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# Phase 20.5 - Hakorune VM Validation & Adoption
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**期間**: 2025-12-21 - 2026-01-31 (6週間)
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**状態**: Planning ⚠️ **CRITICAL UPDATE** - VM already exists!
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**前提**: Phase 15.77完了 (凍結EXE確定)
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**重大発見**: Hakorune VM is **100% COMPLETE** (2025-10-14)
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## 🎉 Critical Discovery (2025-10-14)
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**Original Assumption**: Hakorune VM does not exist, needs 36 weeks to build.
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**Actual Reality**: **Hakorune VM is COMPLETE** in `selfhost/hakorune-vm/`!
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- ✅ 3,413 lines of Hakorune code
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- ✅ 44 files including 22 instruction handlers
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- ✅ 26+ comprehensive tests
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- ✅ All 16 MIR instructions + 6 advanced handlers
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- ✅ @match-based dispatch architecture
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- ✅ Result-based error handling
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- ✅ Implementation period: October 5-13, 2025 (8 days!)
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**Impact**: Phase 20.5 changes from "implementation" to **"validation & adoption"**.
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📖 **Full Discovery Report**: [HAKORUNE_VM_DISCOVERY.md](HAKORUNE_VM_DISCOVERY.md)
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## 🎯 このフェーズで実現すること（更新版）
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**"Hakorune VM → 検証 → CLI統合 → デフォルト化"**
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1. **Hakorune VM検証**: 既存22ハンドラーの動作確認
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2. **Golden Testing**: Rust-VM vs Hako-VM 完全一致保証
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3. **CLI統合**: `--backend vm-hako` 実装
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4. **ドキュメント整備**: アーキテクチャ・移行ガイド
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5. **オプション: HostBridge API**: C-ABI境界（他の理由で必要な場合のみ）
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**変更点**:
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- ❌ **VM実装** → ✅ **VM検証**（既に完成）
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- ❌ **36週間** → ✅ **6週間**
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- ❌ **段階的実装** → ✅ **全機能検証**
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## 💡 このフェーズの位置づけ（更新版）
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```
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Phase 15.77（凍結EXE確定）✅
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├── hako-frozen-v1.exe (724KB MSVC)
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├── NyRT関数呼び出し可能
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└── MIR JSON → .o → EXE 導線確立
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Hakorune VM実装完了（2025-10-05 → 10-13）✅
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├── 3,413 lines / 44 files
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├── 22 instruction handlers
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├── 26+ comprehensive tests
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└── selfhost/hakorune-vm/
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Phase 20.5（VM検証・統合）← 今ここ
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├── Week 1-2: VM検証・テスト拡充
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├── Week 3-4: Golden Testing（Rust-VM vs Hako-VM）
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├── Week 5: CLI統合（--backend vm-hako）
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└── Week 6: ドキュメント・Phase 20.6計画
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Phase 20.6（オプション: HostBridge + Rust最小化）
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├── HostBridge API実装（必要な場合）
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├── Rust VM非推奨化
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└── Hakorune VM デフォルト化
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```
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**重要**: Phase 20.6以降は「必要に応じて」実施。Hakorune VM単体で動作可能。
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## 🔄 Progress Snapshot（2025-10-23）
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- **Constructor parity**: VM/LLVM 双方で `Callee::Constructor` の birth 引数（0〜3）と未知 Box Fail‑Fast を確認する parity スモークを追加。
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- quick: `tools/smokes/v2/profiles/quick/llvm/parity_constructor_birth_arity_vm_llvm.sh`, `parity_constructor_errors_vm_llvm.sh`
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- integration: `tools/smokes/v2/profiles/integration/parity/parity_constructor_birth_arity_vm_llvm.sh`, `parity_constructor_errors_vm_llvm.sh`
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||
- **ModuleFunction 静的 me 合成**: `src/tests/mir_module_function_static.rs` で Builder が singleton `me` を自動注入し、Rust VM が 42 を返すことを固定（`static_singleton_me` ヒントの整合性を検証）。
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||
- **Selfhost pipeline Stage‑1 ガード**: `NYASH_PIPELINE_V2=1` で Stage‑1 の default/vararg/named 混在を Fail‑Fast 化し、`selfhost_pipeline_v2_stage1_invalid_args_fail_vm.sh`（`SMOKES_SELFHOST_ENABLE=1` opt-in）で回帰テストを追加。
|
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- **Profiles**: quick 299/299 PASS・integration 35/35 PASS を継続監視（macro child 停止 & noise filter 追加済み）。
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## 🏆 成功基準（DoD）
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### 1️⃣ Hakorune VM検証完了
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```bash
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# 既存テストスイート実行
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cd selfhost/hakorune-vm
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||
for test in tests/*.hako; do
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||
NYASH_DISABLE_PLUGINS=1 ../../target/release/hako "$test"
|
||
done
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# 期待: 26+ tests ALL PASS
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||
```
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**チェックリスト**:
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- [ ] 26個の既存テスト すべて PASS
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- [ ] 22個のハンドラー動作確認
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- [ ] エラーハンドリング（Result）動作確認
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- [ ] @match dispatch 動作確認
