# 📋 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>, } ``` #### **MIR→LLVM変換器** ```rust pub fn lower_mir_to_llvm( mir_module: &MirModule, target_triple: &str, ) -> Result, 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