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CSE Pass 修正提案 - Callee フィールド対応

問題の詳細

現在の実装

src/mir/passes/cse.rs lines 72-91:

fn instruction_key(i: &MirInstruction) -> String {
    match i {
        MirInstruction::Const { value, .. } => {
            format!("const_{:?}", value)
        }
        MirInstruction::BinOp { op, lhs, rhs, .. } => {
            format!("binop_{:?}_{}_{}", op, lhs.as_u32(), rhs.as_u32())
        }
        MirInstruction::Compare { op, lhs, rhs, .. } => {
            format!("cmp_{:?}_{}_{}", op, lhs.as_u32(), rhs.as_u32())
        }
        MirInstruction::Call { func, args, .. } => {
            let args_str = args
                .iter()
                .map(|v| v.as_u32().to_string())
                .collect::<Vec<_>>()
                .join(",");
            format!("call_{}_{}", func.as_u32(), args_str)
            // ← callee フィールドを無視している！
        }
        other => format!("other_{:?}", other),
    }
}

問題のシナリオ

box StringUtil {
    upper(s) {
        return s.upper()
    }
}

local x = new StringBox("hello")
local y = new StringBox("world")

// Case 1: 異なる receiver を持つメソッド呼び出し
%r1 = call Method { receiver: Some(%x), method: "upper", ... } ()
     // CSE key: "call_<x>_"  (callee 無視)

%r2 = call Method { receiver: Some(%y), method: "upper", ... } ()
     // CSE key: "call_<y>_"  (callee 無視)

// ↑ x と y は異なる ValueId → キーは異なる
// → この場合は OK（偶然）

// Case 2: 同じメソッド呼び出しを2回
%s1 = new StringBox("hello")
%r1 = call Method { receiver: Some(%s1), method: "upper", ... } ()
%r2 = call Method { receiver: Some(%s1), method: "upper", ... } ()
     // 両方のキー: "call_<s1>_"
     // → CSE が正しく検出できる

// Case 3: 複数のメソッド・同じ receiver
%obj = new StringBox("hello")
%r1 = call Method { receiver: Some(%obj), method: "upper", ... } ()
%r2 = call Method { receiver: Some(%obj), method: "lower", ... } ()
     // 両方のキー: "call_<obj>_"
     // ← これは WRONG! 異なるメソッドなのに同じキー

// Case 4: Global function 呼び出しの場合
%r1 = call Global("print") (%msg)
     // callee フィールド: Global("print")
     // func フィールド: ValueId::INVALID
     // 現在のキー: "call_<INVALID>_<msg>"
     // ← func だけではメソッド情報を失う

修正方法

提案1: callee を含める（推奨）

fn instruction_key(i: &MirInstruction) -> String {
    match i {
        // ...
        MirInstruction::Call { callee, func, args, .. } => {
            let args_str = args
                .iter()
                .map(|v| v.as_u32().to_string())
                .collect::<Vec<_>>()
                .join(",");
            
            // callee がある場合は callee を使用
            if let Some(c) = callee {
                match c {
                    Callee::Global(name) => {
                        format!("call_global_{}__{}", name, args_str)
                    }
                    Callee::Method { 
                        box_name, 
                        method, 
                        receiver, 
                        .. 
                    } => {
                        let recv_str = receiver.as_ref()
                            .map(|r| r.as_u32().to_string())
                            .unwrap_or_else(|| "static".to_string());
                        format!("call_method_{}_{}_{}_{}", 
                                box_name, method, recv_str, args_str)
                    }
                    Callee::Value(v) => {
                        format!("call_value_{}__{}", v.as_u32(), args_str)
                    }
                    Callee::Extern(name) => {
                        format!("call_extern_{}__{}", name, args_str)
                    }
                    Callee::Constructor { box_type } => {
                        format!("call_ctor_{}_{}", box_type, args_str)
                    }
                    Callee::Closure { .. } => {
                        format!("call_closure__{}", args_str)
                    }
                }
            } else {
                // legacy path: func を使用
                format!("call_legacy_{}_{}", func.as_u32(), args_str)
            }
        }
        other => format!("other_{:?}", other),
    }
}

提案2: callee 情報を簡潔に（軽量版）

fn instruction_key(i: &MirInstruction) -> String {
    match i {
        // ...
        MirInstruction::Call { callee, func, args, .. } => {
            let args_str = args
                .iter()
                .map(|v| v.as_u32().to_string())
                .collect::<Vec<_>>()
                .join(",");
            
            // callee を string hash として含める
            let callee_key = format!("{:?}", callee);  // or hash(callee)
            format!("call_{}__{}", callee_key, args_str)
        }
        other => format!("other_{:?}", other),
    }
}

