムの実装をお願いします！**

175
docs/development/roadmap/phases/phase-9/phase_9_75f_1_filebox_dynamic.md Normal file
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@ -0,0 +1,175 @@
# Phase 9.75f-1: FileBox動的ライブラリ化（第一段階）
## 🎯 目的
- FileBoxを最初の動的ライブラリ化対象として実装
- ビルド時間短縮効果の実証（目標: 15秒短縮）
- 動的ライブラリアーキテクチャの検証
## 📋 実装計画
### Step 1: プロジェクト構造準備
```toml
# Cargo.toml (workspace)
[workspace]
members = [
"nyash-core",
"plugins/nyash-file",
]
# nyash-core/Cargo.toml
[dependencies]
libloading = "0.8"
[features]
default = ["static-boxes"]
static-boxes = []
dynamic-file = []
```
### Step 2: FileBox切り離し
```rust
// plugins/nyash-file/src/lib.rs
#[repr(C)]
pub struct FileBoxPlugin {
magic: u32, // 0x4E594153 ('NYAS')
version: u32,
api_version: u32,
}
#[no_mangle]
extern "C" fn nyash_plugin_init() -> *const FileBoxPlugin {
Box::into_raw(Box::new(FileBoxPlugin {
magic: 0x4E594153,
version: 1,
api_version: 1,
}))
}
// FileBox methods as C ABI functions
#[no_mangle]
extern "C" fn nyash_file_open(path: *const c_char) -> *mut c_void {
// FileBox::open implementation
}
#[no_mangle]
extern "C" fn nyash_file_read(handle: *mut c_void) -> *mut c_char {
// FileBox::read implementation
}
#[no_mangle]
extern "C" fn nyash_file_write(handle: *mut c_void, content: *const c_char) -> i32 {
// FileBox::write implementation
}
#[no_mangle]
extern "C" fn nyash_file_free(handle: *mut c_void) {
// Cleanup
}
```
### Step 3: インタープリター統合
```rust
// src/interpreter/plugin_loader.rs
use libloading::{Library, Symbol};
use std::sync::RwLock;
use std::collections::HashMap;
lazy_static! {
static ref PLUGIN_CACHE: RwLock<HashMap<String, Library>> =
RwLock::new(HashMap::new());
}
impl NyashInterpreter {
fn load_file_plugin(&mut self) -> Result<(), RuntimeError> {
#[cfg(feature = "dynamic-file")]
{
let mut cache = PLUGIN_CACHE.write().unwrap();
if !cache.contains_key("file") {
let lib_path = if cfg!(windows) {
"./plugins/nyash_file.dll"
} else if cfg!(target_os = "macos") {
"./plugins/libnyash_file.dylib"
} else {
"./plugins/libnyash_file.so"
};
unsafe {
let lib = Library::new(lib_path)?;
cache.insert("file".to_string(), lib);
}
}
}
Ok(())
}
}
```
### Step 4: execute_new修正
```rust
// src/interpreter/objects.rs
"FileBox" => {
#[cfg(feature = "static-boxes")]
{
// 既存の静的実装
let file_box = FileBox::open(&path)?;
Ok(Box::new(file_box))
}
#[cfg(feature = "dynamic-file")]
{
// 動的ライブラリ経由
self.load_file_plugin()?;
let cache = PLUGIN_CACHE.read().unwrap();
let lib = cache.get("file").unwrap();
unsafe {
let open_fn: Symbol<unsafe extern "C" fn(*const c_char) -> *mut c_void> =
lib.get(b"nyash_file_open")?;
let handle = open_fn(CString::new(path)?.as_ptr());
// FileBoxProxyでラップ
Ok(Box::new(FileBoxProxy { handle }))
}
}
}
```
### Step 5: FileBoxProxy実装
```rust
// src/interpreter/proxy_boxes.rs
struct FileBoxProxy {
handle: *mut c_void,
}
impl NyashBox for FileBoxProxy {
fn type_name(&self) -> &'static str {
"FileBox"
}
// メソッド呼び出しは動的ライブラリへ委譲
}
impl Drop for FileBoxProxy {
fn drop(&mut self) {
// nyash_file_free呼び出し
}
}
```
## 🎯 成功条件
1. ✅ `new FileBox(path)` が動的ライブラリ経由で動作
2. ✅ FileBoxのメソッド（read, write, exists）が正常動作
3. ✅ ビルド時間が15秒以上短縮
4. ✅ 静的/動的をfeature flagで切り替え可能
5. ✅ メモリリークなし（valgrindで確認）
## ⚠️ 注意事項
- Windows/Mac/Linuxでのパス解決
- エラーハンドリング（プラグイン読み込み失敗時）
- ABI互換性（C ABIで安定化）
## 📊 測定項目
- ビルド時間（クリーンビルド）
- 起動時間（プラグインロード込み）
- FileBox操作のベンチマーク
- バイナリサイズ削減量

200
docs/development/roadmap/phases/phase-9/phase_9_75f_2_math_time_dynamic.md Normal file
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@ -0,0 +1,200 @@
# Phase 9.75f-2: Math/Time系Box動的ライブラリ化（第二段階）
## 🎯 目的
- FileBox成功を受けて、Math/Random/Time系を動的化
- 複数Boxの単一ライブラリ化パターン検証
- ビルド時間追加短縮（目標: さらに30秒短縮）
## 📋 実装計画
### Step 1: プラグイン構成
```toml
# plugins/nyash-math/Cargo.toml
[package]
name = "nyash-math"
crate-type = ["cdylib"]
[dependencies]
rand = "0.8"
chrono = "0.4"
```
### Step 2: 統合プラグインAPI
```rust
// plugins/nyash-math/src/lib.rs
#[repr(C)]
pub struct MathPlugin {
magic: u32,
version: u32,
// 複数Box型を1つのプラグインで提供
box_types: *const BoxTypeInfo,
box_count: usize,
}
#[repr(C)]
pub struct BoxTypeInfo {
name: *const c_char, // "MathBox", "RandomBox", etc.
constructor: extern "C" fn() -> *mut c_void,
methods: *const MethodInfo,
method_count: usize,
}
#[repr(C)]
pub struct MethodInfo {
name: *const c_char,
func: extern "C" fn(*mut c_void, *const c_void) -> *mut c_void,
}
// プラグイン初期化
#[no_mangle]
extern "C" fn nyash_plugin_init() -> *const MathPlugin {
static BOX_TYPES: &[BoxTypeInfo] = &[
BoxTypeInfo {
name: c"MathBox",
constructor: math_box_new,
methods: &MATH_METHODS,
method_count: MATH_METHODS.len(),
},
BoxTypeInfo {
name: c"RandomBox",
constructor: random_box_new,
methods: &RANDOM_METHODS,
method_count: RANDOM_METHODS.len(),
},
BoxTypeInfo {
name: c"TimeBox",
constructor: time_box_new,
methods: &TIME_METHODS,
method_count: TIME_METHODS.len(),
},
];
Box::into_raw(Box::new(MathPlugin {
magic: 0x4E594153,
version: 1,
box_types: BOX_TYPES.as_ptr(),
box_count: BOX_TYPES.len(),
}))
}
```
### Step 3: メソッド実装
```rust
// MathBox methods
static MATH_METHODS: &[MethodInfo] = &[
MethodInfo { name: c"sin", func: math_sin },
MethodInfo { name: c"cos", func: math_cos },
MethodInfo { name: c"sqrt", func: math_sqrt },
MethodInfo { name: c"pow", func: math_pow },
];
extern "C" fn math_sin(_self: *mut c_void, args: *const c_void) -> *mut c_void {
// 引数をFloatBoxとして解釈
// sin計算
// 結果をFloatBoxとして返す
}
// RandomBox methods
static RANDOM_METHODS: &[MethodInfo] = &[
MethodInfo { name: c"int", func: random_int },
MethodInfo { name: c"float", func: random_float },
MethodInfo { name: c"choice", func: random_choice },
];
// TimeBox methods
static TIME_METHODS: &[MethodInfo] = &[
MethodInfo { name: c"now", func: time_now },
MethodInfo { name: c"format", func: time_format },
MethodInfo { name: c"add", func: time_add },
];
```
### Step 4: 改良されたプラグインローダー
```rust
// src/interpreter/plugin_loader.rs
pub struct PluginRegistry {
plugins: HashMap<String, LoadedPlugin>,
box_registry: HashMap<String, BoxTypeEntry>,
}
struct LoadedPlugin {
library: Library,
info: PluginInfo,
}
struct BoxTypeEntry {
plugin_name: String,
type_info: BoxTypeInfo,
}
impl PluginRegistry {
pub fn load_plugin(&mut self, name: &str, path: &str) -> Result<(), Error> {
let lib = unsafe { Library::new(path)? };
// プラグイン初期化
let init_fn: Symbol<unsafe extern "C" fn() -> *const MathPlugin> =
unsafe { lib.get(b"nyash_plugin_init")? };
let plugin_info = unsafe { &*init_fn() };
// Box型を登録
for i in 0..plugin_info.box_count {
let box_info = unsafe { &*plugin_info.box_types.add(i) };
let box_name = unsafe { CStr::from_ptr(box_info.name).to_string_lossy() };
self.box_registry.insert(
box_name.to_string(),
BoxTypeEntry {
plugin_name: name.to_string(),
type_info: *box_info,
}
);
}
self.plugins.insert(name.to_string(), LoadedPlugin { library: lib, info: *plugin_info });
Ok(())
}
}
```
### Step 5: インタープリター統合
```rust
// src/interpreter/objects.rs
impl NyashInterpreter {
fn execute_new_dynamic(&mut self, box_name: &str, args: Vec<Box<dyn NyashBox>>)
-> Result<Box<dyn NyashBox>, RuntimeError> {
let registry = self.plugin_registry.read().unwrap();
if let Some(entry) = registry.box_registry.get(box_name) {
// 動的ライブラリ経由でコンストラクタ呼び出し
let handle = unsafe { (entry.type_info.constructor)() };
Ok(Box::new(DynamicBoxProxy {
handle,
type_name: box_name.to_string(),
type_info: entry.type_info.clone(),
}))
} else {
Err(RuntimeError::UndefinedBox { name: box_name.to_string() })
}
}
}
```
## 🎯 成功条件
1. ✅ Math/Random/Timeの全メソッドが動的ライブラリ経由で動作
2. ✅ 1つのプラグインで複数Box型を提供
3. ✅ ビルド時間がさらに30秒短縮
4. ✅ プラグイン遅延ロード（使用時のみ）
5. ✅ 静的版と同等のパフォーマンス
## 📊 ベンチマーク項目
- Math演算1000回のオーバーヘッド
- Random生成のスループット
- Time操作のレイテンシ
- プラグインロード時間（初回/キャッシュ後）
## 🔮 将来の拡張
- プラグイン自動検出（plugins/ディレクトリスキャン）
- バージョン管理とアップグレード
- プラグイン間依存関係

199
docs/development/roadmap/phases/phase-9/phase_9_75f_3_core_types_experiment.md Normal file
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@ -0,0 +1,199 @@
# Phase 9.75f-3: 基本型動的化実験（第三段階・実験的）
## 🎯 目的
- String/Integer/Bool/Nullまで動的化する実験
- "Everything is Plugin"哲学の究極形
- ビルドを5秒以下にする野心的目標
## ⚠️ 警告
これは**実験的機能**です。以下のリスクがあります：
- 起動時間の増加（基本型ロード）
- デバッグの複雑化
- パフォーマンスオーバーヘッド
## 📋 実装計画
### Step 1: 最小コア定義
```rust
// nyash-core/src/minimal_core.rs
// 本当に必要な最小限のみ残す
pub trait MinimalBox: Send + Sync {
fn type_id(&self) -> u64;
fn as_ptr(&self) -> *const c_void;
}
// FFI境界用の最小構造
#[repr(C)]
pub struct FFIValue {
type_id: u64,
data_ptr: *mut c_void,
vtable: *const FFIVTable,
}
#[repr(C)]
pub struct FFIVTable {
drop: extern "C" fn(*mut c_void),
clone: extern "C" fn(*const c_void) -> *mut c_void,
to_string: extern "C" fn(*const c_void) -> *mut c_char,
}
```
### Step 2: 基本型プラグイン
```rust
// plugins/nyash-core-types/src/lib.rs
#[no_mangle]
extern "C" fn nyash_create_string(data: *const c_char) -> FFIValue {
let s = unsafe { CStr::from_ptr(data).to_string_lossy().to_string() };
let boxed = Box::new(StringData { value: s });
FFIValue {
type_id: STRING_TYPE_ID,
data_ptr: Box::into_raw(boxed) as *mut c_void,
vtable: &STRING_VTABLE,
}
}
static STRING_VTABLE: FFIVTable = FFIVTable {
drop: string_drop,
clone: string_clone,
to_string: string_to_string,
};
extern "C" fn string_drop(ptr: *mut c_void) {
unsafe { Box::from_raw(ptr as *mut StringData); }
}
// Integer, Bool, Null も同様に実装
```
### Step 3: 起動時プリロード
```rust
// src/main.rs
fn initialize_core_plugins() -> Result<(), Error> {
let registry = PLUGIN_REGISTRY.write().unwrap();
// 基本型は起動時に必ずロード
#[cfg(feature = "dynamic-core")]
{
registry.preload_plugin("core-types", "./plugins/libnyash_core_types.so")?;
// 基本操作をキャッシュ
registry.cache_constructor("StringBox");
registry.cache_constructor("IntegerBox");
registry.cache_constructor("BoolBox");
registry.cache_constructor("NullBox");
}
Ok(())
}
```
### Step 4: リテラル処理の最適化
```rust
// src/interpreter/expressions/literals.rs
impl NyashInterpreter {
fn evaluate_string_literal(&mut self, value: &str) -> Result<Box<dyn NyashBox>, RuntimeError> {
#[cfg(feature = "static-core")]
{
Ok(Box::new(StringBox::new(value)))
}
#[cfg(feature = "dynamic-core")]
{
// キャッシュされたコンストラクタを使用
let constructor = self.cached_constructors.get("StringBox").unwrap();
let ffi_value = unsafe {
constructor(CString::new(value)?.as_ptr())
};
Ok(Box::new(FFIBoxWrapper::new(ffi_value)))
}
}
}
```
### Step 5: JITライクな最適化
```rust
// src/interpreter/optimizer.rs
struct DynamicCallOptimizer {
// よく使われる操作をインライン化
hot_paths: HashMap<String, fn(&[FFIValue]) -> FFIValue>,
}
impl DynamicCallOptimizer {
fn optimize_hot_path(&mut self, op: &str, count: usize) {
if count > HOT_THRESHOLD {
match op {
"StringBox.concat" => {
// 頻繁に呼ばれる操作は専用パス
self.hot_paths.insert(op.to_string(), optimized_string_concat);
}
_ => {}
}
}
}
}
```
## 🎯 実験的機能
### --dynamic-all フラグ
```bash
# 通常起動（基本型は静的）
./nyash program.nyash
# 完全動的モード（実験）
./nyash --dynamic-all program.nyash
# プロファイリングモード
./nyash --dynamic-all --profile program.nyash
```
### プラグイン統計
```
Plugin Load Statistics:
core-types: 2.3ms (cached)
math: 0.8ms (lazy)
file: 1.2ms (on-demand)
Method Call Overhead:
StringBox.concat: +15ns (optimized)
IntegerBox.add: +12ns (optimized)
FileBox.read: +3ns (already dynamic)
```
## 📊 ベンチマーク目標
- Hello Worldの起動: < 10ms（プラグインロード込み）
- 基本演算オーバーヘッド: < 20ns
- ビルド時間: 5秒以下
- バイナリサイズ: 500KB以下
## 🔮 超実験的アイデア
### ホットリロード
```rust
// 開発中にプラグインを再読み込み
./nyash --watch-plugins program.nyash
```
### WASM プラグイン
```rust
// プラグインもWASMで記述可能に
registry.load_wasm_plugin("custom-box.wasm")?;
```
### 分散プラグイン
```rust
// ネットワーク経由でプラグインロード（危険！）
registry.load_remote_plugin("https://plugins.nyash.dev/crypto-box")?;
```
## ⚠️ 既知の課題
1. **デバッグ体験**: スタックトレースが複雑化
2. **エラーメッセージ**: プラグイン境界でのエラーが分かりにくい
3. **セキュリティ**: 任意のプラグインロードは危険
4. **互換性**: プラグインABIバージョン管理が必要
## 📝 まとめ
Phase 9.75f-3は**純粋な実験**です。実用性より「どこまでできるか」の探求。
成功すれば革新的、失敗しても学びは大きい。

72
docs/development/roadmap/phases/phase-9/phase_9_75f_dynamic_library_architecture.md Normal file
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@ -0,0 +1,72 @@
# Phase 9.75f: ビルトインBox動的ライブラリ分離アーキテクチャ
## 🎯 目的
- ビルド時間を2分→15秒に短縮
- バイナリサイズを15MB→2MBに削減
- Box単位での独立開発を可能に
## 📋 Gemini先生からのアドバイス
### 1. **C ABI + libloading が最も安定**
```rust
#[no_mangle]
extern "C" fn nyash_file_read(path: *const c_char) -> *mut c_char {
// 実装
}
```
### 2. **段階的移行戦略**
- Phase 1: インタープリターでExternCall直接実行
- Phase 2: FileBox/ConsoleBoxをプラグイン化
- Phase 3: 残りのBox順次移行
### 3. **メモリ管理の重要性**
- 所有権ルールを明確に
- データ生成側が解放関数も提供
- Arc<RwLock>は直接共有不可→ハンドルパターン使用
## 🚀 実装計画
### Step 1: インタープリターExternCall（即実装可能）
```rust
// interpreter/expressions.rs
impl NyashInterpreter {
fn execute_extern_call(&mut self,
iface: &str,
method: &str,
args: Vec<Box<dyn NyashBox>>)
-> Result<Box<dyn NyashBox>, RuntimeError> {
match (iface, method) {
("env.file", "read") => {
// 直接実行
}
}
}
}
```
### Step 2: プラグインAPI定義
```rust
#[repr(C)]
pub struct PluginAPI {
pub version: u32,
pub name: *const c_char,
pub methods: *const MethodTable,
}
```
### Step 3: ワークスペース構成
```toml
[workspace]
members = [
"nyash-core", # 2MB
"nyash-plugin-api", # 共通API
"plugins/io", # FileBox, ConsoleBox
"plugins/web", # CanvasBox
]
```
## ⚠️ 注意点
- プラグイン間の直接依存は避ける
- セキュリティ考慮（信頼できるソースのみ）
- クロスプラットフォーム対応（.so/.dll/.dylib）

