# Phase 16: Macro Revolution - 世界最強マクロシステムの構築 Date: 2025-09-19 Status: **ACTIVE** - AST Pattern Matching実装中 Target: 2025年12月完了 ## 🎯 **革命の概要** **Everything is Box** 設計の究極進化形として、世界初の **Box-Based Macro System** を実装。 Lisp、Rust、C++、Nim、Juliaを超越する次世代マクロ言語を目指す。 ## 🔥 **なぜ革命的か** ### **従来のマクロシステム** ```rust // Rust: 型ごとに別実装が必要 #[derive(Debug)] struct A {} // struct用実装 #[derive(Debug)] enum B {} // enum用実装 #[derive(Debug)] union C {} // union用実装 ``` ### **Nyash: Box-Based Macro** ```nyash // すべてがBoxなので、1つの実装で全対応! @derive(Debug) box A {} // 同じ実装 @derive(Debug) box B {} // 同じ実装 @derive(Debug) box C {} // 同じ実装 ``` **複雑度**: `O(型の種類 × マクロの種類)` → `O(マクロの種類)` ## 🏗️ **アーキテクチャ設計** ### **Phase 1: AST Pattern Matching基盤** ```nyash // 安全なASTパターンマッチング match ast_node { BoxDeclaration { name, fields, methods, .. } => { // 型安全な変換処理 } FunctionDeclaration { name: @fname, params: [first, ...rest] } => { // 束縛とワイルドカード対応 } } ``` ### **Phase 2: Quote/Unquote システム** ```nyash // 安全なコード生成 let template = quote! { $(method_name)(other) { return $(field_comparison_logic) } } // 型安全な展開 let generated = unquote! { template with { method_name: "equals", field_comparison_logic: generate_field_comparisons(box_fields) } } ``` ### **Phase 3: HIRパッチ式マクロエンジン** ```nyash // MIR命令は増やさない!HIRレベルで変換 box MacroEngineBox { expand_derive(input_box: BoxAst) -> Vec { // HIRレベルでパッチ適用 // 既存MIR14命令セットで実行 } } ``` ## 🎯 **実装する実マクロ** ### **@derive マクロファミリー** ```nyash @derive(Equals, ToString, Clone, Debug) box Person { name: StringBox age: IntegerBox address: AddressBox // ネストしたBoxも自動対応 } // 自動生成される: // - equals(other) メソッド // - toString() メソッド // - clone() メソッド // - debug() メソッド ``` ### **@test マクロ + ランナー** ```nyash @test test_person_creation() { local person = new Person("Alice", 25, new AddressBox("Tokyo")) assert_equals(person.name, "Alice") assert_equals(person.age, 25) } @test test_person_equals() { local p1 = new Person("Bob", 30, new AddressBox("Osaka")) local p2 = new Person("Bob", 30, new AddressBox("Osaka")) assert_equals(p1.equals(p2), true) } ``` ```bash # テスト実行 nyash --run-tests my_program.hako # [TEST] test_person_creation ... OK # [TEST] test_person_equals ... OK # Tests: 2 passed, 0 failed ``` ## 🛡️ **ガードレール(安全性保証)** ### **1. Hygiene(名前衝突回避)** ```nyash macro generate_counter() { local temp = gensym("counter_temp") // 自動でユニーク名生成 quote! { local $(temp) = 0 $(temp).increment() } } ``` ### **2. 循環検出・再帰制限** ```nyash // マクロ展開時に自動チェック macro recursive_macro(depth) { if macro_depth() > 100 { compile_error!("Macro recursion limit exceeded") } } ``` ### **3. 決定性・副作用なし** ```nyash // ✅ 決定的なマクロ(推奨) macro pure_derive(box_name, trait_name) { // 同じ入力なら常に同じ出力 return generate_method(box_name, trait_name) } // ❌ 副作用のあるマクロ(禁止) macro bad_macro() { println!("This is forbidden!") // コンパイル時IO禁止 } ``` ## 🎨 **開発者体験** ### **マクロ展開の可視化** ```bash # マクロ展開結果を表示 nyash --expand my_program.hako # 詳細トレース NYASH_MACRO_TRACE=1 nyash my_program.hako # [MACRO] @derive(Equals) -> generating equals() method for Person # [MACRO] @test -> collecting test_person_creation() # [MACRO] Expansion complete: 2 macros processed, 0 errors ``` ### **エラーメッセージの親切さ** ```nyash @derive(UnknownTrait) box Person {} // エラー例: // error: Unknown derive trait 'UnknownTrait' // --> person.hako:1:9 // | // 1 | @derive(UnknownTrait) // | ^^^^^^^^^^^^ // | // = help: Available traits: Equals, ToString, Clone, Debug // = note: Did you mean 'ToString'? ``` ## 📊 **他言語との比較優位性** | 言語 | 型安全性 | 学習コスト | デバッグ性 | 実行性能 | 表現力 | |------|----------|------------|------------|----------|--------| | **Nyash** | ✅ | 🟢 Low | 🟢 High | 🟢 High | 🟢 High | | Rust | ✅ | 🔴 High | 🔴 Low | 🟢 High | 🟡 Medium | | Lisp | ❌ | 🔴 High | 🔴 Low | 🟡 Medium | 🟢 High | | C++ | ❌ | 🔴 Very High | 🔴 Very Low | 🟢 High | 🟢 High | | Nim | 🟡 | 🟡 Medium | 🟡 Medium | 🟢 High | 🟢 High | ## 🚀 **実装スケジュール** ### **Week 1-2: AST Pattern Matching基盤** - [x] AST定義の拡張(パターン用) - [ ] パターンマッチング構文の実装 - [ ] 束縛・ワイルドカードサポート - [ ] 基本テストケース ### **Week 3-4: Quote/Unquote システム** - [ ] Quote構文の実装 - [ ] Unquote展開エンジン - [ ] スパン情報伝播 - [ ] エラー処理強化 ### **Week 5-6: HIRパッチ式エンジン** - [ ] マクロエンジンコア実装 - [ ] HIRレベル変換処理 - [ ] MIR14命令互換性確保 - [ ] パフォーマンス最適化 ### **Week 7-8: 実マクロ実装** - [ ] @derive(Equals, ToString) - [ ] @test マクロ + ランナー - [ ] CLI統合(--expand, --run-tests) - [ ] ドキュメント・例示 ### **Week 9-12: 安定化・拡張** - [ ] ガードレール強化 - [ ] エラーメッセージ改善 - [ ] 性能最適化・メモリ効率 - [ ] 実用アプリでの検証 ## 🎯 **成功指標** ### **技術指標** - [ ] @derive マクロで100行→5行の圧縮達成 - [ ] マクロ展開時間 < 100ms(中規模プロジェクト) - [ ] 型エラー100%コンパイル時検出 - [ ] メモリ使用量増加 < 20% ### **開発者体験指標** - [ ] 学習コスト: 30分でマクロ作成可能 - [ ] デバッグ時間: --expand で即座に問題特定 - [ ] エラー理解率: 初学者でも90%理解 ## 🏆 **世界制覇への道** この実装完了により、Nyashは: 1. **Lisp超越**: 型安全性と構造化でパワーアップ 2. **Rust超越**: 学習コストとデバッグ性で圧勝 3. **C++超越**: 安全性と開発効率で完全勝利 4. **Nim超越**: Box統一でさらに直感的 5. **Julia超越**: Python統合で科学計算も制覇 **世界最強マクロ言語**の地位を確立する!🌟 --- **Next**: [実装詳細](./IMPLEMENTATION.md) | [技術仕様](./TECHNICAL_SPEC.md)