hakorune/docs/development/current/main/phase222-if-cond-normalization.md

Phase 222: If Condition Normalization Design

概要

Phase 221で発見した制約「if condition pattern: if-sum mode は var CmpOp literal のみ」を解消し、 左辺変数・右辺変数の両方をサポートする条件正規化を実装する。

目標

以下のパターンを全て「simple condition」として扱えるようにする：

1. 基本形（既にサポート済み）:

   • i > 0, i < len, i == 5 （左辺=変数、右辺=リテラル）

2. 左右反転（新規対応）:

   • 0 < i, len > i, 5 == i （左辺=リテラル、右辺=変数）
   • → i > 0, i < len, i == 5 に正規化

3. 変数同士（新規対応）:

   • i > j, i < end, start == pos （両辺=変数）
   • → simple condition として扱う（ConditionEnv 経由で解決）

4. 複雑条件（引き続き NG）:

   • i % 2 == 1, i + 1 > len, f(x) == 0 等
   • → legacy P3 経路へフォールバック

設計方針

1. ConditionPatternBox の責務拡張

現在の API:

pub fn is_simple_comparison(cond: &ASTNode) -> bool

拡張後の API:

pub enum ConditionPattern {
    SimpleComparison,  // var CmpOp literal/var
    Complex,           // BinaryOp, MethodCall, etc.
}

pub fn analyze_condition_pattern(cond: &ASTNode) -> ConditionPattern

pub fn is_simple_comparison(cond: &ASTNode) -> bool  // 互換性維持

新規追加:

/// Normalize condition to canonical form (var on left)
pub fn normalize_comparison(cond: &ASTNode) -> Option<NormalizedCondition>

pub struct NormalizedCondition {
    pub left_var: String,      // 左辺変数名
    pub op: CompareOp,         // 比較演算子
    pub right: ConditionValue, // 右辺（変数 or リテラル）
}

pub enum ConditionValue {
    Variable(String),
    Literal(i64),
}

2. 正規化ルール

Rule 1: 左右反転（literal on left → var on left）

Input	Normalized	演算子変換
0 < i	i > 0	< → >
len > i	i < len	> → <
5 == i	i == 5	== （不変）
10 != i	i != 10	!= （不変）

実装箇所: ConditionPatternBox::normalize_comparison()

Rule 2: 変数同士は正規化不要

Input	Normalized	理由
i > j	i > j	既に canonical form
i < end	i < end	既に canonical form
j > i	j > i	左辺変数名の辞書順は気にしない

3. ConditionEnv との統合

Phase 220-D で実装済み: loop 条件で変数を ConditionEnv から解決する機能

// Phase 220-D: extract_loop_condition() の拡張版
fn extract_loop_condition<F>(
    cond: &ASTNode,
    alloc_value: &mut F,
    cond_env: &ConditionEnv,
) -> Result<(String, CompareOp, ValueId, Vec<JoinInst>), String>

Phase 222 での拡張: if 条件でも同様の処理を行う

// 新規追加: extract_if_condition()
fn extract_if_condition<F>(
    cond: &ASTNode,
    alloc_value: &mut F,
    cond_env: &ConditionEnv,
) -> Result<(String, CompareOp, ConditionValue, Vec<JoinInst>), String>

4. is_if_sum_pattern() の拡張

現在の実装（Phase 219-fix）:

pub fn is_if_sum_pattern(&self) -> bool {
    // 1. if statement 存在チェック
    let if_stmt = self.extract_if_statement();
    if if_stmt.is_none() { return false; }

    // 2. Phase 219-fix: if 条件が simple comparison かチェック
    if let Some(ASTNode::If { condition, .. }) = if_stmt {
        use crate::mir::join_ir::lowering::condition_pattern::is_simple_comparison;
        if !is_simple_comparison(condition) {
            return false;  // 複雑条件 → legacy mode
        }
    }