358
docs/development/roadmap/phases/phase-9/phase_9_75g_0_chatgpt_enhanced_final.md Normal file
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@ -0,0 +1,358 @@
# Phase 9.75g-0 最終決定版: ChatGPT先生の知恵を完全適用
## 🎯 ChatGPT先生の最終判定
> **方向性は正しい**: primitives-by-value + box-by-handle は適切で、Everything is Box哲学を維持している。
> **1週間Phase 1は現実的**（スコープを限定すれば）
## 📋 更新：シンプルなプラグインシステム設計
gemini先生とcodex先生の提案を統合し、よりシンプルで実装しやすい設計に更新しました。
**→ 詳細設計: [Box プラグインシステム設計](../../説明書/reference/box-design/plugin-system.md)**
主な変更点：
- YAML署名DSLによる簡潔なインターフェース定義
- nyash.tomlによる透過的な置き換え
- 段階的実装（まず手動、後で自動化）
## 🌟 修正された型システム設計
### 1. Handle設計の改善（ChatGPT提案）
```rust
// src/bid/types.rs - ChatGPT推奨の効率的設計
#[derive(Clone, Debug, PartialEq)]
pub enum BidType {
// === プリミティブ（FFI境界で値渡し） ===
Bool, // Nyashのbool literal
I32, // 32ビット整数
I64, // Nyashの標準整数
F32, // 32ビット浮動小数点
F64, // Nyashの標準浮動小数点
String, // UTF-8文字列 (ptr: usize, len: usize)
Bytes, // バイナリデータ (ptr: usize, len: usize)
// === ChatGPT推奨: 効率的なHandle設計 ===
Handle {
type_id: u32, // StringBox=1, FileBox=6等
instance_id: u32, // インスタンス識別子
},
// 代替: 単一u64として type_id << 32 | instance_id も可
// === メタ型 ===
Void, // 戻り値なし
// === Phase 2予約（TLVタグ予約済み） ===
Option(Box<BidType>), // TLVタグ=21
Result(Box<BidType>, Box<BidType>), // TLVタグ=20
Array(Box<BidType>), // TLVタグ=22
}
// Everything is Box対応表（修正版）
/*
Handle{type_id: 1, instance_id: 123} → StringBox インスタンス
Handle{type_id: 6, instance_id: 456} → FileBox プラグイン
Handle{type_id: 7, instance_id: 789} → FutureBox（既存活用）
Handle{type_id: 8, instance_id: 101} → P2PBox（既存）
*/
```
### 2. BID-1 TLV統一フォーマット（ChatGPT仕様）
```c
// BID-1 TLV仕様 - 引数・結果の統一フォーマット
struct BidTLV {
u16 version; // 1（BID-1）
u16 argc; // 引数数
// 後続: TLVエントリの配列
};
// TLVエントリ構造
struct TLVEntry {
u8 tag; // 型タグ
u8 reserved; // 将来用（0）
u16 size; // ペイロードサイズ
// 後続: ペイロードデータ
};
// タグ定義（Phase 1）
#define BID_TAG_BOOL 1 // payload: 1 byte (0/1)
#define BID_TAG_I32 2 // payload: 4 bytes (little-endian)
#define BID_TAG_I64 3 // payload: 8 bytes (little-endian)
#define BID_TAG_F32 4 // payload: 4 bytes (IEEE 754)
#define BID_TAG_F64 5 // payload: 8 bytes (IEEE 754)
#define BID_TAG_STRING 6 // payload: UTF-8 bytes
#define BID_TAG_BYTES 7 // payload: binary data
#define BID_TAG_HANDLE 8 // payload: 8 bytes (type_id + instance_id)
// Phase 2予約
#define BID_TAG_RESULT 20 // Result<T,E>
#define BID_TAG_OPTION 21 // Option<T>
#define BID_TAG_ARRAY 22 // Array<T>
```
### 3. メタデータAPI追加（ChatGPT推奨）
```c
// src/bid/plugin_api.h - プラグインAPI完全版
// ホスト機能テーブル
typedef struct {
void* (*alloc)(size_t size); // メモリ確保
void (*free)(void* ptr); // メモリ解放
void (*wake)(u32 future_id); // FutureBox起床
void (*log)(const char* msg); // ログ出力
} NyashHostVtable;
// プラグイン情報
typedef struct {
u32 type_id; // Box型ID
const char* type_name; // "FileBox"等
u32 method_count; // メソッド数
const NyashMethodInfo* methods; // メソッドテーブル
} NyashPluginInfo;
typedef struct {
u32 method_id; // メソッドID
const char* method_name; // "open", "read"等
u32 signature_hash; // 型シグネチャハッシュ
} NyashMethodInfo;
// プラグインAPI（必須実装）
extern "C" {
// ABI版本取得
u32 nyash_plugin_abi(void);
// 初期化（ホスト連携・メタデータ登録）
i32 nyash_plugin_init(const NyashHostVtable* host, NyashPluginInfo* info);
// 統一メソッド呼び出し
i32 nyash_plugin_invoke(
u32 type_id, // Box型ID
u32 method_id, // メソッドID
u32 instance_id, // インスタンスID
const u8* args, // BID-1 TLV引数
size_t args_len, // 引数サイズ
u8* result, // BID-1 TLV結果
size_t* result_len // 結果サイズ（入出力）
);
// 終了処理
void nyash_plugin_shutdown(void);
}
```
### 4. メモリ管理の明確化（ChatGPT推奨）
```c
// 2回呼び出しパターン
i32 call_plugin_method(...) {
size_t result_size = 0;
// 1回目: サイズ取得（result=null）
i32 status = nyash_plugin_invoke(..., NULL, &result_size);
if (status != 0) return status;
// 2回目: ホストがallocateして結果取得
u8* result_buffer = host_alloc(result_size);
status = nyash_plugin_invoke(..., result_buffer, &result_size);
// 結果処理...
host_free(result_buffer);
return status;
}
// エラーコード定義
#define NYB_SUCCESS 0
#define NYB_E_SHORT_BUFFER -1 // バッファ不足
#define NYB_E_INVALID_TYPE -2 // 不正な型ID
#define NYB_E_INVALID_METHOD -3 // 不正なメソッドID
#define NYB_E_INVALID_ARGS -4 // 不正な引数
#define NYB_E_PLUGIN_ERROR -5 // プラグイン内部エラー
```
## 📋 修正された実装計画
### Phase 1実装チェックリスト（シンプル設計版）
#### ✅ Day 1: BID-1基盤実装（完了！）
- [x] **BID-1 TLV仕様**とエラーコード定義
- [x] **Handle{type_id,instance_id}**構造体実装
- [x] **基本TLVエンコード/デコード**機能
- [x] テスト: プリミティブ型のTLV変換
#### ✅ Day 2: メタデータAPI実装（完了！）
- [x] **プラグインinit/abi/shutdown**実装
- [x] **NyashHostVtable**とホスト機能提供
- [x] **型・メソッドレジストリ**管理
- [x] テスト: プラグイン初期化・メタデータ取得
#### ✅ Day 3: 既存Box統合（完了！）
- [x] **既存StringBox/IntegerBox/FutureBoxブリッジ**
- [x] **NyashBoxRegistry**でハンドル管理
- [x] **FutureBox用wake経路**実装
- [x] テスト: 既存Boxとプラグインの統一操作
#### ⏳ Day 4: FileBoxプラグイン実装（50%完了）
- [x] **FileBoxプラグイン**（open/read/close）
- [x] テスト: ファイル操作基本動作
- [ ] **nyash.tomlパーサー**（シンプル版）
- [ ] **PluginBoxプロキシ**（最小実装）
#### Day 5: プラグインロードと統合
- [ ] **libloadingで動的ロード**
- [ ] **Boxファクトリレジストリ**
- [ ] **透過的な置き換え**テスト
- [ ] 統合テスト: 既存コードで動作確認
#### Day 6-7: 仕上げとドキュメント
- [ ] **使用例作成**
- [ ] **プラグイン開発ガイド**（YAML署名DSL説明）
- [ ] **今後の拡張計画**（自動化ツール等）
- [ ] 予備日（問題対応）
## 🛠️ 具体的な実装例
### FileBoxプラグイン例（ChatGPT仕様準拠）
```c
// plugins/nyash-file/src/lib.c
#include "nyash_plugin_api.h"
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
// ABI版本
u32 nyash_plugin_abi(void) {
return 1; // BID-1対応
}
// メソッドテーブル
static const NyashMethodInfo FILE_METHODS[] = {
{1, "open", 0x12345678}, // open(path: string, mode: string) -> Handle
{2, "read", 0x87654321}, // read(handle: Handle, size: i32) -> Bytes
{3, "close", 0xABCDEF00}, // close(handle: Handle) -> Void
};
// 初期化
i32 nyash_plugin_init(const NyashHostVtable* host, NyashPluginInfo* info) {
info->type_id = 6; // FileBox
info->type_name = "FileBox";
info->method_count = 3;
info->methods = FILE_METHODS;
// ホスト機能保存
g_host = host;
return NYB_SUCCESS;
}
// メソッド実行
i32 nyash_plugin_invoke(u32 type_id, u32 method_id, u32 instance_id,
const u8* args, size_t args_len,
u8* result, size_t* result_len) {
if (type_id != 6) return NYB_E_INVALID_TYPE;
switch (method_id) {
case 1: return file_open(args, args_len, result, result_len);
case 2: return file_read(args, args_len, result, result_len);
case 3: return file_close(args, args_len, result, result_len);
default: return NYB_E_INVALID_METHOD;
}
}
// ファイルオープン実装
static i32 file_open(const u8* args, size_t args_len,
u8* result, size_t* result_len) {
// BID-1 TLV解析
BidTLV* tlv = (BidTLV*)args;
if (tlv->version != 1 || tlv->argc != 2) {
return NYB_E_INVALID_ARGS;
}
// 引数抽出: path, mode
const char* path = extract_string_arg(tlv, 0);
const char* mode = extract_string_arg(tlv, 1);
// ファイルオープン
FILE* fp = fopen(path, mode);
if (!fp) return NYB_E_PLUGIN_ERROR;
// ハンドル生成
u32 handle_id = register_file_handle(fp);
// BID-1結果作成
if (!result) {
*result_len = sizeof(BidTLV) + sizeof(TLVEntry) + 8; // Handle
return NYB_SUCCESS;
}
// Handle{type_id: 6, instance_id: handle_id}をTLVで返す
encode_handle_result(result, 6, handle_id);
return NYB_SUCCESS;
}
```
## ⚠️ リスク対策（ChatGPT指摘）
### 実装時の注意点
1. **ハンドル再利用/ABA**: generation追加で回避
2. **スレッド前提**: シングルスレッド前提を明記
3. **メソッドID衝突**: ビルド時固定で回避
4. **エラー伝播**: トランスポート/ドメインエラー分離
5. **文字列エンコード**: UTF-8必須、内部NUL禁止
### 安全性確保
```rust
// Rust側での安全な実装例
pub struct SafeHandle {
type_id: u32,
instance_id: u32,
generation: u32, // ABA対策
}
impl SafeHandle {
pub fn new(type_id: u32) -> Self {
let instance_id = HANDLE_COUNTER.fetch_add(1, Ordering::SeqCst);
Self { type_id, instance_id, generation: 0 }
}
}
```
## 🚀 期待される成果
### Phase 1完了時
- [ ] **Everything is Box哲学の技術的実現**
- [ ] **既存FutureBox等との完全統合**
- [ ] **効率的なBID-1 TLVフォーマット**
- [ ] **拡張可能なメタデータシステム**
- [ ] **1つのFileBoxプラグインが完全動作**
### 将来への基盤
- [ ] **gRPC/RESTへの明確な拡張パス**
- [ ] **P2P（NyaMesh）統合の技術的基盤**
- [ ] **他言語プラグインへの拡張可能性**
## 📝 最終まとめ
**ChatGPT先生の結論**:
> **箱理論設計は技術的に妥当！**
> **具体的で実装可能な修正案を完全適用**
> **1週間実装の現実性を確認**
> **将来拡張への明確な道筋を提示**
### 成功の鍵
1. **Handle設計のバイナリ化** - 効率性向上
2. **TLV統一フォーマット** - 拡張性確保
3. **メタデータAPI** - プラグイン管理強化
4. **既存Box活用** - 二重実装回避
**結論**: Nyashの独特な哲学を技術的に実現する、最適化された実装計画の完成！
---
**最終確定日**: 2025-08-17
**設計者**: Claude + ChatGPT-5の知恵
**ステータス**: 実装準備完了 🚀
**キーワード**: Everything is Box, Efficient, Extensible, Practical

248
docs/development/roadmap/phases/phase-9/phase_9_75g_0_everything_is_box_aligned.md Normal file
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@ -0,0 +1,248 @@
# Phase 9.75g-0 修正版: Everything is Box哲学準拠のシンプル設計
## 🎯 基本方針：Nyash哲学ファースト
**重要な気づき**: ChatGPT設計は一般的だが、**既存のFutureBox等と二重実装**になってしまう。
Nyashの「Everything is Box」哲学を貫き、既存資産を活用する。
## 🌟 Nyash哲学に準拠した設計
### 1. 型システム：プリミティブ + Handle
```rust
// src/bid/types.rs - Everything is Box哲学準拠
#[derive(Clone, Debug, PartialEq)]
pub enum BidType {
// === プリミティブ型（FFI境界で直接渡せる） ===
Bool, // Nyashのbool literal
I32, // 32ビット整数
I64, // Nyashの標準整数
F32, // 32ビット浮動小数点
F64, // Nyashの標準浮動小数点
String, // UTF-8文字列 (ptr: usize, len: usize)
Bytes, // バイナリデータ (ptr: usize, len: usize)
// === Everything is Box: すべてのBoxは統一Handle ===
Handle(String), // "StringBox:123", "FileBox:456", "FutureBox:789"
// === メタ型（FFI用） ===
Void, // 戻り値なし
// Phase 2以降で追加（定義だけ先に）
Option(Box<BidType>), // Option<T>
Result(Box<BidType>, Box<BidType>), // Result<T, E>
Array(Box<BidType>), // Array<T>
// === Everything is Box哲学の拡張 ===
// Array, Map, Future等はすべてHandle("ArrayBox:id")として扱う
}
// Nyashの既存Boxとの対応表
/*
Handle("StringBox:123") → StringBox インスタンス
Handle("IntegerBox:456") → IntegerBox インスタンス
Handle("FutureBox:789") → FutureBox インスタンス（非同期）
Handle("FileBox:101") → FileBox インスタンス
Handle("ArrayBox:102") → ArrayBox インスタンス
Handle("P2PBox:103") → P2PBox インスタンス
*/
```
### 2. シンプルなBoxヘッダー（Nyash統一仕様）
```rust
// 既存のNyash Boxヘッダーと統一
#[repr(C, align(8))]
pub struct BoxHeader {
magic: u32, // "NYBX" (0x5859424E)
version: u16, // 1
_pad: u16, // アライメント用
type_id: u32, // BoxTypeId（StringBox=1, FileBox=2等）
instance_id: u32, // インスタンス識別子
ref_count: u32, // 非atomic（Nyashはシングルスレッド中心）
flags: u32, // 将来の拡張用
}
// Nyashの既存Box型との統合
pub const NYASH_BOX_TYPES: &[(u32, &str)] = &[
(1, "StringBox"),
(2, "IntegerBox"),
(3, "BoolBox"),
(4, "ArrayBox"),
(5, "MapBox"),
(6, "FileBox"), // プラグインで提供
(7, "FutureBox"), // 既存の非同期Box
(8, "P2PBox"), // 既存のP2P Box
// 新しいプラグインBoxも同じ仕組みで追加
];
```
### 3. 単一エントリーポイント（Everything is Box対応）
```rust
// Nyashの全Boxを統一的に扱える設計
#[no_mangle]
extern "C" fn nyash_plugin_invoke(
box_type_id: u32, // どのBox型？（StringBox=1, FileBox=6等）
method_id: u32, // どのメソッド？（open=1, read=2等）
instance_id: u32, // どのインスタンス？（Handle解析用）
args_ptr: *const u8, // 引数データ
args_len: usize, // 引数サイズ
result_ptr: *mut u8, // 結果置き場
result_len: *mut usize, // 結果サイズ
) -> i32 { // 0=成功, 非0=エラー
// Everything is Box哲学：すべて同じ仕組みで処理
}
// 既存のNyash Boxとの統合例
fn handle_stringbox_call(method_id: u32, instance_id: u32, args: &[u8]) -> Result<Vec<u8>, BidError> {
match method_id {
1 => { /* length() */ },
2 => { /* substring() */ },
3 => { /* append() */ },
_ => Err(BidError::MethodNotFound),
}
}
fn handle_filebox_call(method_id: u32, instance_id: u32, args: &[u8]) -> Result<Vec<u8>, BidError> {
match method_id {
1 => { /* open() */ },
2 => { /* read() */ },
3 => { /* write() */ },
4 => { /* close() */ },
_ => Err(BidError::MethodNotFound),
}
}
```
### 4. 既存Nyash Boxとの統合戦略
```rust
// src/bid/integration.rs - 既存Boxとの橋渡し
pub struct NyashBoxRegistry {
// 既存のStringBox、ArrayBox等のインスタンス管理
instances: HashMap<u32, Arc<RwLock<dyn NyashBox>>>,
next_id: AtomicU32,
}
impl NyashBoxRegistry {
pub fn register_box(&self, box_instance: Arc<RwLock<dyn NyashBox>>) -> u32 {
let id = self.next_id.fetch_add(1, Ordering::SeqCst);
self.instances.insert(id, box_instance);
id
}
pub fn call_method(&self, type_id: u32, instance_id: u32, method_id: u32, args: &[u8])
-> Result<Vec<u8>, BidError>
{
match type_id {
1 => self.call_stringbox_method(instance_id, method_id, args),
6 => self.call_filebox_method(instance_id, method_id, args),
7 => self.call_futurebox_method(instance_id, method_id, args), // 既存FutureBox活用！
_ => Err(BidError::UnknownBoxType(type_id)),
}
}
}
```
## 📋 修正された実装計画
### Day 1: Nyash統合基盤
- [ ] `src/bid/types.rs` - Everything is Box準拠型定義
- [ ] `src/bid/registry.rs` - 既存Box統合レジストリ
- [ ] `src/bid/header.rs` - 統一Boxヘッダー
- [ ] テスト: 既存StringBoxとの統合
### Day 2: プラグインローダー
- [ ] `src/bid/loader.rs` - dlopen/dlsym
- [ ] 最小プラグイン（MathBox拡張）
- [ ] テスト: 既存BoxとプラグインBoxの共存
### Day 3: Handle型統合
- [ ] Handle("FileBox:123")の解決機構
- [ ] プリミティブ⇔Handle変換
- [ ] テスト: 全Box型の統一的操作
### Day 4: FileBox実装
- [ ] FileBoxプラグインの完全実装
- [ ] 既存のNyashコードとの互換性
- [ ] テスト: FileBox e2e動作
### Day 5: エラー処理とOption/Result
- [ ] 統一エラーシステム
- [ ] Option/Result型の最小実装
- [ ] テスト: エラーケース網羅
### Day 6-7: 統合テスト・ドキュメント
- [ ] 既存インタープリターとの統合
- [ ] 使用例とドキュメント
- [ ] Linux x86-64 CI設定
## 🌟 この設計の哲学的利点
### 1. Everything is Box哲学の完全準拠
```nyash
// Nyashコード側：変わらない！
local file = new FileBox("test.txt", "r") // プラグイン提供
local future = new FutureBox() // 既存Box
local array = new ArrayBox() // 既存Box
// すべて同じHandle("BoxType:id")として扱われる
```
### 2. 既存資産の完全活用
- ❌ 新しいBidFuture実装 → ✅ 既存FutureBox活用
- ❌ 新しい型システム → ✅ 既存Nyash型との統合
- ❌ 二重実装 → ✅ 単一の統一システム
### 3. スレッド最小設計
```rust
// Nyashの現実に合わせた設計
ref_count: u32, // 非atomic（シングルスレッド中心）
// Phase 2以降でatomic対応を検討
#[cfg(feature = "atomic")]
ref_count: AtomicU32,
```
### 4. エラー対策の強化
```rust
// 統一エラー処理でプラグインの安定性向上
pub enum BidError {
UnknownBoxType(u32),
InstanceNotFound(u32),
MethodNotFound(u32),
InvalidArguments(String),
PluginError(String), // プラグイン側エラーを安全に伝播
}
```
## ✅ 成功基準（Everything is Box準拠）
### 必須
- [ ] 既存StringBox、ArrayBoxとプラグインFileBoxが同じ仕組みで動作
- [ ] Handle("FileBox:123")でのBox操作
- [ ] 既存FutureBoxの活用（新実装なし）
- [ ] すべてのBoxが統一的にアクセス可能
### 理想
- [ ] 新しいプラグインBoxも既存Boxと見分けがつかない
- [ ] Nyashコード側は変更不要
- [ ] Everything is Box哲学の技術的実現
## 📝 まとめ
**ChatGPT先生の一般論は正しいが、Nyashの独特な哲学には合わない。**
**Nyash Way**: Everything is Box → すべてHandle + 既存Box活用
**一般的Way**: 型システム分離 → 新しい実装追加
**結論**: Nyashの哲学を貫いて、既存の資産を最大活用する設計で進む！
---
**修正日**: 2025-08-17
**修正理由**: Everything is Box哲学の完全準拠、既存資産活用
**キーワード**: Simple, Nyash-native, No-duplication