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### 2️⃣ Golden Testing完了
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```bash
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||
# Golden Test実行（Rust-VM vs Hako-VM）
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||
bash tools/golden_test_hakorune_vm.sh
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||
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||
# 期待: 100% parity
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||
```
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**テストケース**:
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- [ ] 算術演算（10ケース）
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- [ ] 制御フロー（10ケース）
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- [ ] コレクション操作（10ケース）
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- [ ] 再帰（5ケース）
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- [ ] クロージャ（5ケース）
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||
- [ ] 合計40ケース すべて一致
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### 3️⃣ CLI統合完了
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```bash
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# Hakorune VM経由で実行可能
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./target/release/hako --backend vm-hako program.hako
|
||
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||
# 環境変数でもOK
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||
HAKO_USE_HAKORUNE_VM=1 ./target/release/hako program.hako
|
||
```
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**チェックリスト**:
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- [ ] `--backend vm-hako` フラグ実装
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- [ ] `HAKO_USE_HAKORUNE_VM=1` 環境変数対応
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- [ ] エラーメッセージ整備
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- [ ] パフォーマンス測定
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### 4️⃣ ドキュメント整備完了
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**必須ドキュメント**:
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- [ ] `selfhost/hakorune-vm/README.md` - アーキテクチャ概要
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- [ ] `selfhost/hakorune-vm/DESIGN.md` - 設計パターン
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- [ ] `selfhost/hakorune-vm/TESTING.md` - テスト戦略
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||
- [ ] `docs/guides/hakorune-vm-migration.md` - 移行ガイド
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||
- [ ] Phase 20.6計画書（オプション: HostBridge）
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## 📊 週次計画（Week 1-6）
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### Week 1（2025-12-21 - 12-27）VM検証・テスト実行
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**目標**: 既存実装の動作確認
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#### タスク
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```bash
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# 1. 既存テスト全実行
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cd selfhost/hakorune-vm
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||
for test in tests/*.hako; do
|
||
echo "Testing: $test"
|
||
NYASH_DISABLE_PLUGINS=1 ../../target/release/hako "$test" || echo "FAIL"
|
||
done
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# 2. ハンドラーカバレッジ確認
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ls *_handler.hako | wc -l # 期待: 22
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# 3. エラーケーステスト
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# - 不正なMIR JSON
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# - 未定義命令
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# - 型エラー
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```
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**成果物**:
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- [ ] テスト実行レポート（26+ tests）
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- [ ] カバレッジレポート（22 handlers）
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- [ ] バグ修正リスト（あれば）
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### Week 2（2025-12-28 - 2026-01-03）テスト拡充
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**目標**: テストカバレッジ拡大
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||
#### タスク
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||
```bash
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||
# 新規テストケース追加
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selfhost/hakorune-vm/tests/
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├── test_edge_cases/
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│ ├── test_large_numbers.hako
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||
│ ├── test_deep_recursion.hako
|
||
│ ├── test_long_strings.hako
|
||
│ └── test_complex_control_flow.hako
|
||
└── test_stress/
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||
├── test_1000_instructions.hako
|
||
└── test_nested_calls_100_deep.hako
|
||
```
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**成果物**:
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- [ ] 10個の新規テストケース
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- [ ] エッジケース網羅
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- [ ] ストレステスト実施
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### Week 3-4（2026-01-04 - 01-17）Golden Testing
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**目標**: Rust-VM vs Hako-VM 完全一致保証
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#### Golden Testスイート作成
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```bash
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tests/golden/hakorune-vm/
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||
├── arithmetic/
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│ ├── test_add.hako
|
||
│ ├── test_mul.hako
|
||
│ └── test_div.hako (10 tests)
|
||
├── control_flow/
|
||
│ ├── test_if_else.hako
|
||
│ ├── test_loop.hako
|
||
│ └── test_branch.hako (10 tests)
|
||
├── collections/
|
||
│ ├── test_array_ops.hako
|
||
│ ├── test_map_ops.hako
|
||
│ └── test_string_ops.hako (10 tests)
|
||
├── recursion/
|
||
│ ├── test_factorial.hako
|
||
│ └── test_fibonacci.hako (5 tests)
|
||
└── closures/
|
||
├── test_capture.hako
|
||
└── test_nested.hako (5 tests)
|
||
```
|
||
|
||
#### Golden Test実行スクリプト
|
||
```bash
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||
# tools/golden_test_hakorune_vm.sh
|
||
#!/bin/bash
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||
set -e
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||
|
||
PASS=0
|
||
FAIL=0
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||
|
||
for test in tests/golden/hakorune-vm/**/*.hako; do
|
||
echo "Testing: $test"
|
||
|
||
# Rust VM実行
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||
./target/release/hako --backend vm "$test" > /tmp/rust_out.txt 2>&1
|
||
rust_exit=$?
