# Phase 285: Box lifecycle / weakref / finalization / GC conformance

Status: In progress (A1 series implemented; LLVM sub-phases ongoing)

## LLVM Sub-Phases Status

| Phase | Status | Summary |
|-------|--------|---------|
| 285LLVM-0.3 | ✅ COMPLETE | Leak report smoke test修正（検証スコープ明確化） (2025-12-25) |
| 285LLVM-1.1 | ✅ COMPLETE | ユーザーBox登録・デバッグ出力 (2025-12-24) |
| 285LLVM-1.2 | ✅ COMPLETE | WeakRef基本動作（identity保留） (2025-12-24) |
| 285LLVM-1.3 | ✅ COMPLETE | InstanceBox Field Access (getField/setField) (2025-12-24) |
| **285LLVM-1.4** | ✅ **COMPLETE** | **print Handle Resolution (型タグ伝播)** (2025-12-24) |
| **285W-Syntax-0** | ✅ **COMPLETE** | **weak文法SSOT確定 (weak x unary operator)** (2025-12-24) |
| **285W-Syntax-0.1** | ✅ **COMPLETE** | **weak(x) 完全拒否 (Parser-level Fail-Fast)** (2025-12-24) |

**LLVM Details**: See [phase-285llvm-1.3-verification-report.md](phase-285llvm-1.3-verification-report.md)
**Syntax Change**: Phase 285W-Syntax-0 migrates from `weak(x)` function call to `weak x` unary operator
**Syntax Enforcement**: Phase 285W-Syntax-0.1 enforces parser-level rejection of `weak(...)` syntax with helpful error message

### Phase 285LLVM-0.3 (2025-12-25): Smoke test 修正

- `NYASH_DISABLE_PLUGINS=1` 削除、plugins 有効化で leak report 動作確認
- stdout 検証を削除（leak report のみを検証対象とする）
- 結果: 45/46 PASS（退行なし）
- コメント修正: 「print() は機能しない」→「このsmoke testはleak reportingのみ検証」（SSOT整合）

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## Goal

Box の生存期間（強参照/弱参照/解放/最終化/GC）を SSOT として固定し、移行期間でも意味論が割れない状態にする。

Language-level SSOT:
- Lifecycle/weak/fini/GC policy: `docs/reference/language/lifecycle.md`
- Truthiness + `null`/`void`: `docs/reference/language/types.md`

This Phase document is not the language SSOT; it tracks implementation status, backend gaps, and acceptance criteria.

## Implemented (A1 series)

See `docs/development/current/main/phases/phase-285/phase-285a1-boxification.md`.

- WeakRef E2E (VM/LLVM harness): `weak <expr>` + `weak_to_strong()`, plus strict weak-field contract (no implicit weakification).
- Visibility support: `public { weak parent }` plus sugar `public weak parent` (same meaning).
- Parser robustness: parameter type annotations (`arg: Type`) are rejected with a clear parse error (no hang).
  - Helper: `src/parser/common/params.rs`
  - Smoke: `tools/smokes/v2/profiles/quick/parser/phase285_param_type_annotation_nohang.sh`

## Why now

- JoinIR/Plan/compose の収束が進むほど、実行時の “値の寿命” の揺れが目立つ。
- weakref/finalization は「実装が仕様」になりやすく、後から直すコストが最大級。
- LLVM harness 側は未対応の可能性が高く、差分を “仕様として明文化” しないと再現/調査が難しい。

## SSOT References (current code)

- weakref の値表現: `src/value.rs`（`NyashValue::WeakBox`）
- finalization: `src/finalization.rs`
- Box trait: `src/box_trait.rs`（`SharedNyashBox = Arc<dyn NyashBox>`）
- Scope tracking: `src/scope_tracker.rs`（Box の登録/スコープ）

## Snapshot（今わかっていること）

- weakref は `Weak<Mutex<dyn NyashBox>>` で保持される（`NyashValue::WeakBox`）
- `WeakBox` の `to_string()` は `weak_to_strong()` を試み、`WeakRef(null)` 表示になりうる（観測可能）
- `src/value.rs` に weakref の drop 挙動を固定する unit test がある（`test_weak_reference_drop`）

## Responsibility Map（どこが仕様を決めるか）

- **SSOT（意味）**: `docs/reference/language/*`（言語レベルのSSOT）
- **Conformance**: Rust VM / LLVM harness / WASM / JIT など各バックエンド実装
- **観測の固定**: fixture/smoke（Phase 285 P2 で作る）

## 用語（P0で固定する）

- **Strong reference**: 所有参照（`Arc` 等で Box を保持）
- **Weak reference**: 非所有参照（`Weak` / `weak_to_strong()` が失敗しうる）
- **Weak-to-strong**: weak → strong の昇格（成功/失敗が意味論）
- **Roots**: 解放/GC から保護される参照集合（stack/local/global/handle/plugin）
- **Finalizer**: 解放に伴う最終化処理（もし存在するなら）

## P0 decisions (docs-only)

- Weak の観測は `weak_to_strong()` で行い、失敗値は `null`（= runtime `Void` の別名）。
- `cleanup`（Stage‑3 block-postfix）が「出口で必ず走る」決定的 cleanup を保証する（`catch` の有無に関係なく、常に実行）。
- GC は意味論ではなく補助（GC off で cycle はリークしうる）。
- ByRef (`RefGet/RefSet`) は non-owning / non-escaping（寿命・弱参照・GC の道具にしない）。

## RUNBOOK caveat (implementation reality)

The runbook assumes WeakRef infrastructure exists in the VM and lowering.
If any of the following are missing, treat weak smokes as **unsupported** and scope to exit-time leak report first:
- `weak <expr>` parse/lower (and `weak(...)` is rejected)
- VM handler for MIR WeakRef/WeakNew/WeakLoad
- language-surface `weak_to_strong()` on WeakRef

## Questions to Answer (P0/P1)

- weakref の “生存判定” は何で観測できるか（`toString` / `is_alive` / `weak_to_strong` API など）
- finalizer は存在するか / いつ発火するか（drop 時？GC 時？明示 API？）
- finalizer 内での禁止事項（再入、例外、I/O、allocation）をどうするか
- LLVM harness の扱い（現状未対応なら “未対応として SSOT 化”）

## Scope (proposed)

### P0（docs-only）

- 用語の固定（strong/weak/roots/finalizer/collection）
- 仕様の固定（weakref の weak_to_strong 成否、finalizer の発火条件、禁止事項）
- “LLVM harness の扱い” を明文化（未対応なら未対応として SSOT に書く）

### P1（investigation）

- Rust VM の現状実装の棚卸し（どこで roots が形成され、どこで解放/最終化されるか）
- LLVM harness の現状調査（弱参照/GC が無い場合は差分として記録）

### P2（smoke）

- weakref の最小 fixture/smoke を作り、挙動を固定する
  - VM: stdout/exit code で固定
  - LLVM: 未対応なら “スキップ理由” を smoke で明示

## Non-goals

- GC アルゴリズム刷新（RC→tracing 等の設計変更）
- LLVM harness に同等機能を “一気に” 実装（差分の記録→段階導入を優先）

## Acceptance criteria (P2+)

- VM と LLVM で、weak が仕様通り動作する（`weak_to_strong()` 成功/失敗が一致、失敗は `null`）。
- 強参照サイクルを意図的に作ったとき、（GC off なら）回収されないことが観測できる。
- 終了時に「強参照が残っている root」をデバッグ出力できる（default-off の診断フラグ）。
  - これは意味論ではなく診断であり、ON/OFF でプログラムの意味を変えない。