05c5021147
Phase 131-1 完了: LLVM exe line SSOT 強化 - phase87-selfhost-llvm-exe-line.md に 4セクション追加（+300行） - 環境変数リファレンス（14変数） - 成功/失敗基準（exit code 0/1/2/3） - コンパイラモード説明（harness vs crate） - デバッグセクション拡張 - "1コマンドで再現" 可能な状態を確立 Phase 131-2 完了: ConsoleBox 問題調査 - VM の 3重登録経路を特定（BoxFactoryRegistry/UnifiedRegistry/Builtin） - LLVM backend は Phase 133 で解決済み - 3つのドキュメント作成: - phase131-2-consolebox-investigation.md（詳細調査） - phase131-2-summary.md（エグゼクティブサマリ） - phase131-2-box-resolution-map.md（Box 解決マップ） Phase 86-90 完了: Loop frontends 要約 - phase86-90-loop-frontends-summary.md 追加 - Pattern4/ContinueReturn/ParseStringComposite の経緯を1枚に集約 - INDEX から導線追加 🤖 Generated with [Claude Code](https://claude.com/claude-code) Co-Authored-By: Claude Sonnet 4.5 <noreply@anthropic.com>
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# Phase 131-2: ConsoleBox 問題根治調査レポート
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## 🎯 調査目的
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実アプリの E2E で最初に詰まる「Box 登録/認識」問題を特定し、VM/LLVM 共通の土台を確立する。
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## 📊 調査結果サマリ
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### 問題の本質
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**ConsoleBox は既に両 backend で完全実装済み** - 問題は **登録メカニズムの分岐** にある：
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1. **VM backend**: Box 解決が「UnifiedBoxRegistry（入口） + BoxFactoryRegistry（plugin provider mapping） + VM fast path」の合成に見え、全体像が追いにくい
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2. **LLVM backend**: 別の経路（TypeRegistry/FFI）を使用（Phase 133 の事例あり）
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3. **両者の規約不一致**: “どれをSSOTとして読むべきか” が docs/コードで分散している
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### 重要な発見
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#### ✅ LLVM 側は統合事例がある（Phase 133 / archive）
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LLVM backend の ConsoleBox 問題は **Phase 133 で完全解決済み**:
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- ConsoleLlvmBridge 箱化モジュール実装済み
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- TypeRegistry との ABI 完全一致
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- 7/7 テスト全て PASS
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**結論**: LLVM 側は “参考モデル” として参照し、当面の焦点は VM 側の経路可視化と SSOT 明文化。
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#### ⚠️ VM backend の Box 解決が「2層 + 特例」に見える（問題の根源）
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VM backend では “入口” と “plugin provider mapping” が分かれており、加えて入口に特例がある：
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```
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1. BoxFactoryRegistry (src/runtime/box_registry.rs)
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- Plugin-First アーキテクチャ
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- プラグイン設定で上書き可能
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- グローバルレジストリ
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2. UnifiedBoxRegistry + global accessor
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- global accessor: `src/runtime/unified_registry.rs`
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- registry 本体: `src/box_factory/mod.rs`
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- handle_new_box()（VM NewBox）が使用
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3. VM fast path（特例）
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- `NYASH_VM_FAST=1` のとき `StringBox` をレジストリ経由せず生成（bench/profile-only）
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```
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## 🔍 詳細分析
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### 1. VM Backend の Box 解決フロー
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#### NewBox 命令処理（src/backend/mir_interpreter/handlers/boxes.rs）
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```rust
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pub(super) fn handle_new_box(
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&mut self,
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dst: ValueId,
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box_type: &str,
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args: &[ValueId],
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) -> Result<(), VMError> {
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// ① Provider Lock guard（既定は挙動不変）
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provider_lock::guard_before_new_box(box_type)?;
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// ② Fast path (StringBox のみ、NYASH_VM_FAST=1 時)
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if box_type == "StringBox" { /* ... */ }