231
docs/development/roadmap/phases/phase-9/phase_9_75g_0_final_corrected_design.md Normal file
View File

@ -0,0 +1,231 @@
# Phase 9.75g-0 最終修正版: ChatGPT先生の知恵を反映した型設計
## 🎯 ChatGPT先生の明確な判断
> **結論**: Future/StreamはBidType（値型）に含めないでください。非同期性は「実行モデル」であって「値の表現」ではありません。
## 🛠️ 修正された型システム設計
### 1. 値型（BidType）- 純粋な値のみ
```rust
// src/bid/types.rs - ChatGPT先生推奨の清潔な設計
#[derive(Clone, Debug, PartialEq)]
pub enum BidType {
// === 基本型（Phase 1で実装） ===
Bool,
I32,
I64,
F32,
F64,
String, // (ptr: usize, len: usize)
Bytes, // (ptr: usize, len: usize)
// === 複合型（Phase 2で実装） ===
Array(Box<BidType>), // 配列
List(Box<BidType>), // 可変長リスト
Map(Box<BidType>, Box<BidType>), // キーバリューマップ
Tuple(Vec<BidType>), // タプル
Record(Vec<(String, BidType)>), // 名前付きフィールド
Variant(Vec<(String, Option<BidType>)>), // 列挙型
// === 特殊型（Phase 2で実装） ===
Option(Box<BidType>), // null許容
Result(Box<BidType>, Box<BidType>), // エラー型
Handle(String), // 不透明ハンドル（同期リソース用）
Void, // 戻り値なし
// === 拡張用（定義だけ） ===
Opaque(String), // 不透明型
// ❌ 削除: Future/Streamは値型ではない！
// Future(Box<BidType>), // 削除
// Stream(Box<BidType>), // 削除
}
```
### 2. 実行モデル（MethodShape）- 新設計
```rust
// メソッドの実行形状を表現（ChatGPT推奨）
#[derive(Clone, Debug, PartialEq)]
pub enum MethodShape {
Sync, // 通常の同期呼び出し
Async, // Future<T>を返す（ハンドル経由）
Streaming, // Stream<T>を返す（ハンドル経由）
}
// メソッドシグネチャ（形状と値型を分離）
#[derive(Clone, Debug)]
pub struct MethodSig {
pub name: String,
pub shape: MethodShape, // 実行モデル
pub params: Vec<BidType>, // 引数の値型
pub returns: BidType, // 戻り値の値型（Future抜き）
pub effects: Vec<Effect>,
}
// BID定義でメソッド記述
#[derive(Clone, Debug)]
pub struct Method {
pub sig: MethodSig,
pub doc: Option<String>,
}
```
### 3. 非同期ハンドル（FFI境界用）
```rust
// ChatGPT推奨のハンドル方式
use std::ffi::c_void;
// FFI境界での非同期ハンドル（不透明ポインタ）
#[repr(transparent)]
pub struct BidFutureHandle(*mut c_void);
#[repr(transparent)]
pub struct BidStreamHandle(*mut c_void);
// Rust側の安全ラッパー
pub struct BidFuture {
handle: BidFutureHandle,
return_type: BidType,
}
pub struct BidStream {
handle: BidStreamHandle,
item_type: BidType,
}
// 将来のRust async/await統合
impl std::future::Future for BidFuture {
type Output = Result<BidValue, BidError>;
fn poll(self: Pin<&mut Self>, cx: &mut Context<'_>) -> Poll<Self::Output> {
// FFI経由でpolling or callback設定
unimplemented!("Phase 3で実装")
}
}
impl futures_core::Stream for BidStream {
type Item = Result<BidValue, BidError>;
fn poll_next(self: Pin<&mut Self>, cx: &mut Context<'_>) -> Poll<Option<Self::Item>> {
unimplemented!("Phase 3で実装")
}
}
```
### 4. Connection trait（形状別実装）
```rust
// ChatGPT推奨の分離アプローチ
pub trait Connection: Send + Sync {
// 同期呼び出し（Phase 1で実装）
fn invoke(&self, sig: &MethodSig, args: &[BidValue]) -> Result<BidValue, BidError>;
// 非同期呼び出し（Phase 3で実装）
fn invoke_future(&self, sig: &MethodSig, args: &[BidValue]) -> Result<BidFuture, BidError> {
Err(BidError::Unsupported("async not supported yet".to_string()))
}
// ストリーミング（Phase 3で実装）
fn invoke_stream(&self, sig: &MethodSig, args: &[BidValue]) -> Result<BidStream, BidError> {
Err(BidError::Unsupported("streaming not supported yet".to_string()))
}
}
```
### 5. FFI境界の非同期API（Phase 3で実装）
```c
// ChatGPT推奨のC ABI設計（Phase 3で実装予定）
// Future操作
extern "C" fn bid_future_poll(
handle: *mut c_void,
out_value: *mut BidValue,
out_is_ready: *mut bool
) -> BidStatus;
extern "C" fn bid_future_set_callback(
handle: *mut c_void,
callback: extern "C" fn(*mut c_void, BidValue, BidStatus),
user_data: *mut c_void
) -> BidStatus;
extern "C" fn bid_future_cancel(handle: *mut c_void) -> BidStatus;
extern "C" fn bid_future_free(handle: *mut c_void);
// Stream操作
extern "C" fn bid_stream_poll_next(
handle: *mut c_void,
out_item: *mut BidValue,
out_has_item: *mut bool,
out_is_closed: *mut bool
) -> BidStatus;
extern "C" fn bid_stream_set_callback(
handle: *mut c_void,
callback: extern "C" fn(*mut c_void, BidValue, bool, BidStatus),
user_data: *mut c_void
) -> BidStatus;
extern "C" fn bid_stream_close(handle: *mut c_void) -> BidStatus;
extern "C" fn bid_stream_free(handle: *mut c_void);
```
## 📋 修正された実装スケジュール
### Phase 1（1週間）- 同期のみ
```rust
// 実装するもの
- BidType基本型（Bool, I32, I64, F32, F64, String）
- MethodShape::Syncのみ
- DynamicLibraryコネクター
- Connection::invoke()のみ
// 実装しないもの
- 非同期型（Future/Stream） → 定義から削除済み
- MethodShape::Async/Streaming → unsupportedエラー
```
### Phase 2（2週間後）- 複合型
```rust
// 追加実装
- Array, List, Map, Option, Result型
- エラー処理の充実
- 複数プラグイン同時ロード
```
### Phase 3（1ヶ月後）- 非同期
```rust
// ハンドル方式で非同期追加
- BidFuture/BidStream実装
- FFI境界非同期API
- Rust async/await統合
- WasmComponent対応
```
## 🌟 ChatGPT先生の知恵のまとめ
1. **型と実行モデルの分離** - 値型は純粋に、実行形状は別定義
2. **FFI境界の現実性** - ハンドル＋API関数群で非同期表現
3. **WASM整合性** - Component Modelの流儀に準拠
4. **段階的実装** - unsupportedエラーでpanic回避
5. **将来拡張性** - Transport差異を抽象化で吸収
## ✅ この設計の利点
- **シンプル**: 型システムが明確（値型のみ）
- **拡張可能**: 実行モデルを後から追加可能
- **FFI現実的**: C ABIで実際に渡せる形
- **標準準拠**: WASM Component Modelと整合
- **実装しやすい**: 同期から始めて段階的に
---
**修正日**: 2025-08-17
**修正理由**: ChatGPT先生のアドバイス適用
**重要な変更**: Future/Stream削除、MethodShape導入

278
docs/development/roadmap/phases/phase-9/phase_9_75g_0_revised_type_first_approach.md Normal file
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@ -0,0 +1,278 @@
# Phase 9.75g-0 改訂版: 型定義ファースト戦略
## 🎯 基本方針：型は全部、実装は段階的
**ユーザーの賢い指摘**：構造体の定義を最初に全部やっておけば、ビルドは楽になる！
## 📦 Phase 1で定義する全ての型（実装は後でOK）
```rust
// src/bid/types.rs - 全ての型を最初に定義！
#[derive(Clone, Debug, PartialEq)]
pub enum BidType {
// === 基本型（Phase 1で実装） ===
Bool,
I32,
I64,
F32,
F64,
String, // (ptr: usize, len: usize)
Bytes, // (ptr: usize, len: usize)
// === 複合型（定義だけ、実装はPhase 2） ===
Array(Box<BidType>), // 配列
List(Box<BidType>), // 可変長リスト
Map(Box<BidType>, Box<BidType>), // キーバリューマップ
Tuple(Vec<BidType>), // タプル
Record(Vec<(String, BidType)>), // 名前付きフィールド
Variant(Vec<(String, Option<BidType>)>), // 列挙型
// === 特殊型（定義だけ、実装はPhase 2） ===
Option(Box<BidType>), // null許容
Result(Box<BidType>, Box<BidType>), // エラー型
Handle(String), // 不透明ハンドル
Void, // 戻り値なし
// === 非同期型（定義だけ、実装はPhase 3） ===
Future(Box<BidType>), // 非同期結果
Stream(Box<BidType>), // ストリーム
// === 拡張用（定義だけ） ===
Opaque(String), // 不透明型
Extension(String, Box<dyn std::any::Any + Send + Sync>), // 拡張用
}
// Transport層も全部定義（実装は段階的）
#[derive(Clone, Debug)]
pub enum TransportType {
// Phase 1で実装
DynamicLibrary,
// Phase 2で実装（定義だけ先に）
Grpc,
Rest,
WebSocket,
// Phase 3で実装（定義だけ先に）
WasmComponent,
PythonBridge,
// Phase 4で実装（定義だけ先に）
P2P, // NyaMesh統合
Quantum, // 量子コンピュータ（夢）
}
// Effect定義も完全版
#[derive(Clone, Debug, PartialEq)]
pub enum Effect {
Pure, // 副作用なし
Mut, // 状態変更
Io, // I/O操作
Control, // 制御フロー
// 将来の拡張（定義だけ）
Async, // 非同期
Parallel, // 並列実行可
Network, // ネットワーク
Gpu, // GPU使用
}
// エラー型も完全定義
#[derive(Debug, thiserror::Error)]
pub enum BidError {
// Phase 1で実装
#[error("Transport error: {0}")]
Transport(String),
#[error("Type mismatch: expected {expected}, got {actual}")]
TypeMismatch { expected: String, actual: String },
// Phase 2で実装（定義だけ先に）
#[error("Network error: {0}")]
Network(String),
#[error("Serialization error: {0}")]
Serialization(String),
// Phase 3で実装（定義だけ先に）
#[error("Async error: {0}")]
Async(String),
#[error("Language bridge error: {0}")]
LanguageBridge(String),
// エラーカテゴリ（完全定義）
#[error("{category} error: {message}")]
Categorized {
category: ErrorCategory,
message: String,
retryable: bool,
details: Option<serde_json::Value>,
},
}
#[derive(Debug, Clone)]
pub enum ErrorCategory {
Invalid,
NotFound,
Conflict,
Unavailable,
Timeout,
Cancelled,
Internal,
Permission,
Resource,
// 将来の拡張
Quantum,
}
// UniversalConnectorも完全インターフェース
pub trait UniversalConnector: Send + Sync {
fn connect(&self, bid: &BidDefinition) -> Result<Box<dyn Connection>, BidError>;
fn supported_transport(&self) -> TransportType;
// Phase 2で実装（デフォルト実装で逃げる）
fn handshake(&self) -> Result<HandshakeInfo, BidError> {
Ok(HandshakeInfo::default())
}
fn describe(&self) -> Result<Vec<InterfaceDescription>, BidError> {
Ok(vec![])
}
// Phase 3で実装
fn async_connect(&self, bid: &BidDefinition) -> Result<Box<dyn AsyncConnection>, BidError> {
unimplemented!("Async not supported yet")
}
}
// Connection trait も完全版
pub trait Connection: Send + Sync {
// Phase 1で実装
fn invoke(&self, method: &str, args: &[BidValue]) -> Result<BidValue, BidError>;
// Phase 2で実装（デフォルト実装）
fn invoke_async(&self, method: &str, args: &[BidValue]) -> Result<FutureHandle, BidError> {
unimplemented!("Async not supported")
}
fn stream(&self, method: &str, args: &[BidValue]) -> Result<StreamHandle, BidError> {
unimplemented!("Streaming not supported")
}
// Phase 3で実装
fn batch(&self, calls: Vec<(String, Vec<BidValue>)>) -> Result<Vec<BidValue>, BidError> {
unimplemented!("Batch not supported")
}
}
// 実装用のマクロ（Phase 1では基本型のみ実装）
impl BidType {
pub fn to_wasm_types(&self) -> Vec<WasmType> {
match self {
// Phase 1: これらは実装
BidType::Bool => vec![WasmType::I32],
BidType::I32 => vec![WasmType::I32],
BidType::I64 => vec![WasmType::I64],
BidType::F32 => vec![WasmType::F32],
BidType::F64 => vec![WasmType::F64],
BidType::String => vec![WasmType::I32, WasmType::I32],
// Phase 2以降: とりあえずpanic
_ => unimplemented!("Type {:?} not implemented yet", self),
}
}
}
```
## 🎯 この戦略のメリット
1. **ビルドエラーなし** - 型は全部あるのでコンパイル通る
2. **API安定** - 最初から完全なAPIが見える
3. **段階的実装** - `unimplemented!()` から順次実装
4. **将来の拡張が楽** - 構造体変更不要
## 📅 実装スケジュール
### Phase 1（1週間）
```rust
// 実装するもの
- 基本型（Bool, I32, I64, F32, F64, String）
- DynamicLibraryコネクター
- 同期invoke()のみ
- Linux x86-64のみ
// 実装しないもの（unimplemented!）
- 複合型（Array, Map等）
- 非同期処理
- ネットワーク
```
### Phase 2（2週間後）
```rust
// 追加実装
- Array, List, Map型
- Option, Result型
- エラー処理の充実
```
### Phase 3（1ヶ月後）
```rust
// 非同期対応
- Future, Stream型
- async_connect, invoke_async
- WasmComponent対応
```
### Phase 4（将来）
```rust
// 拡張機能
- P2P（NyaMesh統合）
- 量子コンピュータ（？）
```
## 📝 実装例（Phase 1）
```rust
// src/bid/connectors/dynamic_library.rs
impl UniversalConnector for DynamicLibraryConnector {
fn connect(&self, bid: &BidDefinition) -> Result<Box<dyn Connection>, BidError> {
// Phase 1: 実装する
let lib = unsafe { libloading::Library::new(&bid.transport.location)? };
Ok(Box::new(DynamicLibraryConnection { lib }))
}
fn supported_transport(&self) -> TransportType {
TransportType::DynamicLibrary
}
// Phase 2以降: デフォルト実装のまま
}
impl Connection for DynamicLibraryConnection {
fn invoke(&self, method: &str, args: &[BidValue]) -> Result<BidValue, BidError> {
// Phase 1: 基本型のみ実装
match args[0] {
BidValue::I32(n) => { /* 実装 */ },
BidValue::String(s) => { /* 実装 */ },
// Phase 2以降
BidValue::Array(_) => unimplemented!("Array not supported yet"),
BidValue::Future(_) => unimplemented!("Future not supported yet"),
}
}
}
```
## ✨ まとめ
**構造体は最初に全部定義、実装は段階的に** - これでビルドエラーなしで、APIも安定！
ユーザーの「深く考えて」の結果：この方が絶対に楽です。将来Array型を追加するときも、構造体はもうあるので実装を書くだけ！
---
**改訂日**: 2025-08-17
**改訂理由**: 型定義ファースト戦略の採用

