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# Nyash Box → C ABI → Multi‑Language FFI
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要約（Abstract）
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- 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。
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背景と課題
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- 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。
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- 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。
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- 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。
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提案（Nyash×C ABI 多層アーキテクチャ）
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- 外層（公開）：安定した C ABI（関数名・引数/戻り値・所有権規約）
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- 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
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- ビルド：Nyash → LLVM IR/obj（PIC）→ .so/.dll/.dylib（NyRT にリンク）
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呼び出し経路（概念）
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- Host(App/Script) → FFI(C ABI) → lib<your_box>.so → NyRT(C ABI) → OS/stdlib
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API/ABI 設計指針（最小）
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- 基本型：i64 / f64 / bool / (ptr,len) 文字列・バイト列
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- 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
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- 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
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- 可視性：公開関数は `visibility=default`，内部記号は `hidden`
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- 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
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- 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
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ケーススタディ（PoC：StringBuilderBox）
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- Nyash 実装（内部）
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- `birth()` で内部バッファ（ArrayBox）初期化
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- `append(string)` で push，`toString()` で連結
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- 公開 C API（例）
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- `sb_handle* sb_new();`
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- `int sb_append(sb_handle*, const char* s, size_t n);`
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- `int sb_to_string(sb_handle*, char** out, size_t* out_len); // 呼び手が ny_free_str()`
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- `void sb_free(sb_handle*);
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void ny_free_str(void*);`
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- （任意）`int ny_init(); int ny_shutdown(); const char* ny_get_version();`
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多言語からの利用例（断片）
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- Python(ctypes)
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```python
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from ctypes import *
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lib = cdll.LoadLibrary('./libstringbuilder.so')
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lib.sb_new.restype = c_void_p
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h = lib.sb_new()
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lib.sb_append(h, b"hello", 5)
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out = c_void_p(); ln = c_size_t()
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lib.sb_to_string(h, byref(out), byref(ln))
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s = string_at(out.value, ln.value).decode('utf-8')
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lib.ny_free_str(out)
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lib.sb_free(h)
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```
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- Rust(ffi)
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```rust
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extern "C" {
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fn sb_new() -> *mut core::ffi::c_void;
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fn sb_append(h:*mut core::ffi::c_void, p:*const u8, n:usize) -> i32;
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fn sb_to_string(h:*mut core::ffi::c_void, out:*mut *mut u8, len:*mut usize) -> i32;
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fn ny_free_str(p:*mut core::ffi::c_void);
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fn sb_free(h:*mut core::ffi::c_void);
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}
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```
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評価計画（実務＋学術）
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- 生産性：実装 LoC / 時間，改修差分の小ささ（C 実装比）
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- 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）
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- 信頼性：ASan/valgrind，文字列所有権（リークゼロ）
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- 多言語統合：Python/Rust/Go/Node で同一 .so をスモーク
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- 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
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限界とリスク
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- 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
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- 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
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- 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）
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ロードマップ
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1) PoC：StringBuilderBox を .so 化（PIC＋NyRTリンク），Python/Rust スモークとリーク検査
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2) Nyash プラグイン(v2) ラッパ追加（`nyash.toml` に登録）
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3) JSON/文字列ユーティリティの横展開（共通 ABI ルール化）
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4) ABI 自動生成：Nyash シグネチャ → C ヘッダ/ラッパ生成
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5) パッケージ化テンプレ（ヘッダ＋pkg-config＋CI スモーク）
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関連文書
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- ScopeBox/LoopForm（制御構造の正規化構想）：docs/guides/loopform.md
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- Nyash LLVM/LlvmPy 概要：docs/design/LLVM_LAYER_OVERVIEW.md
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- Seam‑aware JSON Unification（前処理と決定論実装）：papers/paper-y-seam-aware-json-unification/README.md
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