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// ③ 統一レジストリ経由で生成 ← ここが主経路
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let reg = unified_registry::get_global_unified_registry();
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let created = reg.lock().unwrap().create_box(box_type, &converted)?;
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// ④ 生成結果を VMValue に変換して格納
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self.regs.insert(dst, VMValue::from_nyash_box(created));
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Ok(())
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}
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```
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**問題点**:
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- `unified_registry` は `src/runtime/unified_registry.rs` にあり、`UnifiedBoxRegistry` は `src/box_factory/mod.rs`
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||
- `UnifiedBoxRegistry` は `PluginBoxFactory`（`src/box_factory/plugin.rs`）を通じて `BoxFactoryRegistry` を参照するため、間接的に両者が接続されている
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||
- Provider Lock の役割が曖昧（「既定は挙動不変」）
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#### BoxFactoryRegistry の設計（src/runtime/box_registry.rs）
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```rust
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pub struct BoxFactoryRegistry {
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providers: RwLock<HashMap<String, BoxProvider>>,
|
||
}
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||
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pub enum BoxProvider {
|
||
Builtin(BoxConstructor), // 互換用（テスト専用）
|
||
Plugin(String), // プラグイン実装
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||
}
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||
```
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||
**特徴**:
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||
- Plugin-First 設計（プラグインがビルトインを上書き可能）
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||
- `apply_plugin_config()` で nyash.toml から動的登録
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||
- `create_plugin_box()` → PluginHost 経由で実際の生成
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||
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||
**疑問**:
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||
- このレジストリは `PluginBoxFactory` の provider mapping として使用される（VM NewBox → UnifiedBoxRegistry → PluginBoxFactory → BoxFactoryRegistry）
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||
- provider の populate は `src/runtime/plugin_loader_unified.rs` が行う（`apply_plugin_config`）
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||
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||
#### Builtin Fallback（src/box_factory/builtin_impls/console_box.rs）
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||
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```rust
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||
/// Create builtin ConsoleBox instance
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||
///
|
||
/// Primary: nyash-console-plugin
|
||
/// Fallback: This builtin implementation (selfhost support)
|
||
pub fn create(_args: &[Box<dyn NyashBox>]) -> Result<Box<dyn NyashBox>, RuntimeError> {
|
||
// Phase 151: Quiet fallback (no deprecation warning)
|
||
Ok(Box::new(ConsoleBox::new()))
|
||
}
|
||
```
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|
||
**用途**:
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||
- セルフホスト Stage-3 パイプライン用
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||
- プラグイン初期化失敗時のバックアップ
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||
- Phase 151 で追加（Phase 150 のエラー対処）
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### 2. LLVM Backend の Box 解決フロー（Phase 133 完了済み）
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#### ConsoleLlvmBridge（src/llvm_py/console_bridge.py）
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```python
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||
CONSOLE_METHODS = {
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"log": "nyash.console.log",
|
||
"println": "nyash.console.log", # Phase 122: log のエイリアス
|
||
"warn": "nyash.console.warn",
|
||
"error": "nyash.console.error",
|
||
"clear": "nyash.console.clear",
|
||
}
|
||
|
||
def emit_console_call(builder, module, method_name, args, ...):
|
||
"""ConsoleBox method call to LLVM IR"""
|
||
if method_name not in CONSOLE_METHODS:
|
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return False
|
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|
||
runtime_fn_name = CONSOLE_METHODS[method_name]
