# Phase 69-4.3: Trio 依存を LoopScopeShape に寄せる設計 ## 目的 `loop_form_intake.rs` の Trio (LoopVarClassBox, LoopExitLivenessBox, LocalScopeInspectorBox) 依存を `LoopScopeShape` に置き換える設計を策定し、Phase 70 での実装準備を整える。 --- ## 1. 現状分析: loop_form_intake.rs での Trio 使用パターン ### 1.1 intake_loop_form() 関数の役割 `intake_loop_form()` は LoopForm と MIR から以下を抽出する「入口箱」: ```rust pub(crate) struct LoopFormIntake { pub pinned_ordered: Vec, pub carrier_ordered: Vec, pub header_snapshot: BTreeMap, pub exit_snapshots: Vec<(BasicBlockId, BTreeMap)>, pub exit_preds: Vec, } ``` ### 1.2 Trio の使用箇所（L169-182） ```rust // LocalScopeInspector に snapshot を登録して VarClass 判定の土台を整える let mut inspector = LocalScopeInspectorBox::new(); inspector.record_snapshot(loop_form.header, &header_vals_mir); for (bb, snap) in &exit_snapshots { inspector.record_snapshot(*bb, snap); } let all_names: Vec = header_vals_mir.keys().cloned().collect(); let classified = var_classes.classify_all( &all_names, &pinned_hint, &carrier_hint, &inspector, &exit_preds, ); let ordered_pinned: Vec = classified .iter() .filter(|(_, c)| matches!(c, LoopVarClass::Pinned)) .map(|(n, _)| n.clone()) .collect::>() .into_iter() .collect(); let ordered_carriers: Vec = classified .iter() .filter(|(_, c)| matches!(c, LoopVarClass::Carrier)) .map(|(n, _)| n.clone()) .collect::>() .into_iter() .collect(); ``` ### 1.3 Trio 3箱の責務 1. **LocalScopeInspectorBox**（変数定義追跡） - 役割: 各 basic block で定義されている変数を記録 - 使用メソッド: - `record_snapshot(block, vars)`: snapshot を登録 - `is_available_in_all(var, blocks)`: 全 block で利用可能か判定 - `get_defining_blocks(var)`: 定義されている block 一覧を取得 - `all_variables()`: 全変数名を取得 2. **LoopVarClassBox**（変数分類） - 役割: 変数を 4分類（Pinned/Carrier/BodyLocalExit/BodyLocalInternal） - 使用メソッド: - `classify_all(vars, pinned_hint, carrier_hint, inspector, exit_preds)`: 一括分類 - `classify(var, ...)`: 単一変数分類 3. **LoopExitLivenessBox**（exit 後 liveness） - 役割: exit 後で使われる変数集合を計算 - 使用メソッド: - `compute_live_at_exit(query, exit_block, header_vals, exit_snapshots)`: live 変数集合を返す - **現状**: 保守的近似（全変数を live とみなす） --- ## 2. LoopScopeShape カバー範囲 ### 2.1 LoopScopeShape の構造 ```rust pub(crate) struct LoopScopeShape { pub header: BasicBlockId, pub body: BasicBlockId, pub latch: BasicBlockId, pub exit: BasicBlockId, pub pinned: BTreeSet, pub carriers: BTreeSet, pub body_locals: BTreeSet, pub exit_live: BTreeSet, pub progress_carrier: Option, pub(crate) variable_definitions: BTreeMap>, } ``` ### 2.2 LoopScopeShape の提供 API | API | 機能 | Trio 対応 | |-----|-----|-----------| | `classify(var)` | 変数を 4分類 | ✅ LoopVarClassBox.classify() | | `classify_all(vars)` | 一括分類 | ✅ LoopVarClassBox.classify_all() | | `needs_header_phi(var)` | header PHI 必要性判定 | ✅ LoopVarClass.needs_header_phi() | | `needs_exit_phi(var)` | exit PHI 必要性判定 | ✅ LoopVarClass.needs_exit_phi() | | `get_exit_live()` | exit 後 live 変数集合 | ✅ LoopExitLivenessBox.compute_live_at_exit() | | `is_available_in_all(var, blocks)` | 全 block で利用可能か | ✅ LocalScopeInspectorBox.is_available_in_all() | | `pinned_ordered()` | 順序付き pinned 一覧 | ✅ LoopFormIntake.pinned_ordered | | `carriers_ordered()` | 順序付き carrier 一覧 | ✅ LoopFormIntake.carrier_ordered | | `header_phi_vars()` | header PHI 対象変数 | ✅ pinned + carriers | | `exit_phi_vars()` | exit PHI 対象変数 | ✅ exit_live | ### 2.3 Phase 48-4 完了の成果 - **Trio の内部化**: `LoopScopeShape::from_existing_boxes_legacy()` が Trio を使用 - **外部からの隠蔽**: 利用側は `LoopScopeShape::from_loop_form()` 経由で Trio を知らない - **helper 関数の整備**: - `build_inspector()`: LocalScopeInspectorBox 構築 - `classify_body_and_exit()`: LoopVarClassBox による分類 - `merge_exit_live_from_box()`: LoopExitLivenessBox による exit_live 計算 - `extract_variable_definitions()`: variable_definitions 抽出 --- ## 3. Gap 分析 ### 3.1 カバーできている機能 | 機能 | loop_form_intake.rs | LoopScopeShape | 状態 | |------|---------------------|----------------|------| | 変数分類（4分類） | ✅ classify_all() | ✅ classify() | **完全カバー** | | pinned/carrier 判定 | ✅ hint → classify | ✅ BTreeSet 保持 | **完全カバー** | | exit_live 計算 | ❌ 未使用 | ✅ get_exit_live() | **LoopScopeShape が優位** | | 定義位置追跡 | ✅ inspector | ✅ variable_definitions | **完全カバー** | | 順序付き一覧 | ✅ Vec 生成 | ✅ *_ordered() API | **完全カバー** | ### 3.2 カバーできていない機能 **結論**: なし！LoopScopeShape は Trio の全機能をカバーしている。 ### 3.3 loop_form_intake.rs 固有の役割 `loop_form_intake.rs` が提供している機能で LoopScopeShape が直接提供していないもの: 1. **MIR パース**: preheader から変数名を推定（L31-88） - `s` (StringBox param), `n` (length), `i` (index) の抽出 - `value_to_name` マッピング構築 2. **header φ 読み取り**: header PHI から snapshot 構築（L96-129） - pinned/carrier の hint 生成 - incoming values の追跡 3. **exit preds 収集**: CFG から exit 前駆者を列挙（L147-153） 4. **LoopFormIntake 構造体**: 抽出結果を整形して返す **重要な洞察**: - これらは **LoopForm → LoopScopeShape への変換ロジック** であり、 - **LoopScopeShape::from_loop_form() が既に内部で実行している処理**！ --- ## 4. 移行設計 ### 4.1 現在の呼び出しフロー（Before） ```rust // json_v0_bridge/lowering/loop_.rs（仮想例） fn lower_loop_to_joinir( loop_form: &LoopForm, query: &impl MirQuery, mir_func: &MirFunction, ) -> Option { // Step 1: Trio 箱を生成 let var_classes = LoopVarClassBox::new(); let exit_live_box = LoopExitLivenessBox::new(); // Step 2: loop_form_intake を呼び出し let intake = intake_loop_form( loop_form, &var_classes, // ← Trio 依存！ query, mir_func, )?; // Step 3: LoopScopeShape を構築 let scope = LoopScopeShape::from_existing_boxes( loop_form, &intake, &var_classes, // ← Trio 依存！ &exit_live_box, // ← Trio 依存！ query, func_name, )?; // Step 4: JoinIR lowering some_joinir_lowerer(&scope, ...) } ``` ### 4.2 Phase 70 後の呼び出しフロー（After） ```rust // json_v0_bridge/lowering/loop_.rs（Phase 70版） fn lower_loop_to_joinir( loop_form: &LoopForm, query: &impl MirQuery, mir_func: &MirFunction, ) -> Option { // Step 1: LoopFormIntake を生成（Trio なし版） let intake = intake_loop_form_v2( loop_form, query, mir_func, )?; // Step 2: LoopScopeShape を構築（Trio 内部化） let scope = LoopScopeShape::from_loop_form( loop_form, &intake, query, func_name, )?; // Step 3: JoinIR lowering（変更なし） some_joinir_lowerer(&scope, ...) } ``` ### 4.3 intake_loop_form() の書き換え（核心部分） #### Before（L169-182） ```rust // LocalScopeInspector に snapshot を登録して VarClass 判定の土台を整える let mut inspector = LocalScopeInspectorBox::new(); inspector.record_snapshot(loop_form.header, &header_vals_mir); for (bb, snap) in &exit_snapshots { inspector.record_snapshot(*bb, snap); } let all_names: Vec = header_vals_mir.keys().cloned().collect(); let classified = var_classes.classify_all( &all_names, &pinned_hint, &carrier_hint, &inspector, &exit_preds, ); let ordered_pinned: Vec = classified .iter() .filter(|(_, c)| matches!(c, LoopVarClass::Pinned)) .map(|(n, _)| n.clone()) .collect::>() .into_iter() .collect(); let ordered_carriers: Vec = classified .iter() .filter(|(_, c)| matches!(c, LoopVarClass::Carrier)) .map(|(n, _)| n.clone()) .collect::>() .into_iter() .collect(); ``` #### After（Phase 70 版） ```rust // Phase 70: Trio 分類を削除し、pinned_hint/carrier_hint をそのまま返す // 実際の分類は LoopScopeShape::from_loop_form() 内部で実施される let ordered_pinned: Vec = pinned_hint.into_iter().collect::>().into_iter().collect(); let ordered_carriers: Vec = carrier_hint.into_iter().collect::>().into_iter().collect(); ``` **削減効果**: - **L169-182 の 14行を 2行に削減** → 85% 削減！ - Trio 依存を完全排除 - ロジック重複を解消（LoopScopeShape が SSOT に） ### 4.4 関数シグネチャの変更 #### Before ```rust pub(crate) fn intake_loop_form( loop_form: &crate::mir::loop_form::LoopForm, var_classes: &LoopVarClassBox, // ← 削除予定 query: &impl MirQuery, mir_func: &MirFunction, ) -> Option ``` #### After ```rust pub(crate) fn intake_loop_form_v2( loop_form: &crate::mir::loop_form::LoopForm, query: &impl MirQuery, mir_func: &MirFunction, ) -> Option ``` **変更内容**: - `var_classes: &LoopVarClassBox` 引数を削除 - Trio を使わずに pinned/carrier hint を生成 - 実際の分類は呼び出し側が `LoopScopeShape::from_loop_form()` で実施 --- ## 5. 拡張提案 ### 5.1 現時点では拡張不要 LoopScopeShape は既に以下を提供している: 1. ✅ 変数分類（Pinned/Carrier/BodyLocalExit/BodyLocalInternal） 2. ✅ PHI 生成判定（header/exit） 3. ✅ 定義位置追跡（variable_definitions） 4. ✅ exit_live 計算（保守的近似） 5. ✅ 順序付き一覧（pinned_ordered/carriers_ordered） **結論**: Phase 70 では既存 API のみで移行可能！ ### 5.2 将来的な拡張候補（Phase 71+） 1. **精密 liveness 解析**（NYASH_EXIT_LIVE_ENABLE=1） - 現在: 保守的近似（全変数を live とみなす） - 将来: MIR スキャンによる精密解析（LoopFormOps 拡張後） 2. **Case-A 判定の統合** - 現在: `is_case_a_minimal_target()` が func_name で判定 - 将来: LoopScopeShape に構造的判定を統合 3. **LoopFormIntake の統合** - 現在: LoopFormIntake と LoopScopeShape が分離 - 将来: LoopScopeShape が LoopFormIntake の役割も吸収 --- ## 6. 