Nyash Box → C ABI → Multi‑Language FFI

要約（Abstract）

Nyash 言語で高レベルに実装した Box を LLVM AOT でオブジェクト化し、安定した C ABI をエクスポートすることで、Python / Rust / Go / Node.js / C++ など任意言語から単一の .so/.dll を即利用可能にする開発手法を提案する。内部では NyRT の C ABI を用いて組み込み Box（String/Array/Map 等）を安全に操作し、外部には簡潔で言語非依存の API を提供する。C ABI → C ABI の多層構成により、実装の生産性と配布・統合の容易さを両立する。

背景と課題

既存のライブラリ開発では、C/C++ 実装＋各言語向けバインディングの整備が恒常的なコストとなる。
高速化や保守を優先すると低レベル実装が増え、開発速度や品質保証（型・所有権）が課題化する。
Nyash には Box 抽象と NyRT（ランタイム）があり、文字列・配列などの基本操作を統一的に扱える基盤が存在する。

提案（Nyash×C ABI 多層アーキテクチャ）

外層（公開）：安定した C ABI（関数名・引数/戻り値・所有権規約）
内層（実装）：Nyash で Box を高レベル記述し、NyRT の C ABI を通じて組み込み Box を操作
ビルド：Nyash → LLVM IR/obj（PIC）→ .so/.dll/.dylib（NyRT にリンク）

呼び出し経路（概念）

Host(App/Script) → FFI(C ABI) → lib<your_box>.so → NyRT(C ABI) → OS/stdlib

API/ABI 設計指針（最小）

基本型：i64 / f64 / bool / (ptr,len) 文字列・バイト列
文字列返却：ヒープ確保して返す→呼び手が ny_free_str(void*) で解放
エラー：int 戻り値（0=OK, 非0=ERR）；詳細は必要なら out-param or errno スタイル
可視性：公開関数は visibility=default，内部記号は hidden
初期化：ny_init()/ny_shutdown() を用意（方針により省略可）。NyRT と二重初期化しない運用規約を明示
ビルド：全 .o を -fPIC，NyRT は動的（推奨）または PIC な静的リンクに統一

ケーススタディ（PoC：StringBuilderBox）

Nyash 実装（内部）
- birth() で内部バッファ（ArrayBox）初期化
- append(string) で push，toString() で連結
公開 C API（例）
- sb_handle* sb_new();
- int sb_append(sb_handle*, const char* s, size_t n);
- int sb_to_string(sb_handle*, char** out, size_t* out_len); // 呼び手が ny_free_str()
- void sb_free(sb_handle*); void ny_free_str(void*);
- （任意）int ny_init(); int ny_shutdown(); const char* ny_get_version();

多言語からの利用例（断片）

Python(ctypes)

from ctypes import *
lib = cdll.LoadLibrary('./libstringbuilder.so')
lib.sb_new.restype = c_void_p
h = lib.sb_new()
lib.sb_append(h, b"hello", 5)
out = c_void_p(); ln = c_size_t()
lib.sb_to_string(h, byref(out), byref(ln))
s = string_at(out.value, ln.value).decode('utf-8')
lib.ny_free_str(out)
lib.sb_free(h)

Rust(ffi)

extern "C" {
    fn sb_new() -> *mut core::ffi::c_void;
    fn sb_append(h:*mut core::ffi::c_void, p:*const u8, n:usize) -> i32;
    fn sb_to_string(h:*mut core::ffi::c_void, out:*mut *mut u8, len:*mut usize) -> i32;
    fn ny_free_str(p:*mut core::ffi::c_void);
    fn sb_free(h:*mut core::ffi::c_void);
}

評価計画（実務＋学術）

生産性：実装 LoC / 時間，改修差分の小ささ（C 実装比）
性能：連結 10^6 回のスループット，FFI 境界のオーバーヘッド（まとめ API で最適化）
信頼性：ASan/valgrind，文字列所有権（リークゼロ）
多言語統合：Python/Rust/Go/Node で同一 .so をスモーク
再利用性：同一成果物を Nyash プラグイン(v2) と汎用 C ライブラリの両用途で利用

限界とリスク

NyRT とのリンク方針不一致（動的/静的）やバージョン差異で未定義動作の恐れ → 版照合 API と CI を用意
返却バッファの所有権取り決めが曖昧だとリーク → ny_free_str() を ABI の一部に
マルチスレッドでの再入性 → 仕様として明示（必要に応じロック/TLS）

ロードマップ

PoC：StringBuilderBox を .so 化（PIC＋NyRTリンク），Python/Rust スモークとリーク検査
Nyash プラグイン(v2) ラッパ追加（nyash.toml に登録）
JSON/文字列ユーティリティの横展開（共通 ABI ルール化）
ABI 自動生成：Nyash シグネチャ → C ヘッダ/ラッパ生成
パッケージ化テンプレ（ヘッダ＋pkg-config＋CI スモーク）

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