176
docs/development/roadmap/phases/phase-9/phase_9_75g_0_simplified_bid_ffi_implementation.md Normal file
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@ -0,0 +1,176 @@
# Phase 9.75g-0: 簡素化BID-FFI実装計画
## 🎯 目的
FFI ABI v0準拠の**シンプルで動く**プラグインシステムを1週間で実装する。
## 🌟 設計方針：シンプル第一
### 複雑さの回避
- ❌ 過度な抽象化（gRPC/REST/P2P等は後回し）
- ❌ 完璧な型システム（必要最小限から開始）
- ✅ **動くものを最速で作る**
- ✅ **拡張可能な基盤を作る**
### 技術的決定事項
```rust
// 1. ポインタとアライメント（AIレビュー反映）
pub type Ptr = usize; // プラットフォーム依存
pub const ALIGNMENT: usize = 8; // 8バイト境界
// 2. 最小限の型セット
pub enum BidType {
// 基本型（必須）
Bool,
I32,
I64,
F32,
F64,
String, // (ptr: usize, len: usize)
// 早期追加（ChatGPT推奨）
Option(Box<BidType>),
Result(Box<BidType>, Box<BidType>),
// Phase 2以降
// Array, Map, Future等
}
// 3. シンプルなBoxヘッダー（大きくてもOK）
#[repr(C, align(8))]
pub struct BoxHeader {
magic: u32, // "NYBX" (0x5859424E)
version: u16, // 1
_pad: u16, // アライメント用
type_id: u32,
ref_count: u32, // 非atomic（Phase 1）
}
// 4. 単一エントリーポイント（ChatGPT推奨）
#[no_mangle]
extern "C" fn nyash_plugin_invoke(
method_id: u32,
args_ptr: *const u8,
args_len: usize,
result_ptr: *mut u8,
result_len: *mut usize,
) -> i32 { // 0=成功, 非0=エラー
// 実装
}
```
## 📋 1週間の実装計画
### Day 1: 基礎定義
- [ ] `src/bid/types.rs` - 最小型システム
- [ ] `src/bid/header.rs` - Boxヘッダー定義
- [ ] テスト: アライメント検証
### Day 2: プラグインローダー
- [ ] `src/bid/loader.rs` - dlopen/dlsym
- [ ] 最小限のサンプルプラグイン（加算関数）
- [ ] テスト: ロード成功/失敗
### Day 3: 文字列処理
- [ ] UTF-8文字列の受け渡し実装
- [ ] 所有権ルール明文化
- [ ] テスト: 日本語/絵文字/空文字列
### Day 4: 統合実装
- [ ] FileBoxの最小実装（open/read/close）
- [ ] インタープリターとの接続
- [ ] テスト: ファイル操作e2e
### Day 5: エラー処理
- [ ] エラーコード体系
- [ ] Option/Result型の実装
- [ ] テスト: 各種エラーケース
### Day 6-7: ドキュメント・仕上げ
- [ ] 使い方ドキュメント
- [ ] Linux x86-64でのCI設定
- [ ] 予備日（問題対応）
## 🛠️ 実装の簡素化ポイント
### 1. Transport層の簡素化
```rust
// Phase 1: これだけ！
pub enum Transport {
DynamicLibrary(PathBuf),
}
// 将来の拡張を予約（実装しない）
// Grpc(String),
// Rest(Url),
// P2P(PeerId),
```
### 2. 所有権の単純ルール
```rust
// 入力: 呼び出し側が所有（借用）
// 出力: プラグインがallocate、呼び出し側がfree
extern "C" {
fn nyash_alloc(size: usize) -> *mut u8;
fn nyash_free(ptr: *mut u8);
}
```
### 3. バージョニングの簡素化
```yaml
# BID定義（最小限）
version: 1
plugin:
name: nyash-file
version: "0.1.0"
methods:
- id: 1
name: open
params: [string, string]
returns: i32
```
## ✅ 成功基準
### 必須
- [ ] Linux x86-64で動作
- [ ] FileBoxプラグインが動く
- [ ] 文字列の受け渡しが正しい
- [ ] メモリリークなし
### あれば良い
- [ ] Windows対応の準備
- [ ] 性能測定
- [ ] 複数プラグイン同時ロード
## 🚀 この設計の利点
1. **シンプル**: 必要最小限の機能のみ
2. **実用的**: 1週間で確実に動く
3. **拡張可能**: 将来の機能追加が容易
4. **保守可能**: Rust中級者が理解できる
## ⚠️ 意図的に省略したもの
- vtable（動的ディスパッチ）
- 非同期処理
- ネットワーク対応
- 複雑な型（Array, Map等）
- マルチスレッド対応
これらは**動くものができてから**Phase 2以降で追加します。
## 📝 まとめ
「structが大きくても問題ない」というユーザーの言葉通り、Boxヘッダーは拡張性を考慮して余裕を持たせています。複雑さを避けつつ、確実に動くものを作ることに集中します。
**キーワード**: Simple, Practical, Extensible
---
**作成日**: 2025-08-17
**優先度**: 🔥 最高（Phase 9.75g-1の前提）
**期間**: 1週間
**ターゲット**: Linux x86-64

352
docs/development/roadmap/phases/phase-9/phase_9_75g_bid_ffi_abi_alignment.md Normal file
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@ -0,0 +1,352 @@
# Phase 9.75g-0: BID-FFI ABI v0 統合仕様
## 🎯 概要
**目的**: BID（Box Interface Definition）をFFI ABI v0仕様に準拠させ、シンプルで実用的な実装を実現する
**背景**:
- FFI ABI v0は既に確立された明確な仕様
- BID Phase 9.75gは野心的だが過度に複雑
- 両者の良い部分を統合し、段階的実装を可能にする
**期間**: 1週間（Phase 9.75g-1の前に実施）
## 📊 FFI ABI v0とBIDの差異分析
### 型システムの比較
| 項目 | FFI ABI v0 | BID (現在) | 統合案 |
|------|------------|------------|---------|
| 整数型 | i32, i64 | i64のみ | **i32, i64** |
| 浮動小数点 | f32, f64 | f64のみ | **f32, f64** |
| 文字列 | (ptr:i32, len:i32) | string（曖昧） | **string: (ptr:i32, len:i32)** |
| 配列 | array(T): (ptr, len) | 将来拡張 | **array(T): (ptr:i32, len:i32)** |
| 真偽値 | i32 (0/1) | bool | **bool: i32表現** |
| ハンドル | boxref: i32 | handle(String) | **handle: i32** |
### メモリモデルの統一
```rust
// FFI ABI v0準拠のメモリレイアウト
pub struct MemoryLayout {
// ポインタサイズ: WASM MVPは32ビット
pointer_size: 32,
// アライメント: 4バイト推奨
alignment: 4,
// エンディアン: リトルエンディアン
endianness: LittleEndian,
// 文字列: UTF-8、NUL終端不要
string_encoding: UTF8,
}
```
## 🛠️ 実装計画
### Phase 9.75g-0: FFI ABI v0準拠（新規・1週間）
#### Day 1-2: 型システム統合
```rust
// src/bid/types.rs - FFI ABI v0準拠版
#[derive(Clone, Debug, PartialEq)]
pub enum BidType {
// === 基本型（FFI ABI v0準拠） ===
Bool, // i32 (0=false, 1=true)
I32, // 32ビット符号付き整数
I64, // 64ビット符号付き整数
F32, // IEEE 754 単精度
F64, // IEEE 754 倍精度
// === 複合型 ===
String, // UTF-8 (ptr:i32, len:i32)
Bytes, // バイナリ (ptr:i32, len:i32)
Array(Box<BidType>), // 配列 (ptr:i32, len:i32)
// === 特殊型 ===
Handle(String), // 不透明ハンドル（i32）
Void, // 戻り値なし
// === Phase 2以降 ===
List(Box<BidType>),
Map(Box<BidType>, Box<BidType>),
Optional(Box<BidType>),
Result(Box<BidType>, Box<BidType>),
}
impl BidType {
/// FFI ABI v0でのWASM表現を返す
pub fn to_wasm_types(&self) -> Vec<WasmType> {
match self {
BidType::Bool => vec![WasmType::I32],
BidType::I32 => vec![WasmType::I32],
BidType::I64 => vec![WasmType::I64],
BidType::F32 => vec![WasmType::F32],
BidType::F64 => vec![WasmType::F64],
BidType::String => vec![WasmType::I32, WasmType::I32], // ptr, len
BidType::Bytes => vec![WasmType::I32, WasmType::I32], // ptr, len
BidType::Array(_) => vec![WasmType::I32, WasmType::I32], // ptr, len
BidType::Handle(_) => vec![WasmType::I32],
BidType::Void => vec![],
_ => panic!("Phase 2型は未実装"),
}
}
/// MirTypeとの相互変換
pub fn from_mir_type(mir_type: &MirType) -> Self {
match mir_type {
MirType::Integer => BidType::I64, // Nyashのデフォルト
MirType::Float => BidType::F64, // Nyashのデフォルト
MirType::String => BidType::String,
MirType::Bool => BidType::Bool,
MirType::Box(name) => BidType::Handle(name.clone()),
_ => panic!("未対応のMirType: {:?}", mir_type),
}
}
}
```
#### Day 3: Effect System統合
```rust
// src/bid/effects.rs - FFI ABI v0準拠
#[derive(Clone, Debug, PartialEq)]
pub enum Effect {
/// 純粋関数：再順序化可能、メモ化可能
Pure,
/// 可変状態：同一リソースへの操作順序を保持
Mut,
/// I/O操作：プログラム順序を厳密に保持
Io,
/// 制御フロー：CFGに影響（break, continue, return等）
Control,
}
impl Effect {
/// MIR EffectMaskとの変換
pub fn to_mir_effects(&self) -> EffectMask {
match self {
Effect::Pure => EffectMask::empty(),
Effect::Mut => EffectMask::MUT,
Effect::Io => EffectMask::IO,
Effect::Control => EffectMask::CONTROL,
}
}
}
```
#### Day 4: Box Layout標準化
```rust
// src/bid/layout.rs - FFI ABI v0準拠のBoxレイアウト
#[repr(C)]
pub struct BoxHeader {
type_id: i32, // Box型識別子
ref_count: i32, // 参照カウント（Arc実装用）
field_count: i32, // フィールド数
}
#[repr(C)]
pub struct StringBoxLayout {
header: BoxHeader,
data_ptr: i32, // UTF-8データへのポインタ
length: i32, // 文字列長（バイト数）
}
// レイアウト検証関数
pub fn validate_alignment(ptr: *const u8) -> bool {
(ptr as usize) % 4 == 0 // 4バイトアライメント
}
```
#### Day 5: BID YAML仕様の調整
```yaml
# FFI ABI v0準拠のBID定義
version: 0 # FFI ABI v0準拠を明示
# メモリモデル宣言（オプション、デフォルトはFFI ABI v0）
memory:
pointer_size: 32
alignment: 4
endianness: little
# トランスポート層（Phase 1はシンプルに）
transport:
type: dynamic_library
location: ./libnyash_file.so
# 将来の拡張を予約
future_transports: [grpc, rest, wasm, python_bridge]
interfaces:
- namespace: nyash
name: file
version: "1.0.0"
# 型定義（FFI ABI v0準拠）
types:
- name: FileHandle
type: handle
methods:
- name: open
params:
- { name: path, type: string } # (ptr:i32, len:i32)
- { name: mode, type: string } # (ptr:i32, len:i32)
returns: { type: FileHandle } # i32
effect: io
- name: read
params:
- { name: handle, type: FileHandle } # i32
- { name: size, type: i32 } # 32ビット整数
returns: { type: bytes } # (ptr:i32, len:i32)
effect: io
- name: write
params:
- { name: handle, type: FileHandle } # i32
- { name: data, type: bytes } # (ptr:i32, len:i32)
returns: { type: i32 } # 書き込みバイト数
effect: io
- name: close
params:
- { name: handle, type: FileHandle } # i32
returns: { type: void }
effect: io
```
### Phase 9.75g-1: 調整版実装（1週間）
#### 簡素化されたUniversalConnector
```rust
// src/bid/connector.rs - シンプル版
pub trait UniversalConnector: Send + Sync {
/// Phase 1: dynamic_libraryのみサポート
fn connect(&self, bid: &BidDefinition) -> Result<Box<dyn Connection>, BidError>;
fn supported_transport(&self) -> TransportType {
TransportType::DynamicLibrary // Phase 1固定
}
}
// 将来の拡張ポイントを明示
#[derive(Debug, Clone)]
pub enum TransportType {
DynamicLibrary, // Phase 1
#[allow(dead_code)]
Grpc, // Phase 2
#[allow(dead_code)]
Rest, // Phase 2
#[allow(dead_code)]
WasmComponent, // Phase 3
#[allow(dead_code)]
PythonBridge, // Phase 3
}
```
#### C ABI関数シグネチャ生成
```rust
// src/bid/codegen/c_abi.rs
impl Method {
/// FFI ABI v0準拠のC関数シグネチャを生成
pub fn to_c_signature(&self) -> String {
let mut params = Vec::new();
for param in &self.params {
match &param.param_type {
BidType::String => {
params.push(format!("const char* {}_ptr", param.name));
params.push(format!("int32_t {}_len", param.name));
}
BidType::Array(_) => {
params.push(format!("const void* {}_ptr", param.name));
params.push(format!("int32_t {}_len", param.name));
}
BidType::I32 => params.push(format!("int32_t {}", param.name)),
BidType::I64 => params.push(format!("int64_t {}", param.name)),
BidType::F32 => params.push(format!("float {}", param.name)),
BidType::F64 => params.push(format!("double {}", param.name)),
BidType::Bool => params.push(format!("int32_t {}", param.name)),
BidType::Handle(_) => params.push(format!("int32_t {}", param.name)),
_ => panic!("未対応の型"),
}
}
let return_type = match &self.returns {
Some(BidType::Void) | None => "void",
Some(BidType::I32) => "int32_t",
Some(BidType::I64) => "int64_t",
Some(BidType::F32) => "float",
Some(BidType::F64) => "double",
Some(BidType::Handle(_)) => "int32_t",
_ => panic!("複合戻り値は未対応"),
};
format!("{} nyash_{}({})", return_type, self.name, params.join(", "))
}
}
```
## 📊 成功基準
### Phase 9.75g-0完了時
- [ ] FFI ABI v0の全型をBidTypeでサポート
- [ ] メモリレイアウトの明確な定義
- [ ] Effect systemの4種類実装
- [ ] Box layout標準の確立
- [ ] C ABI関数シグネチャの自動生成
### 互換性保証
- [ ] 既存のFileBoxがFFI ABI v0準拠で動作
- [ ] WASM/VM/LLVMすべてで同じ型表現
- [ ] 文字列の(ptr, len)表現が統一
## 🔧 実装上の注意点
### 1. 後方互換性の維持
```rust
// 既存のBID定義も動作するように
if bid.version == 0 {
// FFI ABI v0準拠モード
} else {
// 将来の拡張モード
}
```
### 2. エラーメッセージの改善
```rust
// 型不一致時の親切なエラー
BidError::TypeMismatch {
expected: "string (ptr:i32, len:i32)",
actual: "string (単一値)",
hint: "FFI ABI v0では文字列は(ptr, len)ペアで渡す必要があります",
}
```
### 3. デバッグ支援
```rust
// BID定義の検証ツール
nyash-bid validate --ffi-abi-v0 file.bid.yaml
```
## 🎯 期待される成果
1. **明確な仕様**: FFI ABI v0準拠で曖昧さを排除
2. **実装の簡素化**: 複雑なvtableを後回しにして基本に集中
3. **相互運用性**: WASM/VM/LLVM/ネイティブで統一的な型表現
4. **段階的拡張**: 基礎が固まってから高度な機能を追加
---
**作成日**: 2025-08-17
**作成者**: Claude
**優先度**: 🔥 最高（Phase 9.75g-1の前提条件）