    // 3. Carrier structure check (既存ロジック)
    // ...
}

Phase 222 での拡張:

pub fn is_if_sum_pattern(&self) -> bool {
    // 1. if statement 存在チェック（既存）
    let if_stmt = self.extract_if_statement();
    if if_stmt.is_none() { return false; }

    // 2. Phase 222: if 条件を正規化して simple comparison かチェック
    if let Some(ASTNode::If { condition, .. }) = if_stmt {
        use crate::mir::join_ir::lowering::condition_pattern::{
            analyze_condition_pattern, normalize_comparison
        };

        // (a) パターン判定
        let pattern = analyze_condition_pattern(condition);
        if pattern != ConditionPattern::SimpleComparison {
            return false;  // 複雑条件 → legacy mode
        }

        // (b) 正規化可能性チェック（optional: 詳細バリデーション）
        if normalize_comparison(condition).is_none() {
            return false;  // 正規化失敗 → legacy mode
        }
    }

    // 3. Carrier structure check（既存ロジック）
    // ...
}

実装戦略

Phase 222-2: BoolExprLowerer/ConditionPatternBox 拡張

1. ConditionPatternBox 拡張 (condition_pattern.rs):

   • normalize_comparison() 関数追加
   • NormalizedCondition / ConditionValue 型追加
   • 左右反転ロジック実装（演算子マッピング）

2. BoolExprLowerer 統合 (bool_expr_lowerer.rs):

   • 正規化後の条件を lowering する経路を追加
   • ConditionEnv で変数同士の比較を解決

3. condition_to_joinir 統合 (condition_to_joinir.rs):

   • loop 条件・if 条件の統一的な処理経路を確立

Phase 222-3: if-sum 判定に統合

1. PatternPipelineContext 更新 (pattern_pipeline.rs):

   • is_if_sum_pattern() で正規化 API を使用

2. if-sum lowerer 更新 (loop_with_if_phi_if_sum.rs):

   • extract_if_condition() を正規化ベースに変更
   • ConditionValue::Variable / ConditionValue::Literal の両方をサポート

Phase 222-4: E2E & 回帰テスト

1. 既存テスト確認:

   • phase212_if_sum_min.hako: RC=2 維持
   • loop_if_phi.hako: sum=9 維持（複雑条件 → legacy mode）

2. 新規テスト作成:

   • phase222_if_cond_left_literal.hako: if 0 < i { sum = sum + 1 }
   • phase222_if_cond_var_var.hako: if i > j { sum = sum + 1 }

Phase 222-5: ドキュメント更新

1. joinir-architecture-overview.md:

   • Section 2.2 条件式ライン: ConditionPatternBox の正規化機能を追加
   • Section 4.3 JsonParser 実戦カバレッジ: Phase 222 成果を追記

2. CURRENT_TASK.md:

   • Phase 222 サマリー追加（3行）

期待される成果

1. 言語の自然性向上:

   • if 0 < i, if i > j のような自然な条件式が if-sum パターンで使える

2. 制約の明確化:

   • 「simple condition」の定義が明確になる（正規化可能な比較式）
   • 「complex condition」との境界が自明（BinaryOp, MethodCall 等）

3. コードの局所性:

   • 変更は ConditionPatternBox と if-sum lowerer のみ
   • JoinIR の芯（P1-P5, ExitLine, PHI contract）は一切変更なし

非目標（Non-Goals）

1. 論理演算子のサポート:

   • i > 0 && i < len → Phase 223+ で対応予定
   • Phase 222 では単一比較式のみ

2. 算術式のサポート:

   • i + 1 > len, i * 2 < max → Phase 223+ で対応予定
   • Phase 222 では変数・リテラルの直接比較のみ

3. MethodCall のサポート:

   • f(x) > 0, s.length() < 10 → 別フェーズで対応
   • Phase 222 では変数のみ

参照

• Phase 219-fix: ConditionPatternBox 初版実装
• Phase 220-D: loop 条件変数サポート（ConditionEnv 統合）
• Phase 221: 制約整理（if condition pattern 制約を発見）