|
||
|
||
# Hakorune VM実行
|
||
./target/release/hako --backend vm-hako "$test" > /tmp/hako_out.txt 2>&1
|
||
hako_exit=$?
|
||
|
||
# 出力比較
|
||
if diff /tmp/rust_out.txt /tmp/hako_out.txt && [ $rust_exit -eq $hako_exit ]; then
|
||
echo " ✅ PASS"
|
||
((PASS++))
|
||
else
|
||
echo " ❌ FAIL"
|
||
echo " Rust output:"
|
||
cat /tmp/rust_out.txt
|
||
echo " Hako output:"
|
||
cat /tmp/hako_out.txt
|
||
((FAIL++))
|
||
fi
|
||
done
|
||
|
||
echo ""
|
||
echo "Golden Test Results:"
|
||
echo " PASS: $PASS"
|
||
echo " FAIL: $FAIL"
|
||
echo " Total: $((PASS + FAIL))"
|
||
|
||
if [ $FAIL -eq 0 ]; then
|
||
echo "✅ All Golden Tests PASSED!"
|
||
exit 0
|
||
else
|
||
echo "❌ Some Golden Tests FAILED"
|
||
exit 1
|
||
fi
|
||
```
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||
|
||
**成果物**:
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||
- [ ] 40個のGolden Testケース
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||
- [ ] Golden Test実行スクリプト
|
||
- [ ] CI統合（GitHub Actions）
|
||
- [ ] パフォーマンス比較レポート
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### Week 5（2026-01-18 - 01-24）CLI統合
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||
**目標**: `--backend vm-hako` 実装
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||
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||
#### 実装ファイル
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||
```rust
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||
// src/backend/hakorune_vm_runner.rs (NEW)
|
||
use std::path::PathBuf;
|
||
use crate::error::Result;
|
||
|
||
pub fn run_hakorune_vm(mir_json: String) -> Result<i64> {
|
||
// 1. selfhost/hakorune-vm/hakorune_vm_core.hako をロード
|
||
let vm_core_path = PathBuf::from("selfhost/hakorune-vm/hakorune_vm_core.hako");
|
||
|
||
// 2. Rust VMでHakoruneVmCoreBoxを実行
|
||
let vm_instance = load_and_run_box(&vm_core_path)?;
|
||
|
||
// 3. HakoruneVmCoreBox.run(mir_json) を呼び出し
|
||
let result = vm_instance.call_method("run", vec![Box::new(mir_json)])?;
|
||
|
||
// 4. 結果を返す
|
||
Ok(result.as_int()?)
|
||
}
|
||
|
||
// src/cli.rs (MODIFY)
|
||
match backend {
|
||
Backend::Vm => run_rust_vm(mir),
|
||
Backend::VmHako => run_hakorune_vm(mir), // NEW!
