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hakorune/docs/reference/architecture/mir-to-vm-mapping.md
Moe Charm 70af0fe566 feat: Add HTTP status tests and dynamic plugin documentation
- Add e2e_vm_http_status_404/500 tests to verify HTTP status handling
- ResultBox properly returns Ok(Response) for HTTP errors, Err for connection failures
- Create dynamic-plugin-flow.md documenting MIR→VM→Registry→Plugin flow
- Add vm-stats test files for HTTP 404/500 status codes
- Update net-plugin.md with HTTP error handling clarification
- Create E2E_TESTS.md documenting all E2E test behaviors
- Add mir-26-instruction-diet.md for MIR optimization plans
- Add vm-stats-cookbook.md for VM statistics usage guide
- Update MIR verifier to properly track self-assignment patterns

🤖 Generated with [Claude Code](https://claude.ai/code)

Co-Authored-By: Claude <noreply@anthropic.com>
2025-08-23 16:33:32 +09:00

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# MIR → VM Mapping (Draft)
最終更新: 2025-08-23
目的: 生成されたMIR命令がVMでどう実行されるかを1枚で把握し、欠落や暫定実装を洗い出す。26命令ダイエット検討の足場にする。
記法: 状態 = Implemented / Partial / No-op / TODO。
## コア命令
- Const: Implemented
- 定数を `VMValue` に格納。
- BinOp: Partial
- Integer: Add/Sub/Mul/Div 実装Divは0割チェック。他の算術/論理/ビット演算は TODO。
- String: `+` 連結のみ対応。その他は TypeError。
- UnaryOp: Partial
- `Neg`(int), `Not`(bool) のみ。`BitNot` は TODO。
- Compare: Partial
- Integer/ String の Eq/Ne/Lt/Le/Gt/Ge 対応。その他型は TypeError。
- Load / Store: Implemented
- 現状はVM内の値スロット操作簡易
- Copy: Implemented
- 値コピー+クラス名/内部参照印の伝播。
## 制御フロー
- Branch / Jump / Return: Implemented
- Phi: Implemented
- `LoopExecutor` による選択実装前BB情報を利用
## 呼び出し/Box関連
- Call: Implemented
- 関数名を `Const String` として解決しVM内ディスパッチ。
- BoxCall: Partial
- InstanceBox: `{Class}.{method}/{argc}` へ降格呼び出しMIR関数
- PluginBoxV2: cfg(feature="plugins")下でLoader経由invoke引数: NyashBox配列
- Builtinの簡易ディスパッチ: `StringBox.length/substr/concat`, `IntegerBox.toString/abs` 等の最小対応。
- birth 特例: user-definedの `birth` はMIR関数へ直呼。
- NewBox: Implemented
- `runtime.box_registry` から生成。`scope_tracker` に登録。クラス名マップ更新。
- TypeCheck: No-op (常にtrue)
- TODO: 正式な型チェックに置換。
- Cast: No-op (コピー)
- TODO: 正式な型変換に置換。
## 配列
- ArrayGet: TODO一時的に0を返す
- ArraySet: TODO現在はno-op
## デバッグ/出力
- Debug: No-op性能優先
- Print: Implemented`to_string()`して標準出力)
- Nop: No-op
## 例外/安全ポイント
- Throw: Partial
- 例外値を表示してVMErrorで中断。ハンドラ探索なし。
- Catch: No-op
- 例外値スロットを `Void` セットのみ。制御遷移の実装は未対応。
- Safepoint: No-op
## 参照/弱参照/バリア
- RefNew / RefGet / RefSet: Partial
- `object_fields` に簡易格納。`object_class``box_declarations` を用いた可視性public/private簡易検査あり。
- WeakNew / WeakLoad: No-op相当通常コピー/取得と同値)
- TODO: 実際の弱参照生存判定を導入。
- BarrierRead / BarrierWrite: No-op
- 効果注釈のみ(将来の最適化/並行実行基盤に備えた形)。
## 非同期
- FutureNew / FutureSet / Await: Implemented
- `boxes::future::FutureBox` を利用し、同期ブロッキングで結果取得。
## 外部呼び出し
- ExternCall: Implemented
- `runtime::get_global_loader_v2().extern_call(iface, method, args)` にルーティング。Some/Noneで戻り値void扱いも考慮。
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## 既知の課題(抜粋)
- BinOp/UnaryOp/Compare の型拡張浮動小数・Bool/Box等
- ArrayGet/ArraySet の実装。
- TypeCheck/Cast の正規化(型表現と整合)。
- 例外ハンドリングThrow/Catchの制御フロー接続