|
||
# LLVM IR generation...
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||
return True
|
||
```
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|
||
**特徴**:
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- Phase 133 で箱化モジュール化済み
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||
- TypeRegistry の slot 400-403 と完全一致
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||
- Phase 122 の println/log エイリアス統一を継承
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||
#### TypeRegistry との連携（src/runtime/type_registry.rs）
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||
```rust
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// ConsoleBox 用 slot 定義
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const CONSOLE_METHODS: &[MethodEntry] = &[
|
||
MethodEntry { name: "log", arity: 1, slot: 400 },
|
||
MethodEntry { name: "println", arity: 1, slot: 400 }, // エイリアス
|
||
MethodEntry { name: "warn", arity: 1, slot: 401 },
|
||
MethodEntry { name: "error", arity: 1, slot: 402 },
|
||
MethodEntry { name: "clear", arity: 0, slot: 403 },
|
||
];
|
||
```
|
||
|
||
**SSOT 化の成果**:
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||
- ✅ メソッド名 → slot 番号のマッピングが一元管理
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||
- ✅ VM/LLVM 両方で共通の型情報を参照
|
||
- ✅ Phase 122 のエイリアス統一が完全適用
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||
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||
### 3. Plugin System との連携
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||
#### TypeBox v2 FFI（plugins/nyash-console-plugin/src/lib.rs）
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||
```rust
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#[no_mangle]
|
||
pub static nyash_typebox_ConsoleBox: NyashTypeBoxFfi = NyashTypeBoxFfi {
|
||
abi_tag: 0x54594258, // 'TYBX'
|
||
version: 1,
|
||
name: b"ConsoleBox\0".as_ptr() as *const c_char,
|
||
resolve: Some(console_resolve),
|
||
invoke_id: Some(console_invoke_id),
|
||
capabilities: 0,
|
||
};
|
||
```
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||
|
||
**特徴**:
|
||
- TypeBox v2 FFI を実装
|
||
- `resolve()` でメソッド名 → ID 変換
|
||
- `invoke_id()` で実際のメソッド呼び出し
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||
|
||
**問題点**:
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||
- VM backend の `unified_registry` がこの FFI を使っているか不明
|
||
- プラグインローダーとの接続点が見えない
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||
|
||
### 4. CoreBoxId システム（Phase 87）
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||
#### CoreBoxId 定義（src/runtime/core_box_ids.rs）
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||
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||
```rust
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||
pub enum CoreBoxId {
|
||
String, Integer, Bool, Array, Map, Console, // core_required
|
||
Float, Null, File, Path, Regex, Math, Time, Json, Toml, // core_optional
|
||
Function, Result, Method, Missing, // 特殊型
|
||
}
|
||
|
||
impl CoreBoxId {
|
||
pub fn is_core_required(&self) -> bool {
|
||
matches!(self, String | Integer | Bool | Array | Map | Console | File)
|
||
}
|
||
|
||
pub fn is_required_in(&self, profile: &RuntimeProfile) -> bool {
|
||
match profile {
|
||
RuntimeProfile::Default => self.is_core_required(),
|
||
RuntimeProfile::NoFs => self.is_core_required() && *self != Self::File,
|
||
}
|
||
}
|
||
}
|
||
```
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||
|
||
**設計思想**:
|
||
- Core Box を型安全な enum で管理
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||
- Phase 85 の core_required/core_optional 分類を実装
|
||
- Runtime profile による動的要件変更
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||
|
||
**問題点**:
|
||
- この enum が **Box 登録の強制力** を持っているか不明
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||
- `is_core_required()` の結果が実際の登録処理に反映されているか要確認
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||
|
||
### 5. CoreServices（Phase 91）
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||
#### CoreServices 定義（src/runtime/core_services.rs）
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```rust
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pub trait ConsoleService: Send + Sync {
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||
fn println(&self, msg: &str);
|
||
fn print(&self, msg: &str);
|
||
}
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||
|
||
pub struct CoreServices {
|
||
pub string: Option<Arc<dyn StringService>>,
|
||
pub integer: Option<Arc<dyn IntegerService>>,
|
||
pub bool: Option<Arc<dyn BoolService>>,
|
||
pub array: Option<Arc<dyn ArrayService>>,
|
||
pub map: Option<Arc<dyn MapService>>,
|
||
pub console: Option<Arc<dyn ConsoleService>>,
|
||
}
|
||
```
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||
|
||
**特徴**:
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- Ring1-Core の Service trait 群
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||
- Phase 87 CoreBoxId の core_required をカバー