実装手順（Phase 70） ### 6.1 ステップ 1: intake_loop_form_v2() 実装 **ファイル**: `src/mir/join_ir/lowering/loop_form_intake.rs` **変更内容**: 1. `intake_loop_form_v2()` を新規作成 2. `var_classes` 引数を削除 3. L169-182 の Trio 分類コードを削除 4. pinned_hint/carrier_hint をそのまま ordered_pinned/ordered_carriers に **コード例**: ```rust /// LoopForm + MIR から pinned/carrier hint を抽出する（Phase 70: Trio なし版） pub(crate) fn intake_loop_form_v2( loop_form: &crate::mir::loop_form::LoopForm, query: &impl MirQuery, mir_func: &MirFunction, ) -> Option { // ... 既存の L31-167 までのコードは変更なし ... // Phase 70: Trio 分類を削除 let ordered_pinned: Vec = pinned_hint .into_iter() .collect::>() .into_iter() .collect(); let ordered_carriers: Vec = carrier_hint .into_iter() .collect::>() .into_iter() .collect(); if ordered_pinned.is_empty() || ordered_carriers.is_empty() { return None; } Some(LoopFormIntake { pinned_ordered: ordered_pinned, carrier_ordered: ordered_carriers, header_snapshot: header_vals_mir, exit_snapshots, exit_preds, }) } ``` ### 6.2 ステップ 2: 呼び出し側の移行 **対象ファイル**: - `src/mir/join_ir/lowering/mod.rs`（もしあれば） - json_v0_bridge の関連ファイル **変更内容**: 1. `intake_loop_form()` → `intake_loop_form_v2()` に切り替え 2. Trio 生成コードを削除 3. `LoopScopeShape::from_existing_boxes()` → `LoopScopeShape::from_loop_form()` に変更 **コード例**: ```rust // Before let var_classes = LoopVarClassBox::new(); let exit_live_box = LoopExitLivenessBox::new(); let intake = intake_loop_form(loop_form, &var_classes, query, mir_func)?; let scope = LoopScopeShape::from_existing_boxes( loop_form, &intake, &var_classes, &exit_live_box, query, func_name )?; // After let intake = intake_loop_form_v2(loop_form, query, mir_func)?; let scope = LoopScopeShape::from_loop_form(loop_form, &intake, query, func_name)?; ``` ### 6.3 ステップ 3: テスト確認 **テスト対象**: 1. `loop_scope_shape/tests.rs` のテストが全て PASS 2. JoinIR lowering 系のテスト（json_v0_bridge 経由） 3. 既存の PHI 生成テスト（267/268 PASS 維持） **確認コマンド**: ```bash # 単体テスト cargo test --release loop_scope_shape # JoinIR lowering テスト cargo test --release joinir # 全テスト（退行チェック） cargo test --release ``` ### 6.4 ステップ 4: 旧関数の deprecation **ファイル**: `src/mir/join_ir/lowering/loop_form_intake.rs` **変更内容**: ```rust /// 旧版（Phase 70 で deprecation 予定） #[deprecated(since = "Phase 70", note = "Use intake_loop_form_v2() instead")] pub(crate) fn intake_loop_form( loop_form: &crate::mir::loop_form::LoopForm, var_classes: &LoopVarClassBox, query: &impl MirQuery, mir_func: &MirFunction, ) -> Option { // 互換性のため一時的に残す intake_loop_form_v2(loop_form, query, mir_func) } ``` ### 6.5 ステップ 5: ドキュメント更新 **対象ファイル**: - `src/mir/join_ir/lowering/loop_form_intake.rs` の冒頭コメント - `src/mir/join_ir/lowering/loop_scope_shape/builder.rs` の Phase 48-6 コメント **追加内容**: ```rust //! # Phase 70: Trio 依存排除完了 //! //! - intake_loop_form_v2(): Trio を使わずに hint のみを抽出 //! - LoopScopeShape::from_loop_form(): Trio を内部化して分類実施 //! - json_v0_bridge: Trio 依存ゼロ達成！ ``` --- ## 7. 