hakorune/docs/development/current/main/phases/phase-285

Phase 285: Box lifecycle / weakref / finalization / GC conformance

Status: P0 COMPLETE (2025-12-26); A1 series + LLVM sub-phases implemented

Next (P0 docs-only → P1/P2)

• P0 手順書: docs/development/current/main/phases/phase-285/P0-INSTRUCTIONS.md
• 言語レベルSSOT:
  • lifecycle/weak/fini/GC: docs/reference/language/lifecycle.md
  • null/void/truthiness: docs/reference/language/types.md

LLVM Sub-Phases Status

Phase	Status	Summary
285LLVM-0.3	✅ COMPLETE	Leak report smoke test修正（検証スコープ明確化） (2025-12-25)
285LLVM-1.1	✅ COMPLETE	ユーザーBox登録・デバッグ出力 (2025-12-24)
285LLVM-1.2	✅ COMPLETE	WeakRef基本動作（identity保留） (2025-12-24)
285LLVM-1.3	✅ COMPLETE	InstanceBox Field Access (getField/setField) (2025-12-24)
285LLVM-1.4	✅ COMPLETE	print Handle Resolution (型タグ伝播) (2025-12-24)
285W-Syntax-0	✅ COMPLETE	weak文法SSOT確定 (weak x unary operator) (2025-12-24)
285W-Syntax-0.1	✅ COMPLETE	weak(x) 完全拒否 (Parser-level Fail-Fast) (2025-12-24)

LLVM Details: See phase-285llvm-1.3-verification-report.md Syntax Change: Phase 285W-Syntax-0 migrates from weak(x) function call to weak x unary operator Syntax Enforcement: Phase 285W-Syntax-0.1 enforces parser-level rejection of weak(...) syntax with helpful error message

Phase 285LLVM-0.3 (2025-12-25): Smoke test 修正

• NYASH_DISABLE_PLUGINS=1 削除、plugins 有効化で leak report 動作確認
• stdout 検証を削除（leak report のみを検証対象とする）
• 結果: 45/46 PASS（退行なし）
• コメント修正: 「print() は機能しない」→「このsmoke testはleak reportingのみ検証」（SSOT整合）

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Goal

Box の生存期間（強参照/弱参照/解放/最終化/GC）を SSOT として固定し、移行期間でも意味論が割れない状態にする。

Language-level SSOT:

• Lifecycle/weak/fini/GC policy: docs/reference/language/lifecycle.md
• Truthiness + null/void: docs/reference/language/types.md

This Phase document is not the language SSOT; it tracks implementation status, backend gaps, and acceptance criteria.

Implemented (A1 series)

See docs/development/current/main/phases/phase-285/phase-285a1-boxification.md.

• WeakRef E2E (VM/LLVM harness): weak <expr> + weak_to_strong(), plus strict weak-field contract (no implicit weakification).
• Visibility support: public { weak parent } plus sugar public weak parent (same meaning).
• Parser robustness: parameter type annotations (arg: Type) are rejected with a clear parse error (no hang).
  • Helper: src/parser/common/params.rs
  • Smoke: tools/smokes/v2/profiles/quick/parser/phase285_param_type_annotation_nohang.sh

Why now

• JoinIR/Plan/compose の収束が進むほど、実行時の “値の寿命” の揺れが目立つ。
• weakref/finalization は「実装が仕様」になりやすく、後から直すコストが最大級。
• LLVM harness 側は未対応の可能性が高く、差分を “仕様として明文化” しないと再現/調査が難しい。

SSOT References (current code)

• weakref の値表現: src/value.rs（NyashValue::WeakBox）
• finalization: src/finalization.rs
• Box trait: src/box_trait.rs（SharedNyashBox = Arc<dyn NyashBox>）
• Scope tracking: src/scope_tracker.rs（Box の登録/スコープ）

Snapshot（今わかっていること）

• weakref は Weak<Mutex<dyn NyashBox>> で保持される（NyashValue::WeakBox）
• WeakBox の to_string() は weak_to_strong() を試み、WeakRef(null) 表示になりうる（観測可能）
• src/value.rs に weakref の drop 挙動を固定する unit test がある（test_weak_reference_drop）

Responsibility Map（どこが仕様を決めるか）

• SSOT（意味）: docs/reference/language/*（言語レベルのSSOT）
• Conformance: Rust VM / LLVM harness / WASM / JIT など各バックエンド実装
• 観測の固定: fixture/smoke（Phase 285 P2 で作る）

用語（P0で固定する）

• Strong reference: 所有参照（Arc 等で Box を保持）
• Weak reference: 非所有参照（Weak / weak_to_strong() が失敗しうる）
• Weak-to-strong: weak → strong の昇格（成功/失敗が意味論）
• Roots: 解放/GC から保護される参照集合（stack/local/global/handle/plugin）
• Finalizer: 解放に伴う最終化処理（もし存在するなら）

P0 decisions (docs-only) ✅ COMPLETE (2025-12-26)

言語 SSOT との境界

関心事	SSOT	Phase 285 での扱い
Lifecycle/weak/fini	docs/reference/language/lifecycle.md	実装状況・差分追跡のみ
null/void/truthiness	docs/reference/language/types.md	実装状況・差分追跡のみ
VM/LLVM 差分	このファイル	「未対応/既知バグ/保留」として分類

