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Moe Charm ee4228af5a docs(phase-8.5): Add comprehensive MIR 25-instruction specification

• Phase 8.5 complete specification (ChatGPT5 + AI conference decision)
• 25-instruction semantic layering (Tier-0/1/2 structure)
• Effect system (pure/mut/io/control) with optimization rules
• Verifier requirements (ownership forest, weak references, safety)
• Backend implementation guidance (Interpreter/VM/WASM/JIT)
• Two-phase lowering strategy for flexible backend support
• Test strategies (Golden MIR, behavior consistency, performance)

Addresses VM/WASM issues discovered in Phase 8.4 testing:
- VM BoxCall return value problem
- WASM String constant/BoxCall support
- Everything is Box philosophy perfect IR realization

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

Co-Authored-By: Claude <noreply@anthropic.com>

2025-08-14 11:14:24 +09:00

14 KiB

Raw Blame History

🎯 現在のタスク (2025-08-14 Native Nyash Phase 8.4完了・次期フェーズ準備)

🎯 2025-08-14 現在の進行状況

🚀 Native Nyash実装

Phase 6: ✅ 完了（RefNew/RefGet/RefSet MIR命令実装）
Phase 7: ✅ 完了（FutureNew/Await MIR命令実装）
Phase 8.1: ✅ 完了（WASM基盤実装 - メモリ管理・ランタイム）
Phase 8.2 PoC1: ✅ 完了（基本演算のMIR→WASM変換動作確認！）
- PR #52マージ済み（2025-08-13）
- 整数演算・print・return動作確認
- 🌐 CLI統合完成: --compile-wasmオプション追加（2025-08-14）
- 📦 Webブラウザ実行成功: Nyash→WASM→ブラウザ完全パイプライン
Phase 8.2 PoC2: ✅ 完了（2025-08-14）
- ⚡ ベンチマークシステム実装完成
- ⚠️ 280倍"コンパイル速度"向上実証 (WASM vs Interpreter)
- 🚨 実行速度比較ではない: 現在のベンチマークは変換時間測定
Phase 8.3: ✅ 完了（2025-08-14）
- Box操作のWASM対応（RefNew/RefGet/RefSet）
- ✅ マージ完了: Copilot機能とClaude機能統合済み
- 🚨 重要発見: ベンチマーク測定の実態判明
Phase 8.4: ✅ 完了（2025-08-14）
- 🎯 AST→MIR Lowering完全実装
- PR #56マージ完了: Copilot実装成功
- 📋 実装済み機能:
  - User-defined Box: box DataBox { init { value } }
  - Object creation: new DataBox(42)
  - Field access: obj.value
  - Method calls: c.increment()
  - Delegation: from Parent.greet()
  - Static Main互換性維持

🚨 重要問題点発見（2025-08-14）

⚠️ ベンチマーク測定の実態

発見事実: 現在の「280倍高速化」は実行性能ではなくコンパイル性能

📊 測定の実態

インタープリター: AST→実行時間 (48.59ms)
VM: MIR→VM実行時間 (16.97ms)
WASM: MIR→WASM変換時間 (0.17ms) ← 実行時間ではない

🔍 根拠コード

// src/benchmarks.rs:146
// Full WASM execution would require wasmtime integration
let _wat_output = wasm_backend.compile_module(compile_result.module)?;
// Note: For now we only measure compilation time

🚨 問題の深刻度

ドキュメント: execution-backends.mdに「実行性能比較」として記載済み
広報: 280倍高速化として宣伝済み
実態: WASMコンパイル速度 vs インタープリター実行速度の比較

🎯 緊急修正が必要な項目

📋 ドキュメント修正（緊急）

execution-backends.md - 正確な実行性能データに更新
- 280倍（コンパイル） → 13.5倍（実行）に修正
- VM性能問題の記載追加
README系ドキュメント - 誤解を招く280倍表記の全面見直し
ベンチマーク機能説明 - コンパイル vs 実行の明確な分離
CLAUDE.md - 正確な性能データでの更新

🔧 技術的修正

wasmtime統合: 真のWASM実行性能測定
ベンチマーク設計見直し: 公平な比較条件
実行環境整備: wasmtime/WebAssembly runtime

📊 正確な性能測定実装

WASM実行時間測定機能
コンパイル時間 vs 実行時間の分離
実際のEnd-to-End性能比較

🚀 次期Phase 8.4対応方針

優先度1: 真の性能測定実装

# 目標: 正確なWASM実行性能測定
nyash --benchmark-execution --backend wasm program.nyash
# インタープリター：AST実行時間
# VM：MIR→VM実行時間  
# WASM：MIR→WASM→wasmtime実行時間（真の比較）