666
docs/development/roadmap/phases/phase-9/phase_9_75g_bid_integration_architecture.md Normal file
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@ -0,0 +1,666 @@
# Phase 9.75g: BID統合プラグインアーキテクチャ実装計画
## 🎯 概要
**目的**: ビルトインBox動的ライブラリ化とBID（Box Interface Definition）統合により、全バックエンド（インタープリター/VM/WASM/AOT）で統一的に使えるプラグインシステムを構築する。
**期間**: 2週間（段階的実装）
**優先度**: 🔥 最高（VM性能改善の基盤にもなる）
## 🌟 設計哲学（AI大会議の結論を反映）
### 二層化アーキテクチャ
```
┌─────────────────────────────────────────┐
│ Nyashコード（不変） │
├─────────────────────────────────────────┤
│ BID層（インターフェース定義） │
│ - 型定義、メソッドシグネチャ │
│ - エフェクト、エラー仕様 │
├─────────────────────────────────────────┤
│ Connector層（実装・トランスポート） │
│ - DynamicLibrary (.so/.dll) │
│ - REST/gRPC（将来） │
│ - Language Bridge（将来） │
└─────────────────────────────────────────┘
```
### 設計原則
1. **段階的実装**: 完璧を求めず、動くものから始める
2. **最小型集合**: i64, f64, string, bool, handle から開始
3. **コード生成**: 手書きコードを最小化、型安全性確保
4. **粗粒度API**: tight loopを避ける設計指針
## 📋 実装フェーズ
### ✅ Phase 9.75g-0: プロトタイプ実装（Day 1-5 完了！）
#### 実装完了項目（2025-08-18）
1. **仕様策定完了**
- birth/finiライフサイクル管理追加
- メモリ所有権ルール明確化
- プラグインが自らBox名を宣言する設計
2. **基盤実装（Step 1-3）**
- ✅ FileBoxプラグイン（293KB .so、6メソッド実装）
- ✅ nyash.toml設定ファイル
- ✅ plugin-tester診断ツール（汎用設計）
3. **重要な設計原則達成**
- Box名非決め打ち（プラグインが宣言）
- 汎用的設計（任意のプラグインに対応）
- birth/finiライフサイクル実装
#### 実装詳細
##### FileBoxプラグイン（plugins/nyash-filebox-plugin/）
```rust
// 4つのFFI関数エクスポート
#[no_mangle] pub extern "C" fn nyash_plugin_abi() -> i32 { 1 }
#[no_mangle] pub extern "C" fn nyash_plugin_init(host: *const NyashHostVtable, info: *mut NyashPluginInfo) -> i32
#[no_mangle] pub extern "C" fn nyash_plugin_invoke(method_id: u32, args: *const u8, result: *mut u8) -> i32
#[no_mangle] pub extern "C" fn nyash_plugin_shutdown()
// 自己宣言型設計
static TYPE_NAME: &[u8] = b"FileBox\0";
(*info).type_id = 6; // FileBoxのID
(*info).type_name = TYPE_NAME.as_ptr() as *const c_char;
```
##### plugin-tester診断ツール（tools/plugin-tester/）
```rust
// 汎用的設計 - Box名を決め打ちしない
let box_name = if plugin_info.type_name.is_null() {
"<unknown>".to_string()
} else {
CStr::from_ptr(plugin_info.type_name).to_string_lossy().to_string()
};
// 診断出力
println!("Plugin Information:");
println!(" Box Type: {} (ID: {})", box_name, plugin_info.type_id);
println!(" Methods: {}", plugin_info.method_count);
```
##### 実行結果
```
$ cargo run -- ../../plugins/nyash-filebox-plugin/target/debug/libnyash_filebox_plugin.so
Plugin loaded successfully!
Plugin Information:
Box Type: FileBox (ID: 6)
Methods: 6
- birth [ID: 0, Sig: 0xBEEFCAFE] (constructor)
- open [ID: 1, Sig: 0x12345678]
- read [ID: 2, Sig: 0x87654321]
- write [ID: 3, Sig: 0x11223344]
- close [ID: 4, Sig: 0xABCDEF00]
- fini [ID: 4294967295, Sig: 0xDEADBEEF] (destructor)
```
### 🎯 Phase 9.75g-1: Nyash統合実装（Step 4 - 段階的アプローチ）
実際のplugin-tester成功実装を基に、以下の順序でNyashに統合：
#### Step 4.1: TLVエンコード/デコード実装（src/bid/tlv.rs）
```rust
// プラグインとの通信プロトコル基盤
// plugin-testerで検証済みの仕様を実装
pub struct BidTLV {
pub version: u8,
pub flags: u8,
pub argc: u16,
pub entries: Vec<TLVEntry>,
}
pub struct TLVEntry {
pub type_id: u8,
pub reserved: u8,
pub length: u16,
pub data: Vec<u8>,
}
// エンコード/デコード実装
impl BidTLV {
pub fn encode_string(s: &str) -> TLVEntry {
TLVEntry {
type_id: 0x03, // STRING
reserved: 0,
length: s.len() as u16,
data: s.as_bytes().to_vec(),
}
}
pub fn decode_string(entry: &TLVEntry) -> Result<String, BidError> {
String::from_utf8(entry.data.clone())
.map_err(|_| BidError::InvalidEncoding)
}
}
```
#### Step 4.2: プラグインローダー実装（src/bid/loader.rs）
```rust
// plugin-testerの成功部分を移植
// nyash.tomlパーサー（簡易版）
pub struct PluginLoader {
plugins: HashMap<String, Arc<Plugin>>,
}
struct Plugin {
library: Library,
info: NyashPluginInfo,
invoke_fn: unsafe extern "C" fn(u32, *const u8, *mut u8) -> i32,
}
impl PluginLoader {
pub fn load_from_config(config_path: &str) -> Result<Self, BidError> {
// nyash.tomlを読み込み
let config = parse_nyash_toml(config_path)?;
// 各プラグインをロード
for (box_name, plugin_name) in config.plugins {
self.load_plugin(&box_name, &plugin_name)?;
}
Ok(self)
}
}
```
#### Step 4.3: BoxFactoryRegistry実装（src/bid/registry.rs）
```rust
// ビルトイン vs プラグインの透過的切り替え
// new FileBox()時の動的ディスパッチ
pub struct BoxFactoryRegistry {
builtin_factories: HashMap<String, BoxFactory>,
plugin_factories: HashMap<String, PluginBoxFactory>,
}
impl BoxFactoryRegistry {
pub fn create_box(&self, box_name: &str, args: Vec<BidValue>)
-> Result<Box<dyn NyashBox>, BidError>
{
// プラグイン優先で検索
if let Some(plugin_factory) = self.plugin_factories.get(box_name) {
return plugin_factory.create(args);
}
// ビルトインにフォールバック
if let Some(builtin_factory) = self.builtin_factories.get(box_name) {
return builtin_factory.create(args);
}
Err(BidError::BoxTypeNotFound(box_name.to_string()))
}
}
```
#### Step 4.4: PluginBoxプロキシ実装（src/bid/plugin_box.rs）
```rust
// NyashBoxトレイト実装
// Dropトレイトでfini()呼び出し保証
pub struct PluginBox {
plugin: Arc<Plugin>,
handle: BidHandle,
}
impl NyashBox for PluginBox {
fn type_name(&self) -> &'static str {
// プラグインから取得した名前を返す
&self.plugin.info.type_name
}
fn invoke_method(&self, method: &str, args: Vec<BidValue>)
-> Result<BidValue, BidError>
{
// TLVエンコード → FFI呼び出し → TLVデコード
let tlv_args = encode_to_tlv(args)?;
let mut result_buf = vec![0u8; 4096];
let status = unsafe {
(self.plugin.invoke_fn)(
method_id,
tlv_args.as_ptr(),
result_buf.as_mut_ptr()
)
};
if status == 0 {
decode_from_tlv(&result_buf)
} else {
Err(BidError::PluginError(status))
}
}
}
impl Drop for PluginBox {
fn drop(&mut self) {
// fini()メソッドを呼び出してリソース解放
let _ = self.invoke_method("fini", vec![]);
}
}
```
### Phase 9.75g-2: C ABI動的ライブラリConnector（3日）
#### 2.1 DynamicLibraryConnector実装（Day 3）
```rust
// src/bid/connectors/dynamic_library.rs
pub struct DynamicLibraryConnector {
library_cache: Mutex<HashMap<String, Arc<Library>>>,
}
impl UniversalConnector for DynamicLibraryConnector {
fn connect(&self, bid: &BidDefinition) -> Result<Box<dyn Connection>, BidError> {
let path = &bid.transport.location;
// ライブラリをロード
let library = unsafe {
Library::new(path)
.map_err(|e| BidError::Transport(format!("Failed to load {}: {}", path, e)))?
};
// バージョンチェック
let version_fn: Symbol<unsafe extern "C" fn() -> u32> = unsafe {
library.get(b"nyash_bid_version\0")?
};
let version = unsafe { version_fn() };
if version != bid.version {
return Err(BidError::Transport(format!(
"Version mismatch: expected {}, got {}",
bid.version, version
)));
}
Ok(Box::new(DynamicLibraryConnection {
library: Arc::new(library),
bid: bid.clone(),
}))
}
}
```
#### 2.2 高速vtableパス（Day 4）
```rust
// src/bid/vtable.rs
#[repr(C)]
pub struct InterfaceVTable {
pub version: u32,
pub interface_id: [u8; 16], // UUID
pub method_count: u32,
pub methods: *const MethodEntry,
}
#[repr(C)]
pub struct MethodEntry {
pub name: *const c_char,
pub function: *const c_void,
pub param_count: u32,
pub param_types: *const BidTypeId,
pub return_type: BidTypeId,
}
// 使用例（FileBox）
impl DynamicLibraryConnection {
fn get_vtable(&self, interface: &str) -> Option<InterfaceVTable> {
// シンボル名: nyash_{interface}_vtable
let symbol_name = format!("nyash_{}_vtable\0", interface);
let vtable_ptr: Symbol<*const InterfaceVTable> = unsafe {
self.library.get(symbol_name.as_bytes()).ok()?
};
Some(unsafe { (*vtable_ptr).clone() })
}
}
```
#### 2.3 FileBoxプラグイン移植（Day 5）
```rust
// plugins/nyash-file/src/lib.rs
use nyash_bid::*;
// C ABI関数
#[no_mangle]
pub extern "C" fn nyash_bid_version() -> u32 {
1
}
#[no_mangle]
pub static NYASH_FILE_VTABLE: InterfaceVTable = InterfaceVTable {
version: 1,
interface_id: *b"nyash.file.v1.0\0",
method_count: 4,
methods: &FILE_METHODS as *const _,
};
static FILE_METHODS: [MethodEntry; 4] = [
MethodEntry {
name: b"open\0" as *const _ as *const c_char,
function: nyash_file_open as *const _,
param_count: 2,
param_types: &[BidTypeId::String, BidTypeId::String] as *const _,
return_type: BidTypeId::Handle,
},
// read, write, close...
];
// 実装
#[no_mangle]
pub extern "C" fn nyash_file_open(
path: *const c_char,
mode: *const c_char,
) -> *mut FileHandle {
// 既存のFileBox実装を再利用
}
```
### Phase 9.75g-3: インタープリター統合（2日）
#### 3.1 BIDローダー統合（Day 6）
```rust
// src/interpreter/bid_loader.rs
pub struct BidPluginLoader {
connectors: HashMap<TransportType, Box<dyn UniversalConnector>>,
connections: HashMap<String, Box<dyn Connection>>,
}
impl BidPluginLoader {
pub fn new() -> Self {
let mut connectors = HashMap::new();
// Phase 1: 動的ライブラリのみ
connectors.insert(
TransportType::DynamicLibrary,
Box::new(DynamicLibraryConnector::new()),
);
Self {
connectors,
connections: HashMap::new(),
}
}
pub fn load_bid(&mut self, yaml_path: &str) -> Result<(), BidError> {
let content = fs::read_to_string(yaml_path)?;
let bid = parse_bid(&content)?;
// 適切なコネクターを選択
let connector = self.connectors
.get(&bid.transport.transport_type)
.ok_or_else(|| BidError::Transport(
format!("Unsupported transport: {:?}", bid.transport.transport_type)
))?;
// 接続を確立
let connection = connector.connect(&bid)?;
// インターフェースごとに登録
for interface in &bid.interfaces {
let key = format!("{}.{}", interface.namespace, interface.name);
self.connections.insert(key, connection.clone());
}
Ok(())
}
}
```
#### 3.2 既存コードとの互換性層（Day 7）
```rust
// src/interpreter/objects.rs の修正
impl NyashInterpreter {
fn execute_new(&mut self, class: &str, args: Vec<Box<dyn NyashBox>>)
-> Result<Box<dyn NyashBox>, RuntimeError>
{
// 既存のビルトインBox処理
if is_builtin_box(class) {
// 従来の処理...
}
// BIDプラグインチェック
if let Some(connection) = self.bid_loader.get_connection(class) {
// BID経由で作成
let bid_args: Vec<BidValue> = args.iter()
.map(|arg| nyash_to_bid_value(arg))
.collect::<Result<_, _>>()?;
let result = connection.invoke(class, "new", &bid_args)?;
return Ok(bid_to_nyash_box(result)?);
}
// ユーザー定義Box
// 従来の処理...
}
}
```
### Phase 9.75g-4: MIR/VM統合（3日）
#### 4.1 ExternCall命令とBID統合（Day 8）
```rust
// src/mir/builder.rs の修正
impl MirBuilder {
fn build_method_call(&mut self, object: ASTNode, method: String, args: Vec<ASTNode>)
-> Result<ValueId, String>
{
// オブジェクトの型を解析
let obj_type = self.infer_type(&object)?;
// BIDプラグインメソッドかチェック
if let Some(bid_interface) = self.bid_registry.get_interface(&obj_type) {
// ExternCall命令を生成
let dst = self.value_gen.next();
self.emit_instruction(MirInstruction::ExternCall {
dst: Some(dst),
iface_name: bid_interface.name.clone(),
method_name: method,
args: arg_values,
effects: bid_interface.get_method_effects(&method),
})?;
return Ok(dst);
}
// 通常のBoxCall
// 従来の処理...
}
}
```
#### 4.2 VM実行時BID呼び出し（Day 9）
```rust
// src/backend/vm.rs の修正
impl VM {
fn execute_extern_call(&mut self,
dst: Option<ValueId>,
iface: &str,
method: &str,
args: &[ValueId],
effects: &EffectMask,
) -> Result<(), VMError> {
// BID接続を取得
let connection = self.bid_loader
.get_connection(iface)
.ok_or_else(|| VMError::InterfaceNotFound(iface.to_string()))?;
// 引数をBidValueに変換
let bid_args: Vec<BidValue> = args.iter()
.map(|id| self.vm_to_bid_value(*id))
.collect::<Result<_, _>>()?;
// 高速パスチェック（vtable利用可能か）
if let Some(vtable) = connection.get_vtable(iface) {
// 直接関数ポインタ呼び出し（最速）
let result = unsafe {
call_vtable_method(&vtable, method, &bid_args)?
};
if let Some(dst_id) = dst {
self.set_value(dst_id, bid_to_vm_value(result)?);
}
} else {
// 汎用invoke経路（リモート対応）
let result = connection.invoke(iface, method, &bid_args)?;
if let Some(dst_id) = dst {
self.set_value(dst_id, bid_to_vm_value(result)?);
}
}
Ok(())
}
}
```
### Phase 9.75g-5: コード生成ツール（2日）
#### 5.1 BIDからRustスタブ生成（Day 10）
```bash
# CLIツール
nyash-bid-gen --input file.bid.yaml --output src/generated/
```
生成されるコード例:
```rust
// src/generated/nyash_file.rs
pub struct FileBoxClient {
connection: Arc<dyn Connection>,
}
impl FileBoxClient {
pub fn open(&self, path: &str, mode: &str) -> Result<FileHandle, BidError> {
let args = vec![
BidValue::String(path.to_string()),
BidValue::String(mode.to_string()),
];
let result = self.connection.invoke("nyash.file", "open", &args)?;
match result {
BidValue::Handle(h) => Ok(FileHandle(h)),
_ => Err(BidError::TypeMismatch {
expected: "handle".to_string(),
actual: format!("{:?}", result),
}),
}
}
}
```
#### 5.2 プラグイン側スケルトン生成（Day 11）
```rust
// 生成されるプラグイン側のスケルトン
pub trait FileBoxImpl {
fn open(&self, path: &str, mode: &str) -> Result<FileHandle, FileError>;
fn read(&self, handle: &FileHandle, size: usize) -> Result<Vec<u8>, FileError>;
fn write(&self, handle: &FileHandle, data: &[u8]) -> Result<usize, FileError>;
fn close(&self, handle: FileHandle) -> Result<(), FileError>;
}
// C ABIラッパーも自動生成
#[no_mangle]
pub extern "C" fn nyash_file_open(
path: *const c_char,
mode: *const c_char,
) -> *mut c_void {
// 実装への橋渡し
}
```
## 📊 テスト計画
### 統合テスト（Day 12）
```nyash
// test_bid_integration.nyash
using nyashstd
// BIDプラグインのロード
bid.load("plugins/file.bid.yaml")
// 通常のNyashコードで使用（透過的）
local file = new FileBox("test.txt", "w")
file.write("Hello from BID!")
file.close()
// 性能測定
local timer = new TimerBox()
timer.start()
local i = 0
loop(i < 1000) {
local f = new FileBox("bench.txt", "r")
f.read(1024)
f.close()
i = i + 1
}
timer.stop()
console.log("1000 file operations: " + timer.elapsed() + "ms")
```
### ベンチマーク目標
- C ABI直接呼び出し: < 100ns オーバーヘッド
- 型変換コスト: < 50ns（基本型）
- メモリ効率: 既存実装と同等以下
## 🎯 成功基準
### Phase 9.75g完了時
- [ ] BIDパーサー・型システム・エラーモデル完成
- [ ] DynamicLibraryConnector完全動作
- [ ] FileBoxがBID経由で動作
- [ ] インタープリター/VM/WASMすべてで同じBIDが使える
- [ ] コード生成ツール基本機能
- [ ] 性能目標達成（< 100ns オーバーヘッド）
### 将来の拡張準備
- [ ] Transport抽象化の拡張ポイント確保
- [ ] ストリーミング/非同期の設計考慮
- [ ] セキュリティ拡張ポイント予約
## 🔧 実装の鍵
### 1. 段階的アプローチ
- 完璧を求めない
- 動くものから始める
- フィードバックを早く得る
### 2. 既存資産の活用
- FileBoxProxyの実装を再利用
- 既存のプラグインローダーと共存
### 3. 性能最優先
- C ABI高速パスを最初に実装
- 型変換を最小化
- ゼロコピーを目指す
### 4. 開発者体験
- コード生成で型安全性
- エラーメッセージの充実
- デバッグ支援機能
## 📅 マイルストーン
- **Week 1**: BID基盤 + C ABIコネクター + FileBox移植
- **Week 2**: インタープリター/VM統合 + コード生成 + テスト
## 🚀 期待される成果
1. **統一プラグインシステム**: 全バックエンドで同じプラグインが動く
2. **ビルド時間改善**: 動的ライブラリ化で2分→15秒
3. **将来の拡張性**: REST/gRPC/Python等への道筋
4. **VM性能改善の基盤**: BID経由のプロファイリング・最適化
---
**作成**: 2025-08-17
**作成者**: Claude (AI大会議の結論を統合)
**優先度**: 🔥 最高（VM性能改善の前提）

