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ValueId変動エラー修正実装ガイド

日時: 2025-11-20 修正方針: HashMap/HashSet → BTreeMap/BTreeSet への決定的変更 推定作業時間: 1.5時間

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🎯 修正の全体像

目標

PHI生成を完全に決定的にする = 毎回同じValueIdを割り当てる

戦略

1. BTreeSet/BTreeMapへの置き換え（決定的ソート保証）
2. 明示的ソート追加（既存コードへの影響最小化）
3. テスト検証（10回実行での一貫性確認）

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📝 実装チェックリスト

Phase 1: loop_snapshot_merge.rs 修正（最優先）

ファイル: src/mir/phi_core/loop_snapshot_merge.rs

✅ Change 1: imports修正（Line 19）

// Before
use std::collections::{HashMap, HashSet};

// After
use std::collections::{HashMap, HashSet, BTreeSet, BTreeMap};

✅ Change 2: merge_continue_for_header（Line 65）

// Before (Line 65)
let mut all_vars: HashSet<String> = HashSet::new();

// After
let mut all_vars: BTreeSet<String> = BTreeSet::new();

影響箇所:

• Line 66-70: all_vars.extend() - API互換（変更不要）
• Line 73: for var_name in all_vars - イテレーション順序が決定的に！

✅ Change 3: merge_exit（Line 124）

// Before (Line 124)
let mut all_vars: HashSet<String> = HashSet::new();

// After
let mut all_vars: BTreeSet<String> = BTreeSet::new();

影響箇所:

• Line 125-129: all_vars.extend() - API互換
• Line 132: for var_name in all_vars - 決定的に！

✅ Change 4: merge_exit_with_classification（Line 215）

// Before (Line 215)
let mut all_vars: HashSet<String> = HashSet::new();

// After
let mut all_vars: BTreeSet<String> = BTreeSet::new();

影響箇所:

• Line 216-219: all_vars.extend() - API互換
• Line 222: for var_name in all_vars - 決定的に！

✅ Change 5: sanitize_inputs（Line 323）

// Before (Line 323)
let mut seen: HashMap<BasicBlockId, ValueId> = HashMap::new();

// After
use std::collections::BTreeMap;
let mut seen: BTreeMap<BasicBlockId, ValueId> = BTreeMap::new();

影響:

• Line 329: seen.into_iter().collect() - BTreeMapから変換、決定的順序保証！
• Line 330: inputs.sort_by_key() - 冗長になるが互換性のため残す

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Phase 2: if_phi.rs 修正

ファイル: src/mir/phi_core/if_phi.rs

✅ Change 1: 変数名収集の決定的化

現在の問題コード:

let mut names: HashSet<&str> = HashSet::new();
for k in then_map_end.keys() { names.insert(k.as_str()); }
for k in emap.keys() { names.insert(k.as_str()); }

修正案A: BTreeSet使用

let mut names: BTreeSet<&str> = BTreeSet::new();
for k in then_map_end.keys() { names.insert(k.as_str()); }
for k in emap.keys() { names.insert(k.as_str()); }

修正案B: 明示的ソート

let mut names: HashSet<&str> = HashSet::new();
for k in then_map_end.keys() { names.insert(k.as_str()); }
for k in emap.keys() { names.insert(k.as_str()); }

// 決定的順序を保証
let mut sorted_names: Vec<&str> = names.into_iter().collect();
sorted_names.sort();
for var_name in sorted_names {
    // PHI生成処理
}

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Phase 3: loop_phi.rs 修正

ファイル: src/mir/phi_core/loop_phi.rs

✅ Change 1: all_vars収集の決定的化

現在の問題コード:

let mut all_vars = std::collections::HashSet::new();
for var_name in header_vars.keys() {
    all_vars.insert(var_name.clone());
}

修正案:

let mut all_vars = std::collections::BTreeSet::new();
for var_name in header_vars.keys() {
    all_vars.insert(var_name.clone());
}

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Phase 4: loopform_builder.rs 修正

ファイル: src/mir/phi_core/loopform_builder.rs

✅ Change 1: snapshot.keys()イテレーションの決定的化

現在の問題コード:

for var_name in snapshot.keys() {
    // 変数処理
}

修正案A: keys()をソート

let mut sorted_keys: Vec<_> = snapshot.keys().collect();
sorted_keys.sort();
for var_name in sorted_keys {
    // 変数処理
}

修正案B: snapshot自体をBTreeMapに変更（より根本的）

// 関数シグネチャを変更
fn process_snapshot(snapshot: &BTreeMap<String, ValueId>) {
    for var_name in snapshot.keys() {  // 既に決定的！
        // 変数処理
    }
}

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🧪 テスト検証手順

Step 1: コンパイル確認

cd /home/tomoaki/git/hakorune-selfhost
cargo build --release

期待結果:

• ✅ コンパイル成功（エラーなし）
• ✅ 警告なし（API互換性確認）

Step 2: ValueId一貫性テスト（最重要）

# 10回実行してValueIdが一致するか確認
for i in {1..10}; do
  echo "=== Run $i ==="
  NYASH_MIR_TEST_DUMP=1 ./target/release/nyash apps/selfhost-compiler/test_funcscanner.hako \
    2>&1 | tee /tmp/run_$i.log | grep -E "ValueId\(|Value %"
done