優先度2: wasmtime統合

Cargo.toml依存関係追加: wasmtime = "x.x.x"
WASMバイナリ実行機能実装
実行時間正確測定

優先度3: ベンチマーク再設計

コンパイル時間と実行時間の分離
公平な比較条件設定
統計的有意性の確保

🎉 wasmtime統合完了（2025-08-14）

📊 真のWASM実行性能判明

実測結果（100回実行平均）:

🌐 WASM (wasmtime): 8.12ms → 13.5倍高速化 ✅
📝 Interpreter: 110.10ms (1x baseline)
🏎️ VM: 119.80ms (0.9x slower) ← 問題発見

🚨 新たな問題点発見

⚠️ VM性能問題

異常事実: VMがインタープリターより遅い（119.80ms vs 110.10ms）

🔍 VM性能劣化の可能性

期待: VM > Interpreter（MIR最適化効果）
実態: VM < Interpreter（0.9倍の性能劣化）
推定原因:
- MIR変換オーバーヘッド
- VM実行エンジンの最適化不足
- メモリ管理の非効率性

🎯 VM性能改善が必要

VM実行エンジンのプロファイリング
MIR→VM変換の最適化
メモリ割り当て・解放の効率化
JIT化への準備（Phase 9）

📝 現在の状況整理

✅ WASMコンパイル機能: 正常動作
✅ WASM実行性能: 13.5倍高速化確認
✅ Copilot Box操作実装: 基盤完成
🚨 VM性能問題: 要調査・改善
📋 ドキュメント: 正確な性能データで更新必要

📚 ドキュメント整備

✅ 実行バックエンド完全ガイド作成（2025-08-14）
- インタープリター・VM・WASM の3実行方式統合ドキュメント
- CLI使用方法・パフォーマンス比較・用途別推奨
✅ ベンチマーク機能ドキュメント追加（2025-08-14）
- 実際の性能測定結果データ統合
- --benchmark, --iterations オプション説明

🤝 Claude追加機能（2025-08-14実装）

⚡ ベンチマークシステム完全実装

追加ファイル:

src/benchmarks.rs - ベンチマークフレームワーク（220行）
benchmarks/bench_light.nyash - 軽量テスト（簡単算術）
benchmarks/bench_medium.nyash - 中程度テスト（複合演算）
benchmarks/bench_heavy.nyash - 重量テスト（50+演算）
main.rs - CLI統合（--benchmark, --iterations）

機能詳細:

3つのバックエンド（Interpreter/VM/WASM）全自動比較
統計精度向上（指定回数実行・平均計算・速度比較）
詳細結果出力（実行時間・速度比・パフォーマンス解析）
エラーハンドリング（ファイル不存在・実行失敗対応）

実証データ（修正済み）:

WASM: 8.12ms平均（13.5倍実行高速化！）
Interpreter: 110.10ms平均（ベースライン）
VM: 119.80ms平均（0.9倍で性能劣化 🚨要改善）

コンパイル性能参考:

WASM変換: 0.17ms平均（280倍コンパイル高速化）
VM変換: 16.97ms平均（2.9倍コンパイル高速化）

✅ Phase 8.3 Copilot協調完了（2025-08-14）

完了事項:

マージ成功:
- ✅ src/main.rs - CLI引数パーサー統合完了
- ✅ src/lib.rs - benchmarksモジュール統合完了
- ✅ src/backend/wasm/ - Box操作WASM実装完了
統合テスト完了:
- ✅ git status: クリーンな状態
- ✅ cargo build --release: エラーなし
- ✅ WASM生成テスト: 正常動作
- ✅ wasmtime実行テスト: 13.5倍高速化確認
統合成果:
- ✅ ベンチマーク機能維持: 完全統合成功
- ✅ CLI統合: 両機能の統合的対応完了
- ✅ Box操作WASM基盤: RefNew/RefGet/RefSet実装済み
- ✅ 真の実行性能測定: wasmtime統合完了

✅ Phase 8.3 Issue #53完了詳細（Copilot実装）

✅ 完了実装:

✅ RefNew/RefGet/RefSet WASMコード生成
✅ Box メモリレイアウト定義
✅ malloc/freeアロケータ改良
✅ NewBox MIR命令→WASM変換

✅ 達成成功基準:

✅ Box操作のend-to-end動作確認
✅ CI環境での全テストPASS
✅ --compile-wasmオプション正常動作
✅ 既存Phase 8.2互換性維持

Claude統合成果:

✅ 真の性能測定完了: wasmtime統合でWASM実行性能13.5倍確認
✅ 280倍の正体判明: コンパイル性能であることを解明
✅ VM性能問題発見: 0.9倍の性能劣化を特定、Phase 9で改善予定

🚀 次期Phase 8.4+ 実装方針

📋 Phase 8.4: VM性能改善（緊急）

目標: VMをインタープリターより高速化

VM実行エンジンプロファイリング
MIR→VM変換最適化
メモリ管理効率化
JIT化準備（Phase 9）

📋 Phase 9: JIT Baseline実装

目標: VM → JIT移行で大幅高速化

Cranelift統合
ベースラインJIT実装
真の実行性能で50-100倍目標

📋 Phase 10: AOT最終形態

目標: ネイティブコンパイル1000倍高速化

wasmtime AOT統合
LLVM最適化パイプライン
Everything is Box最適化

🚀 次期フェーズ方針（Phase 8.5以降）

🎯 Phase 8.5: MIR階層化実装（最優先）

目標: ChatGPT5 + AI大会議決定版25命令MIR実装

優先度: Critical
期間: 3週間
内容:
- 25命令セマンティック階層化（Tier-0/1/2）
- 効果システム（pure/mut/io/control）
- 検証システム（所有森・weak参照・安全性）
- 二相ロワリング戦略

🎯 Phase 8.6: VM性能改善（緊急）

目標: VM（0.9倍）→ Interpreter超え（2倍以上）

優先度: High
期間: 2週間
内容:
- VM実行エンジンプロファイリング
- 命令ディスパッチ最適化
- レジスタベースVM検討
- メモリプール最適化

🎯 Phase 8.7: Real-world Memory Testing

目標: 実用アプリでfini/weak参照システム実証

優先度: High
期間: 2週間
内容:
- kilo（テキストエディタ）実装
- 大量オブジェクト管理テスト
- 循環参照回避確認
- WASM環境での動作確認

🧪 ChatGPT5さんからの弱参照テスト追加タスク

実装予定のテスト（tests/integration_tests.rs）

test_weak_field_cannot_finalize: weakフィールドに対して me.field.fini() を呼ぶとエラーになることを確認
- コード: weak parent を持つ Child に対して me.parent.fini() を呼ぶ
- 期待: 実行エラー（メッセージに "Cannot finalize weak field" を含む）
test_usage_prohibited_after_fini: インスタンスを fini() 後にメソッド呼び出しすると使用禁止エラーになることを確認
weak自動null化テスト
- 親 p.fini() 後に c.isParentNull() が true になる

テスト実行のワークアラウンド

推奨: cargo test --tests -j32（examples除外）
Windows向けexampleをビルド対象から一時外すか、CIのmatrixでexamplesをスキップ

追加検討事項

weakの複数段/循環
fini内でのカスケード順序検証

📋 以前の実装計画（参考）

📋 段階的実装計画（優先度順）

Phase 1: 基本型Box実装 (最優先)

1. FloatBox - 浮動小数点数Box 📊

依存: なし (f64の基本実装)
実装内容:
- 基本値の保持・表示
- 四則演算メソッド
- 文字列変換
- 比較演算子

テスト:

f = new FloatBox(3.14)
print(f.add(2.86))  // 6.0
print(f.toString()) // "3.14"

2. ArrayBoxの改良 - 配列機能の強化 📚

依存: 既存ArrayBox実装
追加機能:
- sort()メソッド - 配列ソート
- reverse()メソッド - 配列反転
- indexOf()メソッド - 要素検索
- slice()メソッド - 部分配列

テスト:

arr = new ArrayBox()
arr.push(3); arr.push(1); arr.push(2)
arr.sort()  // [1, 2, 3]

Phase 2: 演算子システム (高優先)

3. 基本演算子の改良 ➕➖✖️➗

依存: 既存の演算子実装
改良内容:
- 型間演算の対応 (IntegerBox + FloatBox)
- 文字列 + 数値の連結
- より良いエラーメッセージ

テスト:

print(42 + 3.14)     // 45.14 (型変換)
print("Value: " + 42) // "Value: 42"

4. 比較演算子の完全実装 🔍

実装内容:
- ==, !=, <, >, <=, >= の完全対応
- 型間比較のサポート
- null比較の正しい動作
テスト: 全ての型の組み合わせテスト

Phase 3: ユーティリティBox (中優先)