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||
- Optional 化により Graceful Degradation 対応
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||
**疑問**:
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||
- この Service trait は **誰が実装しているのか？**
|
||
- VM の Box 呼び出しがこの trait を経由するのか？
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||
## 🚨 発見した問題点
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### 1. **SSOT の欠如（最重要）**
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||
Box 登録規約が複数箇所に分散：
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||
```
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┌─ BoxFactoryRegistry (グローバル)
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||
├─ UnifiedBoxRegistry (NewBox の入口)
|
||
├─ BuiltinBoxFactory (UnifiedBoxRegistry 内の factory)
|
||
├─ CoreBoxId enum (型定義)
|
||
├─ CoreServices (Service trait)
|
||
└─ TypeRegistry (メソッド情報)
|
||
```
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||
|
||
**問題**:
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||
- どのレジストリが「正」なのか不明
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||
- 登録順序・優先度の規約がない
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||
- 初期化タイミングが散在
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||
### 2. **VM と LLVM の分岐**
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| 項目 | VM Backend | LLVM Backend |
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|------|-----------|--------------|
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| Box 登録 | UnifiedBoxRegistry + BoxFactoryRegistry | TypeRegistry + Plugin FFI |
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||
| メソッド解決 | BoxCall handler | ConsoleLlvmBridge |
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| ABI | NyashBox trait | i8* + i64 |
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||
| SSOT 化 | ❌ 不明 | ✅ Phase 133 完了 |
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### 3. **失敗パターンの特定**
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Phase 150/151 で報告されたエラー:
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||
```
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[ERROR] ❌ [rust-vm] VM error: Invalid instruction: NewBox ConsoleBox:
|
||
invalid operation: Unknown Box type: ConsoleBox. Available: Main
|
||
```
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||
|
||
**原因推測**:
|
||
1. セルフホスト経由時にプラグイン初期化が失敗
|
||
2. plugin provider mapping（BoxFactoryRegistry）が未設定で PluginBoxFactory が失敗
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||
3. BuiltinBoxFactory が無効（`plugins-only`）または該当 Box が builtin factory に登録されていない
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||
|
||
**Phase 151 の対処**:
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||
- `builtin_impls/console_box.rs` を builtin 実装として追加/整備（UnifiedBoxRegistry 内の BuiltinBoxFactory 経由）
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||
- "Available: Main" → ConsoleBox が登録されるようになった
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## 💡 SSOT 化提案
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### 設計原則
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1. **Single Source of Truth**: Box 登録規約を一箇所に集約
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2. **Explicit Dependencies**: 依存関係を明示化
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||
3. **Fail-Fast**: エラーは早期に明示的に失敗
|
||
4. **Box-First**: Phase 33 の箱理論に基づく設計
|
||
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||
### 提案 A: UnifiedBoxRegistry を入口SSOTとして強化（保守的アプローチ）
|
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||
```rust
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||
// src/runtime/unified_registry.rs / src/box_factory/mod.rs を “入口SSOT” として扱い、
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||
// provider mapping や core_required 検証の責務をどこまで寄せるかを整理する。
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||
pub struct UnifiedBoxRegistry {
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||
// SSOT: すべての Box 登録情報
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||
factories: RwLock<BTreeMap<String, BoxProvider>>,
|
||
|
||
// CoreBoxId による必須 Box 検証
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||
core_validator: CoreBoxValidator,
|
||
|
||
// プラグインローダーとの接続
|
||
plugin_loader: Arc<PluginHost>,
|
||
}
|
||
|
||
impl UnifiedBoxRegistry {
|
||
/// 初期化時に core_required Box を強制登録
|
||
pub fn new(profile: RuntimeProfile) -> Self {
|
||
let mut reg = Self { /* ... */ };
|
||
|
||
// CoreBoxId に基づく必須 Box 登録
|
||
for box_id in CoreBoxId::iter() {
|
||
if box_id.is_required_in(&profile) {
|
||
reg.register_core_box(box_id)?;
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
reg
|
||
}
|
||
|
||
/// Box 生成（優先順位: Plugin > Builtin > Error）
|
||
pub fn create_box(&self, name: &str, args: &[Box<dyn NyashBox>])
|
||
-> Result<Box<dyn NyashBox>, RuntimeError>
|
||
{
|
||
// 1. プラグイン検索
|
||
if let Some(provider) = self.factories.read().unwrap().get(name) {