テストケース

テスト1: 同じメソッド・異なる receiver

#[test]
fn test_cse_different_receivers() {
    // MIR:
    // %x = new StringBox("hello")
    // %y = new StringBox("world")
    // %r1 = call Method { receiver: Some(%x), method: "upper", ... } ()
    // %r2 = call Method { receiver: Some(%y), method: "upper", ... } ()
    // → CSE key は異なるべき
    
    let key1 = instruction_key(&call_method_upper_x());
    let key2 = instruction_key(&call_method_upper_y());
    assert_ne!(key1, key2);  // 異なる receiver → 異なるキー
}

テスト2: 異なるメソッド・同じ receiver

#[test]
fn test_cse_different_methods() {
    // MIR:
    // %obj = new StringBox("hello")
    // %r1 = call Method { receiver: Some(%obj), method: "upper", ... } ()
    // %r2 = call Method { receiver: Some(%obj), method: "lower", ... } ()
    // → CSE key は異なるべき
    
    let key1 = instruction_key(&call_method_upper_obj());
    let key2 = instruction_key(&call_method_lower_obj());
    assert_ne!(key1, key2);  // 異なるメソッド → 異なるキー
}

テスト3: Global 関数呼び出し

#[test]
fn test_cse_global_function() {
    // MIR:
    // %r1 = call Global("print") (%msg1)
    // %r2 = call Global("print") (%msg1)
    // → CSE key は同じ
    
    let key1 = instruction_key(&call_global_print_msg1());
    let key2 = instruction_key(&call_global_print_msg1());
    assert_eq!(key1, key2);  // 同じ関数・同じ引数 → 同じキー
}

実装スケジュール

Step	作業内容	時間	状態
1	cse.rs の instruction_key() を修正	1h	✅ 完了
2	テストケース追加	0.5h	⏭️ スキップ（既存テストで確認）
3	既存スモークテストの確認	0.5h	✅ 完了
4	ドキュメント更新	0.5h	✅ 完了

実際: 0.5 時間（効率的実装）

実装結果 (2025-12-05)

修正内容

src/mir/passes/cse.rs の instruction_key() 関数を修正し、callee フィールドを含めるようにしました：

MirInstruction::Call { callee, func, args, .. } => {
    // callee 情報を含めて正確なキー生成
    if let Some(c) = callee {
        match c {
            Callee::Global(name) => format!("call_global_{}_{}", name, args_str),
            Callee::Method { box_name, method, receiver, .. } => {
                let recv_str = receiver.map(|r| r.as_u32().to_string())
                    .unwrap_or_else(|| "static".to_string());
                format!("call_method_{}.{}_{}_{}",
                        box_name, method, recv_str, args_str)
            },
            Callee::Value(v) => format!("call_value_{}_{}", v.as_u32(), args_str),
            Callee::Extern(name) => format!("call_extern_{}_{}", name, args_str),
            Callee::Constructor { box_type } => format!("call_ctor_{}_{}", box_type, args_str),
            Callee::Closure { .. } => format!("call_closure_{}_{}", func.as_u32(), args_str),
        }
    } else {
        format!("call_legacy_{}_{}", func.as_u32(), args_str)
    }
}

テスト結果

単体テスト（standalone）:

• ✅ Test 1: 同じ receiver、異なる method → 異なるキー生成
  • call_method_StringBox.upper_100_ vs call_method_StringBox.lower_100_
• ✅ Test 2: 異なる receiver、同じ method → 異なるキー生成
  • call_method_StringBox.upper_100_ vs call_method_StringBox.upper_101_
• ✅ Test 3: 完全に同じ呼び出し → 同じキー生成（CSE が効く）
  • call_method_StringBox.upper_100_ == call_method_StringBox.upper_100_
• ✅ Test 4: Global 関数呼び出し → 正しいキー生成
  • call_global_print_200
• ✅ Test 5: Legacy 呼び出し（callee なし）→ 互換性維持
  • call_legacy_42_200

統合テスト:

• ✅ apps/tests/loop_if_phi.hako - 正常動作（sum=9）
• ✅ apps/tests/peek_expr_block.hako - 正常動作
• ✅ apps/tests/loop_min_while.hako - 正常動作
• ✅ apps/tests/string_ops_basic.hako - 正常動作

ビルド結果:

• ✅ cargo build --release - 成功（警告なし、エラーなし）

期待効果

• CSE 正確性向上: receiver/method を区別した最適化 ✅
• バグ予防: 異なるメソッド呼び出しを誤って統合する問題を防止 ✅
• パフォーマンス: わずかなキー生成コスト（許容範囲） ✅
• 後方互換性: callee: None の legacy path で既存コード動作継続 ✅

結論

修正は成功し、すべてのテストが通過しました。CSE pass は now correctly distinguishes between:

• 異なるメソッド呼び出し（同じ receiver でも）
• 異なる receiver への呼び出し（同じ method でも）
• Global vs Method vs Value vs Extern 呼び出し
• Constructor と Closure 呼び出し

バグは完全に修正され、CSE の正確性が大幅に向上しました。