移行の安全性保証 ### 7.1 退行防止策 1. **段階的移行**: intake_loop_form_v2() を新規作成し、旧関数を deprecation 2. **既存テストの維持**: 267/268 PASS を維持 3. **互換レイヤー**: 旧関数から新関数を呼び出して動作検証 ### 7.2 検証ポイント | 項目 | 検証方法 | 期待結果 | |------|---------|---------| | PHI 生成 | 既存テスト実行 | 267/268 PASS 維持 | | pinned/carrier 判定 | loop_scope_shape tests | 全 PASS | | exit_live 計算 | JoinIR lowering テスト | 変化なし | | MIR パース | preheader 変数抽出 | s/n/i 正常抽出 | ### 7.3 ロールバック計画 Phase 70 で問題が発生した場合: 1. `intake_loop_form_v2()` を削除 2. 旧 `intake_loop_form()` に戻す 3. Trio 依存を一時的に復活 4. 問題を調査して Phase 71 で再挑戦 --- ## 8. 期待される効果 ### 8.1 コード削減 | ファイル | Before | After | 削減率 | |---------|--------|-------|-------| | loop_form_intake.rs | 211行 | 197行 | **7% 削減** | | json_v0_bridge 系 | Trio 生成コード | 削除 | **10-15行削減** | ### 8.2 設計改善 1. **責務の明確化**: - loop_form_intake: MIR パース + hint 生成 - LoopScopeShape: 変数分類の SSOT 2. **依存の整理**: - json_v0_bridge: Trio を知らない - LoopScopeShape: Trio を内部化（builder.rs のみ） 3. **保守性向上**: - 分類ロジックの重複を解消 - LoopScopeShape が唯一の分類実装に ### 8.3 Phase 48-6 設計の完成 Phase 48-6 の目標「Trio を builder.rs のみに封じ込める」が完全達成: - ✅ json_v0_bridge: Trio 依存ゼロ - ✅ loop_form_intake: Trio 呼び出しゼロ - ✅ LoopScopeShape: Trio を内部化（builder.rs のみ知る） --- ## 9. 補足: LoopScopeShape::from_loop_form() の既存実装 Phase 48-2 で既に実装済み（`builder.rs` L64-81）: ```rust /// Trio 引数なしで LoopScopeShape を構築（Trio 内部化） pub(crate) fn from_loop_form( loop_form: &LoopForm, intake: &LoopFormIntake, query: &impl MirQuery, func_name: Option<&str>, ) -> Option { let var_classes = LoopVarClassBox::new(); let exit_live_box = LoopExitLivenessBox::new(); Self::from_existing_boxes( loop_form, intake, &var_classes, &exit_live_box, query, func_name, ) } ``` **重要な発見**: - Trio の生成は **既に LoopScopeShape 内部で完結**！ - json_v0_bridge が Trio を渡す必要は **全くない**！ - Phase 70 は「呼び出し側を既存 API に変えるだけ」で完了！ --- ## 10. まとめ ### 10.1 設計の核心 1. **loop_form_intake.rs**: Trio 分類を削除し、hint 抽出のみに専念 2. **LoopScopeShape::from_loop_form()**: 既存実装を活用（変更不要） 3. **json_v0_bridge**: Trio 生成コードを削除し、from_loop_form() を呼ぶだけ ### 10.2 Phase 70 の作業量 - **新規実装**: intake_loop_form_v2()（14行削減版） - **呼び出し側修正**: Trio 生成コードの削除 - **テスト確認**: 既存テスト実行（267/268 PASS 維持） **見積もり**: 1-2時間の実装 + 30分のテスト確認 = **合計 2.5時間** ### 10.3 Phase 70 完了後の状態 ``` json_v0_bridge/ └─ lowering/ └─ loop_.rs ├─ intake_loop_form_v2() 呼び出し（Trio なし） └─ LoopScopeShape::from_loop_form() 呼び出し（Trio 内部化） loop_scope_shape/ └─ builder.rs ├─ from_loop_form() が Trio を内部生成 └─ from_existing_boxes_legacy() が Trio を使用（Phase 48-6 境界） loop_form_intake.rs ├─ intake_loop_form_v2() 実装（Trio なし、hint のみ） └─ intake_loop_form() deprecation（互換性維持） ``` **Phase 48-6 設計の完全実現**: Trio は builder.rs のみが知る層！ --- ## Phase 70 実装 Checklist - [ ] Step 1: intake_loop_form_v2() 実装（loop_form_intake.rs） - [ ] Step 2: json_v0_bridge の呼び出し側修正 - [ ] Step 3: テスト確認（267/268 PASS 維持） - [ ] Step 4: intake_loop_form() に deprecation マーク - [ ] Step 5: ドキュメント更新（Phase 70 完了記録） - [ ] Step 6: コミット（退行なし確認済み） **実装準備完了！Phase 70 で Trio 依存ゼロを達成しよう！** 🚀