|
||
match provider {
|
||
BoxProvider::Plugin(plugin_name) => {
|
||
return self.plugin_loader.create_box(name, args);
|
||
}
|
||
BoxProvider::Builtin(constructor) => {
|
||
return constructor(args);
|
||
}
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
// 2. エラー（SSOT なので見つからない = 存在しない）
|
||
Err(RuntimeError::InvalidOperation {
|
||
message: format!("Unknown Box type: {}", name)
|
||
})
|
||
}
|
||
|
||
/// プラグイン設定の適用（nyash.toml から）
|
||
pub fn apply_plugin_config(&mut self, config: &PluginConfig) {
|
||
for (box_name, plugin_name) in &config.plugins {
|
||
self.factories.write().unwrap()
|
||
.insert(box_name.clone(), BoxProvider::Plugin(plugin_name.clone()));
|
||
}
|
||
}
|
||
}
|
||
```
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||
|
||
**利点**:
|
||
- 既存コードへの影響最小
|
||
- CoreBoxId による型安全性
|
||
- プラグイン優先順位の明確化
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||
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||
### 提案 B: CoreBoxRegistry 新設（理想的アプローチ）
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||
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||
```rust
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||
// src/runtime/core_box_registry.rs (新規)
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||
|
||
/// Phase 131-2: Core Box 登録の SSOT
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||
pub struct CoreBoxRegistry {
|
||
// CoreBoxId → 登録情報のマッピング
|
||
core_boxes: RwLock<HashMap<CoreBoxId, CoreBoxEntry>>,
|
||
|
||
// ユーザー定義 Box（CoreBoxId 以外）
|
||
user_boxes: RwLock<HashMap<String, UserBoxEntry>>,
|
||
}
|
||
|
||
struct CoreBoxEntry {
|
||
box_id: CoreBoxId,
|
||
provider: CoreBoxProvider,
|
||
metadata: CoreBoxMetadata,
|
||
}
|
||
|
||
enum CoreBoxProvider {
|
||
Plugin { plugin_name: String, type_id: u32 },
|
||
Builtin { constructor: fn(&[Box<dyn NyashBox>]) -> Result<Box<dyn NyashBox>, RuntimeError> },
|
||
}
|
||
|
||
impl CoreBoxRegistry {
|
||
/// 初期化時の必須 Box 検証
|
||
pub fn validate_core_boxes(&self, profile: &RuntimeProfile) -> Result<(), String> {
|
||
let missing: Vec<_> = CoreBoxId::iter()
|
||
.filter(|id| id.is_required_in(profile))
|
||
.filter(|id| !self.has_core_box(*id))
|
||
.collect();
|
||
|
||
if !missing.is_empty() {
|
||
return Err(format!("Missing core_required boxes: {:?}", missing));
|
||
}
|
||
|
||
Ok(())
|
||
}
|
||
|
||
/// Box 生成（型安全）
|
||
pub fn create_core_box(&self, box_id: CoreBoxId, args: &[Box<dyn NyashBox>])
|
||
-> Result<Box<dyn NyashBox>, RuntimeError>
|
||
{
|
||
let entry = self.core_boxes.read().unwrap()
|
||
.get(&box_id)
|
||
.ok_or_else(|| RuntimeError::InvalidOperation {
|
||
message: format!("Core box not registered: {:?}", box_id)
|
||
})?
|
||
.clone();
|
||
|
||
match entry.provider {
|
||
CoreBoxProvider::Plugin { plugin_name, type_id } => {
|
||
self.create_plugin_box(&plugin_name, type_id, args)
|
||
}
|
||
CoreBoxProvider::Builtin { constructor } => {
|
||
constructor(args)
|
||
}
|
||
}
|
||
}
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
**利点**:
|
||
- CoreBoxId による完全な型安全性
|
||
- 必須 Box の起動時検証
|
||
- プラグイン vs ビルトインの明確な分離
|
||
|
||
## 🎯 次のステップ
|
||
|
||
### Phase 131-3: SSOT 実装（推奨）
|
||
|
||
1. **入口SSOTの確定（VM NewBox）**
|
||
- 入口は `src/backend/mir_interpreter/handlers/boxes.rs::handle_new_box` と
|
||
`src/runtime/unified_registry.rs` / `src/box_factory/mod.rs`（UnifiedBoxRegistry）で固定する
|
||
- BoxFactoryRegistry は “plugin provider mapping” として位置付け、関係図を SSOT 化する
|
||
|
||
2. **CoreBoxId との統合**
|
||
- `CoreBoxValidator` 実装
|
||
- 起動時の必須 Box 検証
|
||
|
||
3. **プラグインローダーとの接続明確化**
|
||
- plugin_loader_unified が BoxFactoryRegistry を populate し、
|
||
PluginBoxFactory（UnifiedBoxRegistry 内）が BoxFactoryRegistry を参照する流れを明文化
|
||
- TypeBox v2 FFI との整合（method/type id の参照箇所）を整理
|
||
|
||
4. **既存 BoxFactoryRegistry の整理**
|
||
- provider mapping を BoxFactoryRegistry に閉じるか、UnifiedBoxRegistry に吸収するかを決める
|
||
- 移行ガイドの作成
|
||
|
||
### Phase 131-4: テストケース追加
|
||
|
||
```rust
|
||
#[test]
|
||
fn test_core_box_registration() {
|
||
let reg = UnifiedBoxRegistry::new(RuntimeProfile::Default);
|
||
|
||
// core_required が全て登録されていること
|
||
for box_id in CoreBoxId::iter() {
|
||
if box_id.is_core_required() {
|
||
assert!(reg.has_box(box_id.name()));
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
// ConsoleBox が生成できること
|
||
let console = reg.create_box("ConsoleBox", &[]).unwrap();
|
||
assert_eq!(console.type_name(), "ConsoleBox");
|
||
}
|
||
|
||
#[test]
|
||
fn test_plugin_priority() {
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let mut reg = UnifiedBoxRegistry::new(RuntimeProfile::Default);
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// ビルトイン ConsoleBox 登録済み
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assert!(reg.has_box("ConsoleBox"));
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// プラグイン設定で上書き
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let mut config = PluginConfig::default();
