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# GC切り替え可能言語 - 史上初の柔軟なメモリ管理
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Status: Research
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Created: 2025-08-26
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Priority: Medium
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Related: メモリ管理、参照カウント、開発効率
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## 🌟 コンセプト
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Nyashを**世界初のGC切り替え可能言語**にする革新的アイデア。開発時はGCオンで快適に、本番ではGCオフで高性能に。
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## 🎯 基本アイデア
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```nyash
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// 開発時: メモリリークを気にせず開発
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nyash --gc-mode=ref-counting app.nyash
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// 本番: 最高性能で実行
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nyash --gc-mode=explicit app.nyash
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```
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## 📊 メモリ管理モード
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### 1. Explicit Mode（デフォルト）
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- 現在のNyashの動作
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- スコープ抜けたら即fini()
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- 予測可能な性能
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- リアルタイムアプリ向け
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### 2. Reference Counting Mode（新規）
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- 参照カウントが0になったらfini()
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- share_box()で参照カウント++
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- 循環参照はweak参照で解決
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- 一般アプリ向け
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## 🔧 実装戦略
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### インタープリター（簡単）
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```rust
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// 実行時のモード切り替えで対応
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match memory_mode {
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RefCounting => {
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// 代入時に参照カウント操作
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old_value.dec_ref();
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new_value.inc_ref();
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}
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Explicit => {
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// 現在の動作
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}
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}
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```
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### MIR（中程度）
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```rust
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// 新しい抽象命令を追加
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enum MirInstruction {
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Acquire(temp_id), // 値の取得（GCならref++）
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Release(temp_id), // 値の解放（GCならref--/fini）
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}
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// MIRは同じ、実行時に挙動を変える
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```
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### VM（やや複雑）
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- Acquire/Release命令の実装
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- モードフラグによる分岐
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- 参照カウント0検出時のfini呼び出し
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### Cranelift JIT（複雑）
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```rust
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// モード別のコード生成
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if gc_mode == Explicit {
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// Acquire/Release命令をスキップ
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// 直接fini呼び出し
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} else {
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// 参照カウント操作のインライン展開
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// 条件付きfini呼び出し
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}
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```
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## 🚀 実装フェーズ
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### Phase 1: 基礎実装（1-2週間）
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- [ ] BoxBaseに参照カウント追加
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- [ ] インタープリターでのモード切り替え
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- [ ] 基本的なテスト
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### Phase 2: MIR/VM対応（1ヶ月）
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- [ ] Acquire/Release命令の設計
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- [ ] MIRビルダーの対応
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- [ ] VM実行時の最適化
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### Phase 3: JIT最適化（Cranelift後）
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- [ ] モード別コード生成
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- [ ] デッドコード除去
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- [ ] インライン最適化
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## 💡 革新的な使い方
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### 開発フロー
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```bash
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# 1. 開発中: GCオンで快適開発
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nyash --gc-mode=ref-counting --detect-leaks dev.nyash
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# 2. テスト: メモリリーク検出
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nyash --gc-mode=ref-counting --memory-report test.nyash
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# 3. 本番: GCオフで最高性能
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nyash --gc-mode=explicit --optimize prod.nyash
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```
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### ハイブリッドモード
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```nyash
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// ファイル単位での制御
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// @gc-mode: explicit
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box RealtimeAudioProcessor { }
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// @gc-mode: ref-counting
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box UIController { }
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```
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## 🤔 技術的課題
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### 1. 統一的なMIR表現
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- GCモードに依存しないMIR設計
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- 実行時の最適化余地を残す
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### 2. JITコード生成の複雑化
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- モード別の最適化パス
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- コードキャッシュの管理
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### 3. デバッグ情報の保持
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- どのモードで実行されているか
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- 参照カウントの可視化
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## 🎉 期待される効果
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1. **開発効率**: GCありで快適開発
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2. **実行性能**: GCなしで最高速
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3. **教育価値**: メモリ管理の学習に最適
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4. **柔軟性**: アプリケーションに応じた選択
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## 📚 参考資料
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- Rust: 所有権システム（コンパイル時）
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- Swift: ARC（自動参照カウント）
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- Go/Java: 強制GC
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- C/C++: 手動管理
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## 🔮 将来の拡張
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- Mark & Sweep GCモードの追加
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- 世代別GC
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- リージョンベースメモリ管理
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- プロファイルベース自動選択
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## 実装タイミング
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- Cranelift JIT実装後が理想的
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- まずはインタープリターで実験
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- 実用性を確認してから本格実装 |