原則: Phase 285 は言語 SSOT を書き換えない。実装の棚卸しと差分追跡を行う。

用語（固定）

用語	定義
Roots	解放/GC から保護される参照集合（stack/local/global/handle/plugin）
Strong reference	所有参照（Arc 等で Box を保持、解放を遅延）
Weak reference	非所有参照（Weak / weak_to_strong() が失敗しうる）
Weak-to-strong	weak → strong の昇格（成功/失敗が意味論、失敗時は null）
Finalizer (fini)	解放に伴う論理的終了処理（物理解放とは別）
Collection (GC)	到達不能オブジェクトの回収（意味論ではなく補助）

禁止事項

禁止事項	理由
Finalizer 内での再入	デッドロック/無限再帰のリスク
Finalizer 内での例外送出	終了処理の信頼性を損なう
Finalizer 内での allocation	GC サイクル中の新規割当は危険
Silent fallback（黙殺）	未対応は Err または理由付き SKIP で固定
新しい環境変数トグル	既存の診断導線の範囲で対応

VM/LLVM 差分分類

機能	VM (Rust)	LLVM harness	分類
weak <expr>	✅ 実装済み	✅ 実装済み	(A) 仕様通り
weak_to_strong()	✅ 実装済み	✅ 実装済み	(A) 仕様通り
Weak field contract	✅ 実装済み	✅ 実装済み	(A) 仕様通り
Finalizer (fini)	⚠️ 未実装	⚠️ 未実装	(B) 未実装
GC (cycle collection)	⚠️ RC のみ	⚠️ RC のみ	(B) 未実装
Exit-time leak report	✅ 診断あり	✅ 診断あり	(A) 仕様通り

分類凡例:

• (A) 仕様通り: VM/LLVM 両方で動作
• (B) 未実装: 言語仕様にあるが実装されていない
• (C) 既知バグ: 実装はあるが動作が仕様と異なる
• (D) 仕様外: 禁止されている

Core decisions

• Weak の観測は weak_to_strong() で行い、失敗値は null（= runtime Void の別名）。
• cleanup（Stage‑3 block-postfix）が「出口で必ず走る」決定的 cleanup を保証する（catch の有無に関係なく、常に実行）。
• GC は意味論ではなく補助（GC off で cycle はリークしうる）。
• ByRef (RefGet/RefSet) は non-owning / non-escaping（寿命・弱参照・GC の道具にしない）。

RUNBOOK caveat (implementation reality)

The runbook assumes WeakRef infrastructure exists in the VM and lowering. If any of the following are missing, treat weak smokes as unsupported and scope to exit-time leak report first:

• weak <expr> parse/lower (and weak(...) is rejected)
• VM handler for MIR WeakRef/WeakNew/WeakLoad
• language-surface weak_to_strong() on WeakRef

Questions to Answer (P0/P1)

• weakref の “生存判定” は何で観測できるか（toString / is_alive / weak_to_strong API など）
• finalizer は存在するか / いつ発火するか（drop 時？GC 時？明示 API？）
• finalizer 内での禁止事項（再入、例外、I/O、allocation）をどうするか
• LLVM harness の扱い（現状未対応なら “未対応として SSOT 化”）

Scope (proposed)

P0（docs-only）

• 用語の固定（strong/weak/roots/finalizer/collection）
• 仕様の固定（weakref の weak_to_strong 成否、finalizer の発火条件、禁止事項）
• “LLVM harness の扱い” を明文化（未対応なら未対応として SSOT に書く）

P1（investigation）

目的: Rust VM の現状実装の棚卸し（どこで roots が形成され、どこで解放/最終化されるか）

棚卸し対象ファイル:

ファイル	観測ポイント
src/value.rs	NyashValue::WeakBox 生成箇所、weak_to_strong() 失敗時の観測方法
src/finalization.rs	finalizer 存在確認、登録・呼び出しタイミング・順序
src/box_trait.rs	Box の所有モデル（Arc/Weak の境界、roots の形成点）
src/scope_tracker.rs	Box の登録/スコープ管理

LLVM harness 調査:

• src/llvm_py/ で weakref/finalizer の相当機能を確認
• 無いなら「無い」を明文化し、smoke を SKIP にする

P2（smoke）

目的: weakref の最小 fixture/smoke を作り、挙動を固定する

smoke 候補（2-3本）:

smoke	内容	期待値
phase285_weak_basic_vm.sh	既存 weak basic smoke	PASS（既に存在）
phase285_weak_to_strong_fail_vm.sh	weak_to_strong 失敗観測	PASS（null 確認）
phase285_leak_report_vm.sh	exit-time leak report	PASS（既に存在）

LLVM 扱い:

• VM と同一動作: PASS
• 未対応: 理由付き SKIP（test_skip "reason"）
• silent fallback 禁止

Non-goals

• GC アルゴリズム刷新（RC→tracing 等の設計変更）
• LLVM harness に同等機能を “一気に” 実装（差分の記録→段階導入を優先）

Acceptance criteria (P2+)

• VM と LLVM で、weak が仕様通り動作する（weak_to_strong() 成功/失敗が一致、失敗は null）。
• 強参照サイクルを意図的に作ったとき、（GC off なら）回収されないことが観測できる。
• 終了時に「強参照が残っている root」をデバッグ出力できる（default-off の診断フラグ）。
  • これは意味論ではなく診断であり、ON/OFF でプログラムの意味を変えない。