255
docs/development/roadmap/phases/phase-9/phase_9_77_wasm_emergency.md Normal file
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@ -0,0 +1,255 @@
# Phase 9.77: WASM緊急復旧 - 詳細実装計画
## 🎯 概要
BoxCall命令未実装により基本的なNyash機能がWASMで全停止している緊急事態を段階的に解決する。
## 🚨 現在の緊急問題
### 1. **BoxCall命令未実装** (最高優先度)
**症状**: 基本的なBox操作が全て使用不可
```nyash
// ❌ 全て実行不可
toString() // Box → 文字列変換
print() // 基本出力
equals() // 比較
clone() // 複製
```
**エラー詳細**:
```bash
❌ WASM compilation error: Unsupported instruction: BoxCall {
dst: Some(ValueId(6)),
box_val: ValueId(4),
method: "toString",
args: [],
effects: EffectMask(16)
}
```
**修正ファイル**: `src/backend/wasm/codegen.rs`
### 2. **wasmtimeバージョン互換性問題**
**症状**: AOT(.cwasm)ファイルが実行不可
```bash
Error: Module was compiled with incompatible Wasmtime version '18.0.4'
System wasmtime: 35.0.0
```
**原因**: Cargo.tomlとシステムwasmtimeの不一致
```toml
# Cargo.toml
wasmtime = "18.0" # ← 古いバージョン
# システム
wasmtime 35.0.0 # ← 新しいバージョン
```
### 3. **WASM出力バイナリエラー**
**症状**: WAT → WASM変換でUTF-8エラー
```bash
❌ Generated WASM is not valid UTF-8
```
**推測原因**: WAT生成またはwabt crate連携の問題
## 📋 詳細実装計画
### Phase 1: 緊急復旧 (1週間)
#### Task 1.1: BoxCall命令実装 (3-4日)
**ファイル**: `src/backend/wasm/codegen.rs`
**実装アプローチ**:
```rust
fn generate_box_call(&mut self, box_call: &BoxCall) -> Result<String> {
match box_call.method.as_str() {
"toString" => {
// Box → 文字列変換のWASM実装
self.generate_to_string_call(box_call)
}
"print" => {
// print関数のWASM実装
self.generate_print_call(box_call)
}
"equals" => {
// 比較処理のWASM実装
self.generate_equals_call(box_call)
}
"clone" => {
// クローン処理のWASM実装
self.generate_clone_call(box_call)
}
_ => Err(format!("Unsupported BoxCall method: {}", box_call.method))
}
}
fn generate_to_string_call(&mut self, box_call: &BoxCall) -> Result<String> {
// 1. Box型判定
// 2. 型に応じた文字列変換
// 3. StringBox作成・返却
Ok(format!(r#"
;; toString() implementation
(local.get ${})
(call $box_to_string)
(local.set ${})
"#,
self.get_value_local(box_call.box_val),
self.get_value_local(box_call.dst.unwrap())
))
}
```
**テストケース**:
```nyash
// test_boxcall_basic.nyash
local num = 42
local str = num.toString()
print(str)
print("Expected: 42")
```
#### Task 1.2: wasmtimeバージョン統一 (1日)
**修正**: `Cargo.toml`
```toml
# 変更前
wasmtime = "18.0"
# 変更後
wasmtime = "35.0.0"
```
**互換性確認**:
```bash
# システムバージョン確認
wasmtime --version
# Cargoバージョン確認
cargo tree | grep wasmtime
# 実行テスト
./target/release/nyash --aot test_simple.nyash
wasmtime --allow-precompiled test_simple.cwasm
```
#### Task 1.3: WASM出力エラー修正 (2日)
**対象**: `src/backend/wasm/codegen.rs` WAT生成部分
**デバッグ手順**:
1. WAT出力の文字エンコーディング確認
2. wabt crate APIの正しい使用方法確認
3. バイナリ変換パイプラインの検証
**修正例**:
```rust
// WAT → WASM変換の修正
fn wat_to_wasm(&self, wat_source: &str) -> Result<Vec<u8>> {
// UTF-8検証を追加
if !wat_source.is_ascii() {
return Err("WAT source contains non-ASCII characters".into());
}
// wabt crate使用方法の修正
let wasm_bytes = wabt::wat2wasm(wat_source.as_bytes())?;
Ok(wasm_bytes)
}
```
### Phase 2: 機能拡充 (1週間)
#### Task 2.1: RuntimeImports完全実装 (3日)
**ファイル**: `src/backend/wasm/runtime.rs`
**未実装機能**:
- Box メモリ管理 (malloc, free)
- 型キャスト・変換
- 配列・Map操作
- 例外ハンドリング
#### Task 2.2: メモリ管理改善 (2日)
**ファイル**: `src/backend/wasm/memory.rs`
**最適化項目**:
- Box ヘッダーサイズ最適化
- メモリレイアウト効率化
- 基本的なガベージコレクション
#### Task 2.3: 統合テスト・検証 (2日)
**テストスイート**:
```bash
# 基本機能テスト
./target/release/nyash --compile-wasm test_boxcall.nyash
./target/release/nyash --compile-wasm test_basic_io.nyash
# AOTテスト
./target/release/nyash --aot test_comprehensive.nyash
wasmtime test_comprehensive.cwasm
# 互換性テスト
./scripts/test_wasm_compatibility.sh
```
## 🎯 成功基準・検証方法
### Phase 1完了時
- [ ] `toString()` がWASMで正常動作
- [ ] `print()` による出力が成功
- [ ] AOT(.cwasm)ファイルが実行可能
- [ ] WASM出力エラーが解消
### Phase 2完了時
- [ ] 全基本BoxCall命令が動作
- [ ] メモリ管理が安定動作
- [ ] 統合テストが全て成功
- [ ] 実用的なNyashプログラムがWASMで実行可能
### 検証用プログラム
```nyash
// test_wasm_recovery.nyash - 復旧確認用
static box Main {
main() {
local console = new ConsoleBox()
console.log("🎉 WASM復旧テスト開始")
// 基本型テスト
local num = 42
local str = num.toString()
console.log("数値→文字列: " + str)
// Box操作テスト
local arr = new ArrayBox()
arr.push("Hello")
arr.push("WASM")
console.log("配列長: " + arr.length().toString())
console.log("✅ WASM復旧完了！")
return "success"
}
}
```
## 📊 リスク分析・対策
### 高リスク
- **BoxCall実装複雑化**: 段階的実装で複雑性管理
- **wasmtime API変更**: 公式ドキュメント参照、互換性テスト
### 中リスク
- **メモリ管理不具合**: 小規模テストから開始
- **パフォーマンス劣化**: ベンチマーク継続測定
### 対策
- **毎日ビルドチェック**: `cargo check` で早期発見
- **段階的リリース**: 小さな修正を積み重ね
- **後戻り計画**: Git branchで安全な実験環境
## 🔗 関連ドキュメント
- `docs/予定/wasm/current_issues.md` - 問題詳細分析
- `docs/説明書/reference/box-design/ffi-abi-specification.md` - 将来のAPI拡張仕様
- `src/backend/wasm/` - WASM実装ソースコード
- `tests/wasm/` - WASMテストケース
---
**目標**: Phase 1完了でWASM基本機能復旧、Nyash WASMが実用レベルに到達
**期限**: 2週間以内（Phase 1: 1週間、Phase 2: 1週間）
**責任者**: Copilot (Claude協力)

134
docs/development/roadmap/phases/phase-9/phase_9_77a_utf8_error_fix.md Normal file
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@ -0,0 +1,134 @@
# Phase 9.77a: WASM UTF-8エラー原因特定と修正
## 🚨 緊急度: 最高
**前提**: Phase 9.77の Task 1.1（BoxCall実装）と Task 1.2（wasmtime更新）は完了済み。Task 1.3のUTF-8エラーのみ未解決。
## 🐛 問題の詳細
### エラー内容
```bash
$ ./target/debug/nyash --compile-wasm local_tests/test_simple_wasm.nyash
🌐 Nyash WASM Compiler - Processing file: local_tests/test_simple_wasm.nyash 🌐
❌ Generated WASM is not valid UTF-8
```
### テストケース（最小再現）
```nyash
# local_tests/test_simple_wasm.nyash
local result = 42
```
### 🔍 調査済み内容
1. **エラーメッセージの発生元が不明**
- `grep -r "Generated WASM is not valid UTF-8"` で見つからない
- `grep -r "not valid UTF-8"` でも見つからない
- ソースコード内に該当文字列が存在しない
2. **実装済み修正（効果なし）**
```rust
// src/backend/wasm/mod.rs
fn wat_to_wasm(&self, wat_source: &str) -> Result<Vec<u8>, WasmError> {
// UTF-8検証を追加
if !wat_source.is_ascii() {
return Err(WasmError::WasmValidationError(
"WAT source contains non-ASCII characters".to_string()
));
}
// wabt::wat2wasm に as_bytes() を追加
let wasm_bytes = wabt::wat2wasm(wat_source.as_bytes())?;
Ok(wasm_bytes)
}
```
3. **デバッグ出力を追加済み（しかし表示されない）**
```rust
eprintln!("🔍 WAT Source Debug (length: {}):", wat_source.len());
eprintln!("WAT Content:\n{}", wat_source);
eprintln!("✅ WAT source is ASCII-compatible");
eprintln!("🔄 Converting WAT to WASM bytes...");
```
- これらのデバッグ出力が一切表示されない
- wat_to_wasm() が呼ばれていない可能性
## 🎯 調査すべきポイント
### 1. エラーメッセージの発生元
- [ ] main.rs または runner.rs でのエラー処理を確認
- [ ] --compile-wasm オプションの処理フローを追跡
- [ ] 外部プロセスやツールがエラーを出力している可能性
### 2. WASM生成パイプライン全体
```
Nyashソース → AST → MIR → WAT → WASM
↑
ここで失敗？
```
### 3. 可能性のある原因
- wabt crate 以外の場所でWASM生成している？
- ファイル出力時にUTF-8エラーが発生？
- 標準出力への書き込みでエラー？
## 🔧 具体的な作業手順
### Step 1: エラーメッセージの発生元特定
```bash
# 1. main.rs の --compile-wasm 処理を確認
# 2. runner.rs の compile_wasm メソッドを追跡
# 3. エラーメッセージがどこで出力されているか特定
```
### Step 2: デバッグ情報の追加
```rust
// エラーが発生している場所に以下を追加
eprintln!("DEBUG: 処理フロー確認ポイント");
eprintln!("DEBUG: 変数の内容 = {:?}", variable);
```
### Step 3: 修正案
1. **エラーメッセージがwabt外部から来ている場合**
- 正しいエラーハンドリングを実装
- UTF-8検証を適切な場所に移動
2. **ファイル出力でエラーの場合**
- バイナリファイル出力を明示的に指定
- stdout への出力方法を見直し
3. **WAT生成に問題がある場合**
- WAT形式の検証強化
- 特殊文字のエスケープ処理追加
## 📝 テスト方法
```bash
# 1. 最小テストケースで確認
./target/debug/nyash --compile-wasm local_tests/test_simple_wasm.nyash
# 2. デバッグ出力付きで実行
RUST_LOG=debug ./target/debug/nyash --compile-wasm local_tests/test_simple_wasm.nyash 2>&1 | tee debug.log
# 3. WAT出力のみテスト（もし可能なら）
./target/debug/nyash --compile-wat local_tests/test_simple_wasm.nyash
```
## 🎯 成功基準
1. エラーメッセージの発生元が特定される
2. 最小テストケース（`local result = 42`）がWASMにコンパイルできる
3. 生成されたWASMファイルが wasmtime で実行可能
## 🚀 期待される成果
Phase 9.77完了により、NyashのWASMバックエンドが復旧し、以下が可能になる：
- BoxCall命令（toString, print等）がWASMで動作
- AOTコンパイル（.cwasm）が生成可能
- ブラウザでのNyash実行への道筋
---
**優先度**: 🔥 最高（WASMバックエンド全体がブロックされている）
**推定作業時間**: 2-4時間
**依存関係**: Phase 9.77 Task 1.1, 1.2は完了済み

147
docs/development/roadmap/phases/phase-9/phase_9_78_unified_box_factory_architecture.md Normal file
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@ -0,0 +1,147 @@
# Phase 9.78: 統合BoxFactoryアーキテクチャ実装
## 概要
Nyashの3つの異なるBox生成フロー（ビルトイン、ユーザー定義、プラグイン）を統一的なFactoryパターンで整理し、保守性・拡張性・哲学的一貫性を向上させる。
## 背景と問題点
### 現在の混沌状態
`src/interpreter/objects.rs::execute_new`内で：
- **ビルトインBox**: 600行以上の巨大match文で直接生成
- **ユーザー定義Box**: InstanceBox経由で生成
- **プラグインBox**: BoxFactoryRegistry経由で生成
この3つが1つの関数内に混在し、800行を超える巨大な関数となっている。
### 影響
- 新しいBox追加時の変更箇所が散在
- コンフリクトの温床
- "Everything is Box"哲学が実装レベルで体現されていない
- 保守性・可読性の著しい低下
## 提案する解決策：統合BoxFactoryアーキテクチャ
### 核心設計
```rust
// 統一インターフェース
trait BoxFactory: Send + Sync {
fn create_box(&self, name: &str, args: &[Box<dyn NyashBox>])
-> Result<Box<dyn NyashBox>, RuntimeError>;
fn is_available(&self) -> bool;
fn box_types(&self) -> Vec<&str>;
fn supports_birth(&self) -> bool { true }
}
// 統合レジストリ
struct UnifiedBoxRegistry {
factories: Vec<Box<dyn BoxFactory>>,
}
// 使用時（execute_new内）
let box_instance = registry.create_box(name, args)?;
```
### 期待される効果
1. **コード削減**: 600行 → 30行程度
2. **保守性向上**: Box追加が1行の登録で完了
3. **哲学強化**: "Everything is Box"を実装レベルで体現
4. **WASM対応**: 条件付きコンパイルが簡潔に
## 実装計画
### Phase 9.78a: 基盤構築（1-2日）
- [ ] BoxFactoryトレイト定義
- [ ] UnifiedBoxRegistry実装
- [ ] 基本的なテストケース作成
### Phase 9.78b: ビルトインBox移行（2-3日）
- [ ] BuiltinBoxFactory実装
- [ ] 各Boxに`nyash_create`関数追加
- [ ] マクロによる宣言的登録システム
- [ ] フォールバック付き段階移行
### Phase 9.78c: プラグインBox統合（1日）
- [ ] PluginBoxFactory実装
- [ ] 既存BoxFactoryRegistryのラップ
- [ ] v2プラグインシステムとの整合性確認
### Phase 9.78d: ユーザー定義Box統合（1-2日）
- [ ] UserDefinedBoxFactory実装
- [ ] birth/finiライフサイクル保証
- [ ] InstanceBoxとの連携
### Phase 9.78e: クリーンアップと最適化（1日）
- [ ] 古いコード完全削除
- [ ] パフォーマンステスト
- [ ] ドキュメント更新
### Phase 9.78f: clone_box/share_box統一実装（1-2日）
- [ ] 現在の誤実装を修正（share_boxがclone_boxを呼んでいる箇所）
- channel_box.rs: 仮実装を修正
- plugin_box_legacy.rs: 正しいshare実装に変更
- [ ] セマンティクスの明確化
- clone_box: 新しいインスタンス生成（深いコピー、新しいID）
- share_box: 同じインスタンスへの参照共有（同じID、Arc参照）
- [ ] 各Box型での実装確認と統一
- 基本型（String/Integer/Bool）: immutableなので同じ実装でOK
- コンテナ型（Array/Map）: clone=深いコピー、share=Arc共有
- ユーザー定義（InstanceBox）: 正しい実装の確認
- プラグイン（FFI境界）: 特別な考慮が必要
- [ ] 包括的テストケース作成
- [ ] ドキュメント化
## 技術的詳細
### マクロによる登録簡素化
```rust
macro_rules! register_builtins {
($registry:expr, $($box_name:literal => $creator_fn:path),*) => {
$(
$registry.add_builtin($box_name, Box::new($creator_fn));
)*
};
}
register_builtins!(factory,
"StringBox" => StringBox::nyash_create,
"IntegerBox" => IntegerBox::nyash_create,
// ...
);
```
### birth/finiライフサイクル保証
- **birth**: BoxFactory::create_boxが担当
- **fini**: 生成されたBoxインスタンス自身の責務
- 明確な責務分離により一貫性を保証
## リスクと対策
### リスク
1. **大規模リファクタリング**: 既存コードへの影響大
2. **動的ディスパッチ**: わずかなパフォーマンス影響
### 対策
1. **段階的移行**: フォールバック付きで安全に移行
2. **包括的テスト**: 全Box型の生成テスト必須
3. **パフォーマンス測定**: 実影響を定量的に確認
## 成功基準
- [ ] execute_new関数が100行以下に削減
- [ ] 全Box型が統一インターフェースで生成可能
- [ ] 既存テストが全てパス
- [ ] パフォーマンス劣化が1%未満
## 参考資料
- [Geminiとの設計議論](/docs/archive/2025-01-gemini-unified-box-factory-design.md)
- Phase 9.75g: BID-FFI基盤（プラグインシステムv2）
- Phase 8.4: AST→MIR Lowering（優先度との調整要）
## 優先度と実施時期
- **優先度**: 高（コードベースの健全性に直結）
- **実施時期**: Phase 8.4完了後、Phase 9実装と並行可能
- **見積もり工数**: 8-12日（clone_box/share_box統一を含む）
---
*作成日: 2025年1月19日*
*次回レビュー: Phase 8.4完了時*

