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Phase 100: Pinned Read‑Only Captures（設計メモ）

目的

JoinIR lowering のスコープ解決（ConditionEnv → LoopBodyLocalEnv → CapturedEnv）の前提を崩さずに、 「ループ外で定義した local（動的式でも可）」をループ内で receiver として参照できるようにする。

例（問題の形）:

local s = "a" + "b"   // 条件式とは無関係
loop(i < n) {
  local ch = s.substring(i, i + 1)  // receiver 解決が必要
}

方針（SSOT）

• “Pinned local” は 新しい Pattern ではなく、ループに入ってくる read‑only 入力として扱う。
• SSOT は増やさず CapturedEnv に統合し、CapturedKind で区別する:
  • Explicit: 従来の capture
  • Pinned: ループ内参照のために必要な read‑only local

Fail‑Fast 契約

• Pinned は loop body 内で 再代入されない（assignment target に現れたら拒否）。
• loop entry 時点で host 側 ValueId が存在する（variable_map に無い場合は拒否）。
• 初期化が loop より後にある等、支配関係が曖昧な場合は拒否（理由付き）。
• init 式の副作用有無は問わない（評価はホスト側で1回、Pinned は値を渡すだけ）。

Loop Canonicalizer との関係（混ぜない）

• Phase 100 は「ループ外の値が loop 内で見えない」問題（capture/wiring）を解く。
• Loop Canonicalizer は「ループ内の不変式を外に出す」AST 変換であり、別ユースケース。

予定（段階投入）

この Phase は「自由度を上げるほどバグが出やすい領域」なので、段階投入で進める。

• P1（read‑only）: ループ外 local を Pinned として CapturedEnv に取り込み、receiver 解決を通す。
  • Fail‑Fast: loop body 内で再代入される変数は pinned 禁止（理由付き）
• P2（mutable）: loop body 内で再代入される外側変数は Pinned では扱わず、LoopState（carrier/env）に昇格して運ぶ。
  • 初期は “更新形を限定” して shape guard を作り、未対応は Fail‑Fast（曖昧に通さない）
• P3（hoist）: ループ内の不変式の巻き上げは Loop Canonicalizer 側で扱う（別ユースケースとして分離）

P1: Pinned Local Captures (Explicit/Pinned) - 完了 ✅

Implemented CapturedKind enum to distinguish:

• Explicit: Traditional captures (condition variables, carriers)
• Pinned: Phase 100 read-only loop-outer locals used as method receivers

Status: P1-1 through P1-5 complete - pinned receiver functionality validated with fixture+smoke tests.

Example (now works):

local s = "a" + "b" + "c"    # Dynamic construction (loop-outer)
loop(i < 1) {
    local ch = s.substring(i, i+1)  # Pinned receiver works!
    print(i)
    i = i + 1
}

Smoke test: phase100_pinned_local_receiver_vm.sh

Implementation Details

Search Order (SSOT):

1. ConditionEnv (loop-outer scope)
2. LoopBodyLocalEnv (body-local variables - Phase 226 cascading)
3. CapturedEnv (pinned loop-outer locals)
4. CarrierInfo (mutable carriers)

Key Components:

• CapturedKind enum: Distinguishes Explicit vs Pinned captures
• PinnedLocalAnalyzer: Identifies loop-outer read-only locals
• loop_body_local_init.rs: Updated receiver resolution with full search order

Test Coverage

• Fixture: apps/tests/phase100_pinned_local_receiver_min.hako
• Smoke Test: tools/smokes/v2/profiles/integration/apps/phase100_pinned_local_receiver_vm.sh
• Regression: Phase 96 and Phase 94 smoke tests pass

P2: Mutable Accumulators (s = s + x form only)

Constraint: Mutable variables are LIMITED to accumulator pattern.

Allowed form:

• s = s + x where x ∈ {Const, BodyLocal, Captured, Pinned, Carrier}

Fail-Fast (未対応):

• Any other mutation: s = f(...) / s = x + s / s += x / multiple updates / conditional updates
• Reason: Shape explosion prevention, safe accumulator support (JSON/CSV building)

Example (now works):

local out = ""
loop(i < 2) {
    local ch = "a"
    out = out + ch    # Accumulator form → LoopState carrier
    i = i + 1
}
print(out.length())   # Output: 2

Implementation:

• P2-1: MutableAccumulatorAnalyzer (AST shape detection only)
• P2-2: Pattern2 wiring (ScopeManager delegates read-only check)
• P2-3: Lowering (carrier update emission)
• P2-4: Integration test (fixture + smoke, length-based validation)

LLVM EXE parity: P2 accumulator を LLVM EXE smoke でも固定（phase100_mutable_accumulator_llvm_exe.sh）

P3: String Accumulator (out = out + ch, Variable RHS only)

Constraint: String accumulator は最小形のみサポート。

Allowed form:

• out = out + ch where ch ∈ {Variable (string-ish)}
• RHS must be Variable (not Literal, not MethodCall)

Fail-Fast (未対応):

• Literal RHS: out = out + "x" (P3.1 で解禁予定)
• MethodCall RHS: out = out + substring(...) (P3.2 で解禁予定)
• Non-string-ish RHS: 型判定は既存の box facts に委譲

Example (now works):

local out = ""
local s = "abc"
loop(i < 3) {
    local ch = s.substring(i, i+1)    # body-local string 1文字
    out = out + ch                    # String accumulator
    print(out.length())               # Output: 1, 2, 3
    i = i + 1
}

Implementation:

• P3-1: AccumulatorKind::{Int, String} 追加（型判定は委譲）
• P3-2: StringAccumulatorEmitter 専用箱（JoinIR lowering）
• P3-3: Pattern2 wiring（string carrier 昇格、emitter 分岐）
• P3-4: Fixture + smokes（VM + LLVM EXE）