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# Catch / Cleanup / Async — Join-Explicit CFG extensions
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Status: Draft（design SSOT candidate）
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Last updated: 2025-12-20
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Related:
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- North star: `docs/development/current/main/design/join-explicit-cfg-construction.md`
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- Phase 260 roadmap: `docs/development/current/main/phases/phase-260/README.md`
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## 目的
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Nyash/Hakorune の表面文法（主に postfix `catch/cleanup`）に合わせて、例外/後始末/中断（async）を追加するときに JoinIR→MIR の暗黙ABI（推測/メタ/例外的分岐）を再増殖させないための設計メモ。
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注: `try { ... }` は言語資料上は legacy/非推奨として扱われることがあるが、この設計は **`try` の存在を前提にしない**（catch/cleanup を正規化の入口にする）。
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ポイントは 2 つだけ:
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1. **制御フローは edge を明示し、値は edge-args（block params）で運ぶ**
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2. **“意味SSOT” と “配線SSOT” を分離し、Fail-Fast の verify を常設する**
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## 実装タイミング（推奨）
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前提（Phase 260 で固める）:
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- MIR で edge-args が terminator operand にあり、`BasicBlock.jump_args` に依存しない（併存→移行→削除の P2 到達が理想）
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- “読む側” の参照点が `out_edges()`/`edge_args_to(target)` に一本化されている（Branch 含む）
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- “書く側” の terminator 設定が API で一元化されている（successors キャッシュ同期漏れを構造で潰している）
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- DCE/verify/printer が terminator operand を SSOT として扱う（メタ追いが不要）
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順序（迷子が減る順）:
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1. `catch/cleanup`（例外）: `Invoke(ok_edge, err_edge)` を追加（例外 edge を明示）
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2. `cleanup/defer`（後始末）: “脱出 edge 正規化” を追加（Return/Throw/Break/Continue を cleanup に寄せる）
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3. `async/await`: CFG 語彙に混ぜず **state-machine lowering**（AsyncLowerBox）で分離
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## 用語（この文書の範囲）
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- **edge-args**: branch/jump の edge に紐づく引数。ターゲット block の params と 1:1 で対応する。
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- **Invoke**: 正常継続（ok）と例外継続（err）を持つ呼び出し terminator。
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- **cleanup normalizer**: cleanup/defer を実現するために「スコープ外へ出る edge」を cleanup ブロックに集約する正規化箱。
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- **async lowering**: `await` を state machine に落としてから CFG（MIR）にする箱。
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## catch（最小語彙：例外 edge）
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### 目標
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- 例外経路を “暗黙” にせず、CFG の edge として明示する。
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- 例外値は catch block の params（edge-args）で受ける。
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### 最小追加語彙（案）
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- `MirTerminator::Invoke { callee, args, ok: (bb_ok, ok_args), err: (bb_err, err_args) }`
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設計ノート:
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- ok/err 両方が必須（片側欠落を許さない）
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- ok/err の args は “役割付きABI” で解釈する（将来 `JoinAbi`/`ContSigId` へ）
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### throw の扱い（最小）
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MIR で `Throw` を増やさずに済む形:
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- 正規化（Normalizer）が “現在の例外継続” を知っており、`throw e` を `Jump(unwind_bb, [e, ...])` に正規化する
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### verify（Fail-Fast）
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- `Invoke` は terminator（block の最後）であること
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- ok/err のターゲット block params と args の数が一致すること
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- err 側の先頭 param は例外値（role=Exception）であること（最低限の役割固定）
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- “may_throw な呼び出し” を `Call` で表していないこと（暫定: 当面は全部 Invoke に倒しても良い）
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## cleanup（脱出 edge 正規化）
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### 目標（finally の後継としての cleanup）
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- return/break/continue/throw 等の “脱出” を cleanup 経由に統一して、後始末漏れを構造で潰す。
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- 例外/return の payload は edge-args（block params）で運ぶ（PHI/メタに逃げない）。
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### 最小形（案）
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スコープ S ごとに次の 2 ブロック（または 1 ブロック + dispatch）を作る:
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- `cleanup_entry_S(tag, payload..., carriers...)`
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- `cleanup_dispatch_S(tag, payload..., carriers...)`
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`ExitTag`（例）:
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- `Return`
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- `Throw`
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- `Break`
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- `Continue`
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- `Cancel`（async の drop/cancel 用に予約）
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### verify（Fail-Fast）
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- S の内部ブロックから “S の外” への edge が存在したら落とす（例外: cleanup_dispatch のみ）
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- `Invoke.err` など “例外 edge” も漏れなく cleanup に寄せられていること
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- `ExitTag` の分岐が未処理になっていないこと（Unknown は即死）
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## async/await（state machine lowering）
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### 目標
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- `await` を CFG 語彙に混ぜず、AsyncLowerBox が責務として消す（残ったら verify で即死）。
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- cancel/drop が必要なら `ExitTag::Cancel` と cleanup を接続して後始末を一貫化する。
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### 最小インターフェース（案）
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- `await` は “前段IR（AsyncPrep）” にのみ存在してよい
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- AsyncLowerBox で state machine 化した後、MIR は `Jump/Branch/Return/Invoke/Call` の語彙だけにする
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### verify（Fail-Fast）
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- AsyncLowerBox 後に `await` が 1 つでも残っていたら落とす
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- state dispatch が全 state をカバーしていること（未到達 state は削除可）
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