# 差分確認
for i in {2..10}; do
  echo "=== Comparing run 1 vs run $i ==="
  diff /tmp/run_1.log /tmp/run_$i.log
done

期待結果:

• ✅ 全ての実行で同じValueId
• ✅ diffで差分なし

Step 3: MIR検証エラー確認

NYASH_MIR_TEST_DUMP=1 ./target/release/nyash apps/selfhost-compiler/test_funcscanner.hako \
  2>&1 | grep "verification errors"

期待結果:

• ✅ 検証エラーなし、または一貫したエラー（非決定的でない）

Step 4: 267/268テスト回帰確認

# 既存のパステストが引き続き通ることを確認
./target/release/nyash apps/selfhost-compiler/test_267_simplified.hako
./target/release/nyash apps/selfhost-compiler/test_268_simplified.hako

期待結果:

• ✅ 両テストPASS

Step 5: Option Cログ確認

NYASH_OPTION_C_DEBUG=1 ./target/release/nyash apps/selfhost-compiler/test_funcscanner.hako \
  2>&1 | grep "Option C"

期待結果:

• ✅ Phantom blockスキップログなし（全blockが正常）
• ✅ 変数分類ログが決定的順序で出力

Step 6: 全PHIテスト

cargo test --package nyash --lib mir::phi_core

期待結果:

• ✅ 全テストPASS

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🔍 デバッグ支援

トラブルシューティング

問題1: コンパイルエラー「BTreeSet not found」

原因: importを忘れた

修正:

use std::collections::{HashMap, HashSet, BTreeSet, BTreeMap};

問題2: 依然としてValueIdが変動する

診断手順:

1. 全ファイルでBTreeSet使用確認

rg "HashSet<String>" src/mir/phi_core/

2. 他のHashMapイテレーション発見

rg "for \w+ in \w+\.keys\(\)" src/mir/phi_core/

3. snapshot型確認

rg "HashMap<String, ValueId>" src/mir/

問題3: 267/268テストが失敗

診断:

• BTreeSetのソート順序がロジックに影響している可能性
• デバッグログで変数処理順序を確認

NYASH_OPTION_C_DEBUG=1 ./target/release/nyash test_267_simplified.hako 2>&1 | less

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📊 パフォーマンス影響分析

BTreeSet vs HashSet

操作	HashSet	BTreeSet	影響
insert	O(1)	O(log n)	微小（n < 100）
contains	O(1)	O(log n)	微小
iteration	O(n)	O(n)	同等（ソート済み）

実用上の影響:

• PHI生成での変数数: 通常 < 50
• パフォーマンス低下: < 1%（計測不能レベル）
• 決定性のメリット >> 微小な性能低下

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🎯 成功基準

✅ 修正完了の判定基準

1. 決定性テスト: 10回実行で全て同じValueId
2. MIR検証: エラーなし、または一貫したエラー
3. 回帰テスト: 267/268テストPASS
4. 全PHIテスト: cargo test PASS
5. コードレビュー: BTreeSet使用箇所確認

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📝 コミットメッセージ案

fix(phi): Replace HashMap/HashSet with BTreeMap/BTreeSet for deterministic PHI generation

Problem:
- ValueId errors varied between runs (268/271/280)
- HashMap/HashSet iteration order is non-deterministic
- MIR verification errors also varied (%307/%304)

Solution:
- Replace HashSet<String> with BTreeSet<String> in loop_snapshot_merge.rs
- Replace HashMap with BTreeMap in sanitize_inputs()
- Add deterministic sorting to if_phi.rs, loop_phi.rs, loopform_builder.rs

Impact:
- PHI generation is now fully deterministic
- ValueId assignment is consistent across runs
- MIR verification errors are reproducible
- Performance impact < 1% (negligible)

Testing:
- 10 consecutive runs produce identical ValueIds
- 267/268 tests continue to PASS
- All PHI tests PASS

Fixes: ValueId non-determinism bug
Refs: Step 5-5-H (phantom block check working as expected)

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🚀 実装開始コマンド

# 1. バックアップ
cp src/mir/phi_core/loop_snapshot_merge.rs src/mir/phi_core/loop_snapshot_merge.rs.backup

# 2. ファイル編集
cd /home/tomoaki/git/hakorune-selfhost
# Edit: src/mir/phi_core/loop_snapshot_merge.rs

# 3. ビルド
cargo build --release

# 4. テスト
for i in {1..10}; do
  NYASH_MIR_TEST_DUMP=1 ./target/release/nyash apps/selfhost-compiler/test_funcscanner.hako \
    2>&1 | tee /tmp/run_$i.log | grep -E "ValueId\(|Value %"
done

# 5. 差分確認
for i in {2..10}; do
  diff /tmp/run_1.log /tmp/run_$i.log && echo "Run $i: IDENTICAL ✅"
done

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準備完了！修正を開始してください。

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