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config.plugins.insert("ConsoleBox".to_string(), "nyash-console".to_string());
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reg.apply_plugin_config(&config);
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// プラグイン版が優先されること
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let console = reg.create_box("ConsoleBox", &[]).unwrap();
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// プラグイン判定ロジック（実装依存）
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}
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## 📋 関連ファイル一覧
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### VM Backend
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- `src/runtime/box_registry.rs` - BoxFactoryRegistry
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- `src/runtime/unified_registry.rs` - global UnifiedBoxRegistry accessor
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- `src/box_factory/mod.rs` - UnifiedBoxRegistry（FactoryPolicy / create_box）
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- `src/box_factory/plugin.rs` - PluginBoxFactory（BoxFactoryRegistry を参照）
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- `src/runtime/core_box_ids.rs` - CoreBoxId enum
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- `src/runtime/core_services.rs` - CoreServices trait
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- `src/runtime/type_registry.rs` - TypeRegistry (メソッド情報)
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- `src/backend/mir_interpreter/handlers/boxes.rs` - handle_new_box()
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- `src/box_factory/builtin_impls/console_box.rs` - Builtin 実装（BuiltinBoxFactory 経由）
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### LLVM Backend
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- `src/llvm_py/console_bridge.py` - ConsoleLlvmBridge（Phase 133）
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- `src/llvm_py/instructions/boxcall.py` - BoxCall lowering
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### Plugin System
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- `plugins/nyash-console-plugin/src/lib.rs` - TypeBox v2 FFI
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- `src/runtime/plugin_host.rs` - PluginHost
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### Core Infrastructure
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- `src/boxes/console_box.rs` - ConsoleBox 実装
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- `crates/nyash_kernel/src/lib.rs` - NyRT ランタイム
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## 🔍 未解決の疑問
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1. **UnifiedBoxRegistry ↔ BoxFactoryRegistry の責務境界**
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- provider mapping の SSOT をどこに置くか（BoxFactoryRegistry を残す/吸収する）
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- `UnifiedBoxRegistry::FactoryPolicy` と plugin_config の関係をどう可視化するか
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2. **Provider Lock の役割**
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- `provider_lock::guard_before_new_box()` の実装と目的
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- 「既定は挙動不変」の意味
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3. **CoreServices の実装者**
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- ConsoleService trait を実装しているのは誰か
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- VM の Box 呼び出しがこの trait を経由するのか
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4. **初期化順序**
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- プラグインローダー、レジストリ、サービスの初期化タイミング
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- 循環依存の有無
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## ✅ 成果
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### 明確になった事実
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1. **LLVM backend は問題なし** - Phase 133 で完全解決済み
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2. **VM backend の Box 解決が分散して見える** - UnifiedBoxRegistry（入口）と BoxFactoryRegistry（provider mapping）の関係を SSOT 化する必要がある
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3. **ConsoleBox 自体は完全実装** - 登録メカニズムの問題
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4. **CoreBoxId システム存在** - 型安全性の基盤あり
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### 提案した解決策
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1. **UnifiedBoxRegistry 強化** - 保守的アプローチ
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2. **CoreBoxRegistry 新設** - 理想的アプローチ
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3. **起動時検証** - Fail-Fast 原則の実現
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**Status**: Investigation Complete - Ready for Implementation
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**Next Phase**: 131-3 (SSOT Implementation)
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**Estimated Time**: 4-6 hours
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