305
docs/development/roadmap/phases/phase-9/phase_9_78a_vm_plugin_integration.md Normal file
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@ -0,0 +1,305 @@
# Phase 9.78a: VM Plugin System統合計画
## 🎯 目標
VMバックエンドからプラグインシステム（BID-FFI v1）を呼び出し可能にする。FileBoxプラグインをVMから実行できることを実証する。
## 📊 現状分析
### 既存のVM実装
1. **箱変換メカニズム**
```rust
// VMValue ↔ NyashBox間の相互変換が既に存在
pub fn to_nyash_box(&self) -> Box<dyn NyashBox>
pub fn from_nyash_box(nyash_box: Box<dyn NyashBox>) -> VMValue
```
2. **BoxCall実装**
- VMValue → NyashBox変換
- メソッド呼び出し（call_box_method）
- 結果をVMValueに戻す
3. **制限事項**
- 基本型（Integer, String, Bool）のみサポート
- ユーザー定義Box・プラグインBox未対応
- ExternCallがprintlnスタブのみ
### プラグインシステムの現状
1. **PluginBoxV2**
- 完全なNyashBoxトレイト実装
- birth/finiライフサイクル対応
- TLV通信プロトコル確立
2. **統一Box管理**
- InstanceBoxでのラップ可能
- 演算子オーバーロード対応
- メソッドディスパッチ統一
## 🚀 実装計画
### Phase 1: VMValue拡張（優先度：最高）
**1. BoxRef型の追加**
```rust
pub enum VMValue {
Integer(i64),
Float(f64),
Bool(bool),
String(String),
Future(FutureBox),
Void,
BoxRef(Arc<dyn NyashBox>), // ← 新規追加
}
```
**2. 変換関数の拡張**
```rust
impl VMValue {
pub fn from_nyash_box(nyash_box: Box<dyn NyashBox>) -> VMValue {
// 基本型チェック（既存）
if let Some(int_box) = nyash_box.as_any().downcast_ref::<IntegerBox>() {
return VMValue::Integer(int_box.value);
}
// ... 他の基本型
// すべての他のBoxはBoxRefとして保持
VMValue::BoxRef(Arc::from(nyash_box))
}
pub fn to_nyash_box(&self) -> Box<dyn NyashBox> {
match self {
// 既存の基本型処理
VMValue::BoxRef(arc_box) => {
// Arc<dyn NyashBox>をBox<dyn NyashBox>に変換
arc_box.clone_box()
}
}
}
}
```
### Phase 2: プラグインローダー統合（優先度：高）
**1. VM構造体の拡張**
```rust
pub struct VM {
// 既存フィールド
registers: HashMap<RegisterId, VMValue>,
memory: HashMap<MemoryLocation, VMValue>,
// 新規追加
plugin_loader: Option<Arc<PluginLoaderV2>>,
}
```
**2. VM初期化時の統合**
```rust
impl VM {
pub fn new_with_plugins(plugin_loader: Arc<PluginLoaderV2>) -> Self {
VM {
// ... 既存の初期化
plugin_loader: Some(plugin_loader),
}
}
}
```
### Phase 3: ExternCall実装（優先度：高）
**1. プラグインBox作成**
```rust
MirInstruction::ExternCall { dst, iface_name, method_name, args, effects } => {
// プラグインBox作成の場合
if iface_name == "plugin" && method_name == "new" {
// args[0] = Box型名（例："FileBox"）
// args[1..] = コンストラクタ引数
let box_type = self.get_value(args[0])?.to_string();
let ctor_args: Vec<Box<dyn NyashBox>> = args[1..]
.iter()
.map(|id| self.get_value(*id)?.to_nyash_box())
.collect();
// プラグインローダーでBox作成
if let Some(loader) = &self.plugin_loader {
let plugin_box = loader.create_box(&box_type, ctor_args)?;
let vm_value = VMValue::from_nyash_box(plugin_box);
if let Some(dst_id) = dst {
self.set_value(*dst_id, vm_value);
}
}
}
// 既存の処理...
}
```
**2. 統一メソッド呼び出し**
```rust
// BoxCallの拡張
MirInstruction::BoxCall { dst, box_val, method, args, effects } => {
let box_vm_value = self.get_value(*box_val)?;
// BoxRefの場合も透過的に処理
match box_vm_value {
VMValue::BoxRef(arc_box) => {
// プラグインBoxも含めて統一的に処理
let result = self.call_unified_method(
arc_box.as_ref(),
method,
args
)?;
// ...
}
_ => {
// 既存の基本型処理
}
}
}
```
### Phase 4: テスト実装（優先度：中）
**1. FileBoxテストケース**
```nyash
// test_vm_filebox.nyash
local file = new FileBox("test.txt")
file.write("Hello from VM!")
local content = file.read()
print(content)
file.close()
```
**2. MIR生成確認**
```
%1 = const "test.txt"
%2 = extern_call plugin.new("FileBox", %1)
%3 = const "Hello from VM!"
%4 = box_call %2.write(%3)
%5 = box_call %2.read()
print %5
%6 = box_call %2.close()
```
**3. パフォーマンス比較**
- インタープリター実行時間
- VM実行時間
- オーバーヘッド測定
## 🔧 技術的課題と解決策
### 課題1: メモリ管理
**問題**: Arc<dyn NyashBox>のライフタイム管理
**解決策**:
- BoxRefで参照カウント管理
- スコープ離脱時の自動解放
- WeakRef対応も将来的に追加
### 課題2: 型安全性
**問題**: ダウンキャストの失敗処理
**解決策**:
- MIR生成時の型チェック強化
- 実行時エラーの適切なハンドリング
- TypeCheckインストラクションの活用
### 課題3: パフォーマンス
**問題**: Box変換のオーバーヘッド
**解決策**:
- 基本型は直接VMValueで保持（既存通り）
- BoxRefは参照のみ（コピーコスト削減）
- インライン最適化の検討
## 📈 期待される成果
1. **統一アーキテクチャ**
- すべてのBox型（ビルトイン、ユーザー定義、プラグイン）が同じ扱い
- Everything is Box哲学の完全実現
2. **高速実行**
- VM最適化の恩恵を受けられる
- プラグイン呼び出しも高速化
3. **拡張性**
- 新しいプラグインBox追加が容易
- 将来的なJIT/AOT対応も視野に
## 🎯 成功基準
1. FileBoxプラグインがVMから呼び出し可能
2. インタープリターと同じ実行結果
3. パフォーマンス劣化が10%以内
4. 既存のテストがすべてパス
## 🔧 実装箇所の詳細分析
### 1. MIR生成部分（mir/builder.rs）
**現在の実装**：
```rust
fn build_new_expression(&mut self, class: String, arguments: Vec<ASTNode>) {
match class.as_str() {
"IntegerBox" | "StringBox" | "BoolBox" => {
// 基本型は最適化（直接値を返す）
emit(MirInstruction::Const { ... })
}
_ => {
// その他はRefNew（不適切）
emit(MirInstruction::RefNew { ... })
}
}
}
```
**必要な修正**：
```rust
// すべてのnew式に対してNewBox命令を生成
let arg_values = arguments.iter()
.map(|arg| self.build_expression(arg))
.collect::<Result<Vec<_>, _>>()?;
emit(MirInstruction::NewBox {
dst,
box_type: class,
args: arg_values
})
```
### 2. VM実行部分（backend/vm.rs）
**主要な修正箇所**：
- `NewBox`処理 - BoxFactory統合、birth実行
- `BoxCall`処理 - 統一メソッドディスパッチ
- スコープ管理 - ScopeTracker実装
- VM初期化 - BoxFactory、PluginLoader注入
### 3. 共有コンポーネント
**VMでも使用する既存コンポーネント**：
- `BoxFactory` - src/box_factory.rs
- `BoxDeclaration` - src/ast.rs
- `PluginLoaderV2` - src/runtime/plugin_loader_v2.rs
- `InstanceBox` - src/instance_v2.rs
## 📅 実装スケジュール
1. **Step 1**: MIR生成修正（NewBox命令）
2. **Step 2**: VM構造体拡張（BoxFactory統合）
3. **Step 3**: NewBox実装（birth実行含む）
4. **Step 4**: BoxCall統一実装
5. **Step 5**: スコープ管理とfini実装
6. **Step 6**: テストとデバッグ
---
**作成日**: 2025-08-21
**更新日**: 2025-08-21（実装箇所詳細追加）
**優先度**: 高（Phase 8.4 AST→MIR Loweringの次）
**前提条件**: Phase 9.78 BoxFactory統一実装完了

264
docs/development/roadmap/phases/phase-9/phase_9_78a_vm_plugin_integration_deep_analysis.md Normal file
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@ -0,0 +1,264 @@
# Phase 9.78a 深層分析: VM統一Box処理の完全設計
## 🚨 **発見された根本的問題**
### 現在のVM実装の問題点
1. **ユーザー定義Boxが未対応**
```rust
// vm.rs NewBox命令
_ => {
// For unknown types, create a placeholder string
VMValue::String(format!("NewBox[{}]", box_type))
}
```
2. **birth/finiライフサイクルが欠落**
- NewBoxでコンストラクタ呼び出しなし
- スコープ離脱時のfini呼び出しなし
- birthメソッドの概念がVMにない
3. **メソッド呼び出しがハードコード**
```rust
fn call_box_method(&self, box_value: Box<dyn NyashBox>, method: &str, _args: Vec<Box<dyn NyashBox>>) {
// StringBox methods
if let Some(string_box) = box_value.as_any().downcast_ref::<StringBox>() {
match method {
"length" => { ... }
"toString" => { ... }
// ハードコードされたメソッドのみ
}
}
}
```
## 📊 **インタープリターとVMの実装比較**
### インタープリター（正しい実装）
```mermaid
graph TD
A[new Expression] --> B[BoxFactory::create_box]
B --> C{Box Type?}
C -->|Builtin| D[Direct Creation<br/>StringBox::new]
C -->|User-defined| E[InstanceBox::new]
C -->|Plugin| F[PluginBoxV2::new]
E --> G[Execute birth Constructor]
F --> H[Call Plugin birth Method]
I[Scope Exit] --> J[Call fini Method]
```
### VM（不完全な実装）
```mermaid
graph TD
A[NewBox MIR] --> B{Known Type?}
B -->|StringBox| C[Create StringBox]
B -->|IntegerBox| D[Create IntegerBox]
B -->|Unknown| E[Return String Placeholder]
F[No birth call]
G[No fini call]
```
## 🎯 **統一Box処理の完全設計**
### 1. BoxRegistry統合
```rust
pub struct VM {
// 既存フィールド
registers: HashMap<RegisterId, VMValue>,
// 新規追加
box_factory: Arc<BoxFactory>, // 統一Box作成
plugin_loader: Option<Arc<PluginLoaderV2>>,
scope_tracker: ScopeTracker, // fini管理
}
```
### 2. 統一NewBox実装
```rust
MirInstruction::NewBox { dst, box_type, args } => {
// Step 1: 引数を評価してNyashBoxに変換
let nyash_args: Vec<Box<dyn NyashBox>> = args.iter()
.map(|id| self.get_value(*id)?.to_nyash_box())
.collect();
// Step 2: BoxFactory経由で統一作成
let new_box = self.box_factory.create_box(box_type, &nyash_args)?;
// Step 3: ユーザー定義Boxの場合、birth実行
if let Some(instance) = new_box.as_any().downcast_ref::<InstanceBox>() {
// birthコンストラクタを探す
let birth_key = format!("birth/{}", args.len());
if let Some(constructor) = self.find_constructor(&instance.class_name, &birth_key) {
self.execute_constructor(new_box.clone(), constructor, nyash_args)?;
}
}
// Step 4: スコープ追跡に登録（fini用）
let box_id = self.scope_tracker.register_box(new_box.clone());
// Step 5: VMValueに変換して格納
let vm_value = VMValue::from_nyash_box(new_box);
self.set_value(*dst, vm_value);
}
```
### 3. 統一メソッド呼び出し
```rust
MirInstruction::BoxCall { dst, box_val, method, args, effects } => {
let box_vm_value = self.get_value(*box_val)?;
match &box_vm_value {
// 基本型の最適化パス（高速）
VMValue::Integer(i) if is_basic_method(method) => {
self.call_integer_method_optimized(*i, method, args)
}
VMValue::String(s) if is_basic_method(method) => {
self.call_string_method_optimized(s, method, args)
}
// すべてのBoxを統一的に処理
_ => {
let nyash_box = box_vm_value.to_nyash_box();
let nyash_args = convert_args_to_nyash(args)?;
// メソッドディスパッチ（インタープリターと同じロジック）
let result = match nyash_box.type_name() {
// ビルトインBox
"StringBox" => self.dispatch_string_method(&nyash_box, method, nyash_args)?,
"IntegerBox" => self.dispatch_integer_method(&nyash_box, method, nyash_args)?,
// プラグインBox
name if self.plugin_loader.as_ref()
.map(|l| l.has_box_type(name)).unwrap_or(false) => {
self.dispatch_plugin_method(&nyash_box, method, nyash_args)?
}
// ユーザー定義Box（InstanceBox）
_ => {
if let Some(instance) = nyash_box.as_any().downcast_ref::<InstanceBox>() {
self.dispatch_user_method(instance, method, nyash_args)?
} else {
return Err(VMError::MethodNotFound {
box_type: nyash_box.type_name().to_string(),
method: method.to_string()
});
}
}
};
if let Some(dst_id) = dst {
self.set_value(*dst_id, VMValue::from_nyash_box(result));
}
}
}
}
```
### 4. スコープ管理とfini呼び出し
```rust
pub struct ScopeTracker {
scopes: Vec<Scope>,
}
pub struct Scope {
boxes: Vec<(u64, Arc<dyn NyashBox>)>, // (id, box)
}
impl VM {
fn exit_scope(&mut self) -> Result<(), VMError> {
if let Some(scope) = self.scope_tracker.scopes.pop() {
// スコープ内のすべてのBoxに対してfiniを呼ぶ
for (_, box_ref) in scope.boxes.iter().rev() {
// ユーザー定義Box
if let Some(instance) = box_ref.as_any().downcast_ref::<InstanceBox>() {
if let Some(fini_method) = self.find_method(&instance.class_name, "fini") {
self.execute_method(box_ref.clone(), "fini", vec![])?;
}
}
// プラグインBox
#[cfg(all(feature = "plugins", not(target_arch = "wasm32")))]
if let Some(plugin) = box_ref.as_any().downcast_ref::<PluginBoxV2>() {
plugin.call_fini();
}
// ビルトインBoxは元々finiなし（将来追加予定）
}
}
Ok(())
}
}
```
## 🔧 **実装の段階的アプローチ**
### Phase 1: 基盤整備
1. BoxFactory統合
2. ScopeTracker実装
3. VMValue::BoxRef追加
### Phase 2: 統一NewBox
1. BoxFactory経由の作成
2. birthコンストラクタ実行
3. スコープ登録
### Phase 3: 統一BoxCall
1. メソッドディスパッチ統一
2. プラグインメソッド対応
3. ユーザー定義メソッド対応
### Phase 4: ライフサイクル完成
1. スコープ管理実装
2. fini自動呼び出し
3. メモリリーク防止
## 📈 **期待される効果**
1. **完全な統一性**
- すべてのBox型が同じライフサイクル
- birth → 使用 → finiの一貫性
- メソッド呼び出しの統一
2. **パフォーマンス維持**
- 基本型は最適化パス維持
- BoxRefによる軽量参照
- 必要時のみ変換
3. **保守性向上**
- ハードコード削減
- 新Box型追加が容易
- バグの温床排除
## 🚨 **重要な設計原則**
### Everything is Box + 統一ライフサイクル
```nyash
// すべて同じパターン
local str = new StringBox("hello") // birth
local user = new UserBox("Alice") // birth
local file = new FileBox("test.txt") // birth
// すべて同じメソッド呼び出し
str.length()
user.getName()
file.read()
// スコープ離脱時、すべてfini
// (自動的に呼ばれる)
```
---
**作成日**: 2025-08-21
**重要度**: 最高（アーキテクチャの根幹）
**前提**: Phase 9.78 BoxFactory完了

212
docs/development/roadmap/phases/phase-9/phase_9_78b_interpreter_architecture_refactoring.md Normal file
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@ -0,0 +1,212 @@
# Phase 9.78b: インタープリター・VM統合アーキテクチャ再設計
**作成日**: 2025-08-21
**優先度**: 最高（Phase 9.78aの前提条件）
**設計者**: Codex exec (天才的洞察)
**実装者**: Claude + User
## 🎯 目標
InterpreterとVMの「実装詳細共有」から「モデル共有・実行時共有」への転換を実現し、依存関係を整理する。
## 📊 現状の問題（Phase 9.78aで発覚）
1. **依存関係の逆転**
- `BoxDeclaration`が`interpreter::BoxDeclaration`として定義
- VMがインタープリターに依存
2. **SharedState中心の設計**
- インタープリター固有の実装詳細
- VMから使いにくい
3. **BoxFactoryのtrait問題**
- `Arc<BoxFactory>`でコンパイルエラー（`dyn`が必要）
4. **グローバル副作用**
- テスト・並行実行で問題
## 🏗️ 新アーキテクチャ設計
```
AST/Model → Runtime → Interpreter/VM
↑
Plugins
```
### 核心的変更
- **モデル層**: BoxDeclaration等の純粋データ
- **ランタイム層**: BoxClass/Factory、インスタンス管理
- **バックエンド層**: 実行戦略のみ（AST実行 or MIR実行）
## 📋 実装ステップ（8段階）
### ✅ Step 1: BoxDeclarationの移動
**期限**: 1日
**リスク**: 低
**作業内容**:
1. `src/core/model.rs`を作成
2. `BoxDeclaration`を`interpreter::BoxDeclaration`から移動
3. 一時的な別名で互換性維持
```rust
use core::model::BoxDeclaration as InterpreterBoxDecl;
```
**成功基準**:
- [ ] ビルド成功（警告OK）
- [ ] 既存テスト全パス
### ✅ Step 2: NyashRuntime骨組み作成
**期限**: 1日
**リスク**: 低
**作業内容**:
1. `src/runtime/mod.rs`作成
2. 最小限の`NyashRuntime`構造体
3. `NyashRuntimeBuilder`追加
**成功基準**:
- [ ] 新モジュールのビルド成功
- [ ] 既存コードへの影響なし
### ✅ Step 3: BoxFactoryのdyn化
**期限**: 2日
**リスク**: 中
**作業内容**:
1. すべての`Arc<BoxFactory>`を`Arc<dyn BoxFactory>`に変更
2. `BoxClass`トレイト導入
3. `BoxRegistry`実装
**成功基準**:
- [ ] trait object正しく使用
- [ ] VMでのコンパイルエラー解消
### ✅ Step 4: グローバル登録の排除
**期限**: 1日
**リスク**: 中
**作業内容**:
1. `register_user_defined_factory()`削除
2. `NyashRuntimeBuilder::with_factory()`追加
3. 既存の登録箇所を修正
**成功基準**:
- [ ] グローバル関数の完全削除
- [ ] 明示的な依存注入に移行
### ✅ Step 5: SharedState分解
**期限**: 3日
**リスク**: 高
**作業内容**:
1. `SharedStateShim`導入（互換層）
2. フィールドを段階的に移行
- `box_declarations` → `type_space`
- `global_box` → `ExecutionSession.root_box`
3. テストを随時実行
**成功基準**:
- [ ] SharedStateShim経由で動作
- [ ] 既存機能の維持
### ✅ Step 6: Interpreter/VM統一
**期限**: 2日
**リスク**: 中
**作業内容**:
1. 共通コンストラクタ実装
2. `ExecutionSession`共有
3. VM側のBox管理をRuntime経由に
**成功基準**:
- [ ] 両者が同じRuntimeを使用
- [ ] VMでのBox生成成功
### ✅ Step 7: ライフサイクル統一
**期限**: 2日
**リスク**: 中
**作業内容**:
1. birth/finiをBoxClass経由に
2. ScopeTrackerとの統合
3. 全Box型で動作確認
**成功基準**:
- [ ] birth/fini正しく呼ばれる
- [ ] メモリリークなし
### ✅ Step 8: クリーンアップ
**期限**: 1日
**リスク**: 低
**作業内容**:
1. SharedState完全削除
2. 不要な互換層削除
3. ドキュメント更新
**成功基準**:
- [ ] コードベースの簡潔性
- [ ] 全テストパス
## 🔗 関連リンク
- **設計書**: [architecture-redesign-proposal.md](../../../architecture-redesign-proposal.md)
- **VM実装状況**: [CURRENT_VM_CHANGES.md](../../../CURRENT_VM_CHANGES.md)
- **現在のタスク**: [CURRENT_TASK.md](../../../CURRENT_TASK.md)
- **Codex分析**: nyash_interpreter_refactoring_analysis.txt
## 📊 進捗トラッキング
| Step | 状態 | 開始日 | 完了日 | 担当 | 備考 |
|------|------|--------|--------|------|------|
| 1 | 未着手 | - | - | - | BoxDeclaration移動 |
| 2 | 未着手 | - | - | - | Runtime骨組み |
| 3 | 未着手 | - | - | - | dyn化 |
| 4 | 未着手 | - | - | - | グローバル排除 |
| 5 | 未着手 | - | - | - | SharedState分解 |
| 6 | 未着手 | - | - | - | 統一 |
| 7 | 未着手 | - | - | - | ライフサイクル |
| 8 | 未着手 | - | - | - | クリーンアップ |
## ⚠️ リスクと対策
### 高リスク項目
1. **SharedState分解（Step 5）**
- 対策: SharedStateShimで段階的移行
- ロールバック: git stashで保存
2. **ライフサイクル統一（Step 7）**
- 対策: 十分なテストケース作成
- ロールバック: 旧実装を一時保持
### 中リスク項目
1. **BoxFactoryのdyn化（Step 3）**
- 対策: コンパイラエラーを1つずつ解決
- ロールバック: trait定義を調整
## 🧪 テスト戦略
1. **各ステップでの確認**
- `cargo test`全パス必須
- `cargo check --lib`でビルド確認
2. **統合テスト**
- インタープリター動作確認
- VM動作確認（Step 6以降）
3. **パフォーマンステスト**
- Step 8完了後に実施
- 既存ベンチマークと比較
## 📝 作業時の注意事項
1. **trait objectは必ず`Arc<dyn Trait>`**
- ❌ `Arc<BoxFactory>`
- ✅ `Arc<dyn BoxFactory>`
2. **段階的移行の厳守**
- 各ステップでビルド成功必須
- テスト失敗したら即修正
3. **CURRENT_TASK.mdの更新**
- 作業開始時に更新
- 問題発生時に記録
- 完了時に結果記載
---
**総工数見積もり**: 14日（各ステップにバッファ含む）
**推奨アプローチ**: Step 1-2を先行実施して感触を掴む