- WeakRef/Barrier の実体化(必要性評価の上、命令ダイエット候補)。
- PluginBoxV2 のVM側統合強化引数/戻り値のTLV全型対応、Handle戻り値→BoxRef化
## VM統計計測
- `--vm-stats` / `--vm-stats-json` で命令ごとの使用回数と時間(ms)を出力。
- ホット命令抽出によりダイエット候補を定量化。
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## 実測結果サマリー(初回プローブ)
出所: `local_tests/vm_stats_hello.json`, `local_tests/vm_stats_loop.json`, `simple_math.nyash`
- ループ系139命令 / 0.158ms)トップ:
- Const: 25, BoxCall: 23, NewBox: 23, BinOp: 11, Branch: 11, Compare: 11, Jump: 11, Phi: 11, Safepoint: 11
- 所見: ループloweringで Branch/Jump/Phi/Safepoint が並び、Box初期化とBoxCallが多い。
- Hello系6命令: 期待どおりの最小構成Const/Print/Return中心
- simple_math18命令: BinOpの使用を確認整数加減乗除
補足:
- Safepoint はMIR上で挿入されるが、VMではNo-op計測には現れる
- NewBox/BoxCall が上位に入るため、命令セットから外すのは不可(コア扱い)。
- Compare/Branch/Jump/Phi は制御フローのコア。26命令の中核として維持が妥当。
## 実測統計2025-08-23
出所: vm-stats正常系HTTP異常系HTTPFileBox
- 正常系HTTP40命令
- BoxCall: 1742.5%/ Const: 1230%/ NewBox: 922.5%/ Return: 1 / Safepoint: 1
- 異常系HTTP21命令 = 正常の52.5%
- BoxCall: 733.3%/ Const: 628.6%/ NewBox: 314.3%
- Branch: 1 / Jump: 1 / Phi: 1エラーハンドリング特有/ Return: 1 / Safepoint: 1
- FileBox44命令
- BoxCall: 1738.6%/ Const: 1329.5%/ NewBox: 1227.3%/ Return: 1 / Safepoint: 1
設計含意:
- BoxCallが常に最頻出33〜42%)。呼び出しコスト最適化が最優先。
- Const/NewBoxが次点。定数・生成の最適化定数畳み込み軽量生成・シェアリングが効果的。
- 異常系は早期収束で命令半減。if/phi修正は実戦で有効Branch/Jump/Phiが顕在化
## 26命令ダイエット検討のたたき台
方針: 「命令の意味は保ちつつ集約」。代表案:
- 維持: Const / Copy / Load / Store / BinOp / UnaryOp / Compare / Jump / Branch / Phi / Return / Call / BoxCall / NewBox / ArrayGet / ArraySet
- 参照: RefNew / RefGet / RefSetWeak/Barrierは拡張枠へ
- 非同期: AwaitFutureNew/SetはBox APIへ寄せる案も可
- I/O: Print は開発モード限定 or ExternCall統合ExternCall自体はBoxCallへ統合方針
- 調整: TypeCheck/Cast はVerifier/型系に寄せる(命令から外す or 1命令に集約
- Debug/Nop/Safepoint: メタ扱い(命令数からは外す)
次ステップ:
- サンプル/テストをVMで実行し、`vm-stats`結果から実使用命令セットを抽出。
- 上記案に対し互換影響を洗い出し、段階移行(エイリアス→削除)を設計。
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## 26命令ダイエットの指針実測反映
- 維持(ホット・コア): BoxCall / NewBox / Const / BinOp / Compare / Branch / Jump / Phi / Return / Copy / Load / Store / Call
- 実装方針: ExternCallは原則BoxCallへ集約必要なら限定的に残す
- メタ降格: Debug/Nop/Safepointビルドモードで制御
- 型系: TypeCheck/Castは折りたたみ or 検証時に処理1命令に集約も可
- 参照/弱参照/バリア: 需要ベースで拡張枠へvm-statsに登場しない限りコア外
提案(ドラフト):
- コア候補(例): Const, Copy, Load, Store, BinOp, UnaryOp, Compare, Jump, Branch, Phi, Return, Call, BoxCall, NewBox, ArrayGet, ArraySet, RefNew, RefGet, RefSet, Await, Print, ExternCall(集約可), TypeOp(=TypeCheck/Cast), 予備2将来枠
- 予備はWeak*/Barrierや将来の非同期拡張等に割当実測で常用化したら昇格
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## E2E更新VM経由の実働確認
成功ケースVM:
- FileBox.open/write/read: 引数2個のTLVエンコードString, Stringで成功HELLO往復
- FileBox.copyFrom(handle): Handle引数tag=8, size=8, type_id+instance_idで成功
- HttpClientBox.get + HttpServerBox: 基本GETの往復ResultBox経由でResponse取得
- HttpClientBox.post + headers: Status/ヘッダー/ボディをVMで往復確認
- HttpClientBox.get unreachable: 接続失敗時はResult.Err(ErrorBox)ローダーがstring/bytesをErrにマップ
- HTTP 404/500: Result.Ok(Response)ステータスはResponse上に保持
デバッグ小技:
- `NYASH_DEBUG_PLUGIN=1` で VM→Plugin 呼び出しTLVの ver/argc/先頭バイトをダンプ
- Netプラグインの内部ログ: `NYASH_NET_LOG=1 NYASH_NET_LOG_FILE=net_plugin.log`