5. DateTimeBox - 日時操作 📅

依存: chrono crate (既存)
機能:
- 現在時刻の取得
- 日時の計算・比較
- フォーマット変換
テスト: 日時計算、文字列変換

6. FileBox - ファイル操作 📁

依存: std::fs
機能:
- ファイル読み書き
- 存在確認
- ディレクトリ操作
テスト: 基本的なファイル操作

🎯 今週の実装目標

今日 (2025-08-11): FloatBox実装

FloatBox構造体作成
基本メソッド実装 (add, sub, mul, div)
Nyashからの使用テスト
インタープリター統合

明日: ArrayBox改良

sort()メソッド実装
reverse()メソッド実装
テストスクリプト作成・動作確認

明後日: 演算子改良

型間演算の実装
エラーハンドリング改善
包括的テスト

📊 実装ステータス

✅ 実装済み (Arc統一完了)

StringBox, IntegerBox, BoolBox, NullBox
ConsoleBox, MathBox, TimeBox, MapBox
DebugBox, RandomBox, ArrayBox (基本)
BufferBox, RegexBox, JSONBox, StreamBox

🚧 今回追加予定

FloatBox (今日)
ArrayBox改良 (明日)
演算子改良 (明後日)

📋 将来実装予定

DateTimeBox, FileBox
より複雑なBox (P2PBox等)

💭 重要な原則

一つずつ確実に: 1つのBoxを完全に実装してから次へ
テストファースト: 必ずNyashスクリプトで動作確認
段階的複雑化: シンプルから複雑へ
ビルド確認: 毎回cargo buildで確認
依存関係注意: 複雑な依存は後回し

この方針で、確実で安定した実装を進めていきます！

最終更新: 2025-08-11 - シンプルBox段階実装方針決定！

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🎯 現在のタスク (2025-08-14 Native Nyash Phase 8.4完了・次期フェーズ準備)

🎯 2025-08-14 現在の進行状況

🚀 Native Nyash実装

🚨 重要問題点発見（2025-08-14）

⚠️ ベンチマーク測定の実態

📊 測定の実態

🔍 根拠コード

🚨 問題の深刻度

🎯 緊急修正が必要な項目

📋 ドキュメント修正（緊急）

🔧 技術的修正

📊 正確な性能測定実装

🚀 次期Phase 8.4対応方針

優先度1: 真の性能測定実装

優先度2: wasmtime統合

優先度3: ベンチマーク再設計

🎉 wasmtime統合完了（2025-08-14）

📊 真のWASM実行性能判明

🚨 新たな問題点発見

⚠️ VM性能問題

🔍 VM性能劣化の可能性

🎯 VM性能改善が必要

📝 現在の状況整理

📚 ドキュメント整備

🤝 Claude追加機能（2025-08-14実装）

⚡ ベンチマークシステム完全実装

✅ Phase 8.3 Copilot協調完了（2025-08-14）

✅ Phase 8.3 Issue #53完了詳細（Copilot実装）

🚀 次期Phase 8.4+ 実装方針

📋 Phase 8.4: VM性能改善（緊急）

📋 Phase 9: JIT Baseline実装

📋 Phase 10: AOT最終形態

🚀 次期フェーズ方針（Phase 8.5以降）

🎯 Phase 8.5: MIR階層化実装（最優先）

🎯 Phase 8.6: VM性能改善（緊急）

🎯 Phase 8.7: Real-world Memory Testing

🧪 ChatGPT5さんからの弱参照テスト追加タスク

実装予定のテスト（tests/integration_tests.rs）

テスト実行のワークアラウンド

追加検討事項

📋 以前の実装計画（参考）

📋 段階的実装計画（優先度順）

Phase 1: 基本型Box実装 (最優先)

1. FloatBox - 浮動小数点数Box 📊

2. ArrayBoxの改良 - 配列機能の強化 📚

Phase 2: 演算子システム (高優先)

3. 基本演算子の改良 ➕➖✖️➗

4. 比較演算子の完全実装 🔍

Phase 3: ユーティリティBox (中優先)

5. DateTimeBox - 日時操作 📅

6. FileBox - ファイル操作 📁

🎯 今週の実装目標

今日 (2025-08-11): FloatBox実装

明日: ArrayBox改良

明後日: 演算子改良

📊 実装ステータス

✅ 実装済み (Arc統一完了)

🚧 今回追加予定

📋 将来実装予定

💭 重要な原則

14 KiB

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