75
docs/development/roadmap/phases/phase-9/phase_9_78c_plugin_delegation_unification.md Normal file
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@ -0,0 +1,75 @@
# Phase 9.78c: プラグインBoxのデリゲーション一体化計画（Interpreter先行）
作成日: 2025-08-21
優先度: 高
担当: Codex + User
## 目的（Goal）
ユーザー定義／ビルトイン／プラグインの3種のBoxを、デリゲーション（`from Parent.method`）と通常メソッド解決で「ほぼ同じ体験」に揃える。第一段としてInterpreter側での親メソッド呼び出し経路を拡張し、プラグイン親のフォールバック経路を提供する。
## 背景（Context）
- 現在：
- ユーザー定義は素直に解決、ビルトインは`__builtin_content`経由で親メソッドを呼び出し可能。
- プラグインは`PluginBoxV2`として生成・利用可能だが、親メソッド呼び出しのフォールバック経路が未整備。
- VM側は`BoxCall`で`PluginBoxV2`を検出し、ローダにルーティング可能（最小の引数/戻り値サポートは導入済）。
- Interpreterでも同じ体験を提供するため、親プラグインへのブリッジを追加する。
## スコープ（Scope）
- Interpreter先行の対応：
1) `InstanceBox` に `__plugin_content`（NyashValue::Box）を導入
2) 子Boxが `from PluginBox` を宣言している場合、子の生誕時（birth）にプラグイン親を生成して保持
3) メソッド解決：
- ユーザー定義メソッドで見つからない → 既存のビルトイン親チェック → プラグイン親チェック（`__plugin_content`があれば `PluginLoaderV2.invoke_instance_method`）
4) `from Parent.method` のInterpreter側分岐：Parentがプラグインであれば、上記 `invoke_instance_method` に直接ルーティング
- VM側の“from Parent.method”は次フェーズ（9.78d以降）で整備（Builder/VMの双方に影響大のため）
## 具体タスク（Plan）
1. InstanceBox拡張（低リスク）
- `fields_ng`に `"__plugin_content"` を保持できるように（キー名は固定）
- birth直後に、プラグイン親（if any）を `PluginLoaderV2.create_box` で生成→`__plugin_content`格納
- 注意: 生成に必要な引数はゼロ想定。将来は子birth引数から親引数を抽出する設計を追加
2. メソッド解決のフォールバック（中リスク）
- 現状の解決順（ユーザー定義 → ビルトイン親）に続けて、プラグイン親を追加
- `__plugin_content`が `PluginBoxV2` なら、`PluginLoaderV2.invoke_instance_method(parent_box_type, method, instance_id, args)` を実行
- 引数/戻り値は最小TLV（Int/String/Bool）に限定（VM側と整合）
3. from Parent.method（Interpreter側）の分岐拡張（中リスク）
- Parentがビルトイン：現状を維持
- Parentがユーザー定義：現状を維持
- Parentがプラグイン：`__plugin_content`が存在することを前提に `invoke_instance_method` を呼び出し
4. テスト（小粒E2E、低リスク）
- ユーザー定義Boxが `from PluginBox` を持つケースで、子メソッドから `from PluginBox.method()` へ到達できること（ゼロ/1引数程度）
- 直接 `plugin_parent.method()` を呼ばず、子 → 親（プラグイン）呼び出しの透過性を確認
5. ドキュメント（低リスク）
- `docs/説明書/VM/README.md` に「プラグイン親フォールバック」を追記
- `docs/説明書/reference` に `__plugin_content` の内部仕様を簡潔に注記（内部予約キー）
## 非スコープ（Out of Scope）
- VM側の `from Parent.method` の完全対応（次フェーズ）
- TLVの型拡張（Float/配列/Box参照など）—次フェーズで段階的に
- プラグイン親のフィールド継承（行わない）
## リスクと対策
- リスク: birth時のプラグイン生成失敗（nyash.toml/共有ライブラリ未整備）
- 対策: 失敗時は`__plugin_content`未設定で続行し、親メソッド呼び出し時に明示エラー
- リスク: 引数/戻り値のTLVが最小型に留まるため、メソッド範囲に制限
- 対策: 先に成功体験を提供し、必要に応じて段階拡張（9.78d以降）
## 受け入れ基準（Acceptance Criteria）
- 子Boxが`from PluginBox`を持つ時、子メソッド中の `from PluginBox.method()` がInterpreterで正常に実行される
- `new Child(...).childMethod()` →（内部で）プラグイン親メソッド呼び出しが透過的に成功
- 失敗時にわかりやすいエラー（設定不足/メソッド未定義）
- 既存E2E/ライブラリ型チェックが維持される
## 実装順序（Milestones）
1. InstanceBox `__plugin_content`導入 + birth時格納（1日）
2. メソッド解決フォールバック追加（1～2日）
3. from Parent.method 分岐拡張（1日）
4. 小粒E2E・ドキュメント更新（0.5～1日）
## 備考
- VM側は既に`BoxCall`でPluginメソッドを呼び出せる。Interpreterを先行して整備し、ユーザー体験を揃える。
- 将来は「親メソッドテーブル」の共通インターフェイスをランタイムへ寄せ、Interpreter/VMの実装差分を更に縮小する。

131
docs/development/roadmap/phases/phase-9/phase_9_7_box_ffi_abi_and_externcall.md Normal file
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@ -0,0 +1,131 @@
# Phase 9.7: Box FFI/ABI + BID + MIR ExternCall + WASM RuntimeImports（最小実装）
本ドキュメントは、バックエンド横断の「Library-as-Box（あらゆるライブラリを箱に）」基盤を実装するために、Copilotへ依頼する具体タスクを日本語で定義します。
- Box FFI/ABI と BID（Box Interface Definition）の定義
- MIR への `ExternCall` 追加（NyIR Core 26命令の13番目として確立）
- `ExternCall` の各バックエンドへの写像（まずは WASM: RuntimeImports、VM はスタブ）
- 最小の E2E デモ（console/canvas）
## 目的（Goals）
- 外部ライブラリを安定した言語非依存 ABI で「Box」として呼び出せるようにする。
- MIR から `ExternCall` で外部呼び出しを一貫表現できるようにする。
- wasm-bindgen に頼らず、Nyash が直接出力する WASM から host API（console/canvas）を呼べるようにする。
- Everything is Box と MIR の effect モデルに整合させる。
前提（Prerequisites）
- Issue #62 による「WASM バックエンドの文字列定数＋StringBox 最小対応」が先行タスク（`print_str(ptr,len)` を含む）。
- ABI ドラフト/関連資料：
- docs/予定/native-plan/box_ffi_abi.md
- docs/nyir/spec.md（NyIR骨子；将来の公開IRとの整合を意識）
## 成果物（Deliverables）
1) ABI/BID 仕様（docs/box_ffi_abi.md）＋ BID サンプル（console, canvas）
2) MIR 命令：`ExternCall(dst, iface_name, method_name, args[])`
3) WASM RuntimeImports（最小）：`env.console.log/print_str`, `env.canvas.*`
4) WASM コード生成：`ExternCall` 呼び出し → import 経由、文字列は (ptr,len)
5) VM 側のスタブ経路（ログ/No-opで可）
6) E2E デモ：Nyash → MIR(ExternCall) → WASM → ブラウザ（console/canvas）
## ABI/BID（Box FFI/ABI）
- 型: i32/i64/f32/f64/bool/string(UTF-8 ptr,len)/boxref/array/null/void
- 名前付け: `namespace.box.method`（例: `env.console.log`, `env.canvas.fillRect`）
- 効果: pure/mut/io/control（MIR 最適化規則と整合）
- エラー: v0 はエラーコード or void を想定（例外は範囲外）
- 同期/非同期: v0 は同期。将来拡張の余地を設計。
Action items:
- `docs/box_ffi_abi.md` に上記を整備（特に文字列のエンコード/メモリ規約）。
- BID サンプル（YAML/JSON）：console/canvas の署名＋効果を明記。
## MIR: ExternCall
新命令：
```
ExternCall {
dst: ValueId, // void の場合は省略可
iface_name: String, // 例: "env.console"
method_name: String, // 例: "log"
args: Vec<ValueId>, // 引数列
}
```
Verifier:
- BID に定義された署名（型/引数個数/効果）に合致することを検証。
- 効果順序の保持：pure は再順序化可、mut/io は順序保持。
Lowering:
- 高位の外部 Box 呼び出し → 署名解決済みの `ExternCall` を生成。
- 既存の BoxCall/Field ops は変更しない。`ExternCall` は「外部/host API 専用」。
## WASM RuntimeImports
最小インポート：
- `(import "env" "print" (func $print (param i32)))`（既存）
- `(import "env" "print_str" (func $print_str (param i32 i32)))`
- `(import "env" "console_log" (func $console_log (param i32 i32)))`
- `(import "env" "canvas_fillRect" (func $canvas_fillRect (param i32 i32 i32 i32 i32 i32)))`
- `(import "env" "canvas_fillText" (func $canvas_fillText (param i32 i32 i32 i32 i32)))`
Notes:
- 文字列は (ptr,len) で線形メモリから読み出す（UTF-8）。
- canvas 系の第1引数 (ptr,len) は canvas 要素IDを表す。他は数値。
Host 側（ブラウザ/Node）：
- `print_str`, `console_log`, `canvas_*` を実装し、メモリから取り出した文字列を DOM/console へ反映。
## WASM コード生成（Mapping）
- `ExternCall` → 対応する import シンボルを `call $...` で呼び出す（引数整列）。
- 文字列：値を (ptr,len) で用意。定数は data segment、動的は実行時バッファ。
- v1 の対象：
- `env.console.log(ptr,len)`
- `env.canvas.fillRect(canvasIdPtr,len, x,y,w,h)`
- `env.canvas.fillText(textPtr,len, x,y, fontPtr,len?)`（初版は簡略化可）
## VM 側（スタブ）
- VM ランナーに外部関数レジストリを用意。
- console 系：stdout 出力。canvas 系：No-op または引数ログ。
## E2E デモ
- Nyash から extern 経由で console/canvas を使うサンプルを用意（表面構文 or 最小注入）。
- ビルド → MIR に `ExternCall` を含む → WASM 生成 → ブラウザ側 importObject で対応。
- console ログと、既知の `<canvas>` id への矩形/文字描画を確認。
## 受け入れ基準（Acceptance Criteria）
- ABI 仕様と BID サンプルが存在し、verifier/codegen がそれを利用する。
- MIR に `ExternCall` が存在し検証される。
- WASM バイナリが指定 import を持ち、正しく呼び出す。
- ブラウザデモで canvas 描画/console 出力が外部呼び出し経由で行える。
- VM 経路はクラッシュしない（スタブで可）。
## 範囲外（Out of Scope）
- 非同期 extern の完全対応、エラーモデル統一、lifetimes/GC 連携。
- 豊富な canvas API 一式（v1 は fillRect/fillText に限定）。
- ブラウザ以外のターゲット（Node 以外）は今回対象外。
## リスクと回避策（Risks & Mitigation）
- 文字列/メモリ規約の曖昧さ → v1 は UTF-8 (ptr,len) を固定、ヘルパ提供。
- 効果モデルの不整合 → BID に効果を必須化、verifier で順序検証。
- wasm-bindgen 経路との乖離 → 旧経路は残しつつ整合テストを追加（段階的に ABI 経路へ集約）。
## 実施順（Phase 10 との関係）
- Phase 9.7 を Phase 10 の前に実施。外部 API 基盤は AOT/JIT/言語出力の前提。
## 関連/参照（References）
- ABI ドラフト: docs/予定/native-plan/box_ffi_abi.md
- NyIR 骨子: docs/nyir/spec.md
- 文字列定数の前提対応: docs/予定/native-plan/issues/issue_62_update_proposal.md
- LLVM 最小実装: docs/予定/native-plan/issues/phase_10_x_llvm_backend_skeleton.md
- Security（将来：権限/ケイパビリティ）: Phase 9.9

47
docs/development/roadmap/phases/phase-9/phase_9_8_bid_registry_and_codegen.md Normal file
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@ -0,0 +1,47 @@
# Phase 9.8: BIDレジストリ + 自動コード生成ツール（WASM/VM/LLVM/言語）
目的（What/Why）
- 外部ライブラリをBox（BID）として配布・発見・利用するための基盤を用意する。
- BID（Box Interface Definition）から各ターゲット（WASM/VM/LLVM/TS/Python）のスタブや宣言を自動生成し、開発者の負担を最小化する。
成果物（Deliverables）
- BIDレジストリ仕様（YAML/JSON スキーマ定義・バージョニング・依存関係・権限メタ）
- コードジェネレータCLI: `nyash bid gen --target wasm|vm|llvm|ts|py <bid.yaml>`
- 生成物（最低限）:
- WASM: `(import ...)` 宣言テンプレ＋ `importObject.env.*` のホスト実装雛形
- VM: 関数テーブル定義＋ディスパッチ雛形
- LLVM: `declare` プロトタイプ群＋ヘッダ雛形（C-ABI前提）
- TypeScript/Python: ラッパ（FFI呼び出しAPIのプロキシ）
- サンプルBIDからの生成例（console/canvas）
範囲（Scope）
1) スキーマ
- `version`, `interfaces[]`, `methods[]`, `params`, `returns`, `effect`, `permissions`（9.9の権限連携）
- 例: `docs/nyir/bid_samples/console.yaml`, `docs/nyir/bid_samples/canvas.yaml`
2) CLI
- `nyash bid gen --target <t> <bid.yaml>` → `out/<t>/<name>/...` に生成
- オプション: `--out`, `--force`, `--dry-run`
3) テンプレート
- 各ターゲット用のMustache/Handlebars相当のテンプレート群
4) ドキュメント
- `docs/予定/native-plan/box_ffi_abi.md` にBID→生成の流れを追記
受け入れ基準（Acceptance）
- console/canvas のBIDから、WASM/VM/LLVM/TS/Python の最小スタブが生成される
- 生成物を用いて、9.7 のE2E（console.log / canvas.fillRect）が通る
- `--dry-run` で生成前にプレビューが確認できる
非スコープ（Out of Scope）
- 高度な最適化生成、双方向同期、型高級機能（ジェネリクス/オーバーロード）
- 配布サーバやレジストリのネットワーク実装（ローカルファイル前提）
参照（References）
- ABI/BIDドラフト: `docs/予定/native-plan/box_ffi_abi.md`
- NyIR: `docs/nyir/spec.md`
- サンプルBID: `docs/nyir/bid_samples/console.yaml`, `docs/nyir/bid_samples/canvas.yaml`
- 計画: `docs/予定/native-plan/copilot_issues.txt`（9.7/9.8/9.9）
メモ（運用）
- 将来的に「BID→RuntimeImports/ExternCall宣言」の自動接続まで拡張予定（WASM/VM/LLVM）。
- 権限メタ（permissions）は 9.9 のモデルに合わせて必須化を検討。

44
docs/development/roadmap/phases/phase-9/phase_9_9_permissions_capability_model.md Normal file
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@ -0,0 +1,44 @@
# Phase 9.9: ExternCall 権限/ケイパビリティモデル（Sandbox/Allowlist）
目的（What/Why）
- ExternCall（外部API呼び出し）に対する権限制御を導入し、安全な実行を担保する。
- BIDで必要権限を宣言し、ホスト側でAllowlist/設定により許可・拒否できる仕組みを整える。
成果物（Deliverables）
- 権限モデル仕様（permissionカテゴリ、宣言/検証ルール、失権時挙動）
- 実行時制御（WASM/VM/LLVM各実装）
- WASM: import allowlist（許可された `env.*` のみ解決）
- VM/LLVM: 関数テーブル/リンク時のゲート（未許可はスタブで拒否）
- 構成手段
- 設定ファイル（例: `nyash_permissions.toml`）
- 環境変数/CLIフラグ（`--allow console,canvas` など）
- （将来）対話プロンプト/UI
範囲（Scope）
- 権限カテゴリ（初版）
- `console`, `canvas`, `storage`, `net`, `audio`, `time`, `clipboard` など
- BID拡張
- 各methodに `permissions: [ ... ]` を必須化（v0は任意→将来必須）
- 検証/実行
- 生成時（BID→コード生成）: 権限メタを埋め込む
- 実行時: 設定に基づき、未許可のExternCallは即エラー
- 失権時の標準挙動
- 明示エラー（例: `PermissionDenied: env.canvas.fillRect requires [canvas]`）
受け入れ基準（Acceptance）
- `console` のみ許可した設定で、`console.log` は成功、`canvas.fillRect` は拒否される
- WASM/VM/LLVM いずれでも、未許可呼び出しが正しくブロックされ、メッセージが一貫
- BIDの `permissions` を外す/変えると、生成物の権限制御が反映される
非スコープ（Out of Scope）
- ユーザー対話UI/OSネイティブ権限ダイアログ（将来）
- 細粒度（URL/ドメイン単位など）のネット権限制御（将来）
参照（References）
- BID/ABI: `docs/予定/native-plan/box_ffi_abi.md`
- NyIR/ExternCall: `docs/nyir/spec.md`
- 計画: `docs/予定/native-plan/copilot_issues.txt`（9.7/9.8/9.9）
メモ（運用）
- 9.8 のコードジェネレータに `permissions` を伝播させ、テンプレートに権限チェックを組み込む。
- 権限のデフォルトは「Deny All」（明示許可のみ通す）を推奨。