|
||
Backend::Llvm => run_llvm(mir),
|
||
Backend::Wasm => run_wasm(mir),
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
**テスト**:
|
||
```bash
|
||
# 基本実行
|
||
./target/release/hako --backend vm-hako apps/tests/hello.hako
|
||
# 期待: Hello World出力
|
||
|
||
# 環境変数版
|
||
HAKO_USE_HAKORUNE_VM=1 ./target/release/hako apps/tests/hello.hako
|
||
|
||
# デバッグモード
|
||
HAKO_VM_TRACE=1 ./target/release/hako --backend vm-hako test.hako
|
||
```
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||
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||
**成果物**:
|
||
- [ ] `src/backend/hakorune_vm_runner.rs` 実装
|
||
- [ ] CLI統合完了
|
||
- [ ] 環境変数対応
|
||
- [ ] エラーメッセージ整備
|
||
|
||
### Week 6（2026-01-25 - 01-31）ドキュメント・Phase 20.6計画
|
||
|
||
**目標**: ドキュメント整備、次フェーズ計画
|
||
|
||
#### ドキュメント作成
|
||
```
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||
selfhost/hakorune-vm/
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||
├── README.md # アーキテクチャ概要
|
||
├── DESIGN.md # 設計パターン詳解
|
||
├── TESTING.md # テスト戦略
|
||
└── CHANGELOG.md # 実装履歴（Oct 5-13）
|
||
|
||
docs/guides/
|
||
└── hakorune-vm-migration.md # ユーザー移行ガイド
|
||
|
||
docs/private/roadmap/phases/phase-20.5/
|
||
├── HAKORUNE_VM_DISCOVERY.md # 発見レポート
|
||
├── README.md # このファイル（更新済み）
|
||
├── VALIDATION_REPORT.md # 検証レポート
|
||
└── COMPLETION_REPORT.md # 完了報告
|
||
|
||
docs/private/roadmap/phases/phase-20.6/ (オプション)
|
||
└── README.md # HostBridge計画（必要な場合）
|
||
```
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||
|
||
**成果物**:
|
||
- [ ] 5個のドキュメント完成
|
||
- [ ] Phase 20.5完了報告書
|
||
- [ ] Phase 20.6計画書（オプション）
|
||
- [ ] tomoakiさんへの報告
|
||
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||
---
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||
## 🎯 Hakorune VM アーキテクチャ（既存実装）
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||
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||
### ファイル構成
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```
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||
selfhost/hakorune-vm/ (3,413 lines, 44 files)
|
||
├── hakorune_vm_core.hako (225 lines) # Entry point
|
||
├── instruction_dispatcher.hako (72 lines) # @match dispatch
|
||
├── blocks_locator.hako # Control flow
|
||
├── error_builder.hako # Error messages
|
||
├── args_guard.hako # Argument validation
|
||
├── json_normalize_box.hako # JSON processing
|
||
│
|
||
├── [22 handler files] # Instruction handlers:
|
||
│ ├── barrier_handler.hako # GC barrier
|
||
│ ├── binop_handler.hako # Binary operations
|
||
│ ├── boxcall_handler.hako # Box method calls
|
||
│ ├── closure_call_handler.hako # Closure invocation
|
||
│ ├── compare_handler.hako # Comparisons
|
||
│ ├── const_handler.hako # Constants
|
||
│ ├── constructor_call_handler.hako # Constructor calls
|
||
│ ├── copy_handler.hako # Copy operation
|
||
│ ├── extern_call_handler.hako # External calls
|
||
│ ├── global_call_handler.hako # Global functions
|
||
│ ├── load_handler.hako # Memory load
|
||
│ ├── method_call_handler.hako # Method calls
|
||
│ ├── mircall_handler.hako # Unified MIR call
|
||
│ ├── module_function_call_handler.hako # Module functions
|
||
│ ├── newbox_handler.hako # Box creation
|
||
│ ├── nop_handler.hako # No-op
|
||
│ ├── phi_handler.hako # PHI nodes
|
||
│ ├── safepoint_handler.hako # GC safepoint
|
||
│ ├── store_handler.hako # Memory store
|
||
│ ├── terminator_handler.hako # Control flow (jump/branch/ret)
|
||
│ ├── typeop_handler.hako # Type operations
|
||
│ └── unaryop_handler.hako # Unary operations
|
||
│
|
||
└── tests/ (26+ files) # Comprehensive tests
|
||
├── test_phase1_minimal.hako
|
||
├── test_phase2_day4.hako
|
||
├── test_boxcall.hako
|
||
├── test_mircall_*.hako (5 files)
|
||
├── test_mapbox_*.hako (3 files)
|
||
└── ... (16 more)
|
||
```
|
||
|
||
### 設計パターン
|
||
|
||
#### 1. @match-Based Dispatch
|
||
```hakorune
|
||
// instruction_dispatcher.hako
|
||
dispatch(inst_json, regs, mem) {
|
||
local op = extract_op(inst_json)
|
||
|
||
return match op {
|
||
"const" => ConstHandlerBox.handle(inst_json, regs)
|
||
"binop" => BinOpHandlerBox.handle(inst_json, regs)
|
||
"compare" => CompareHandlerBox.handle(inst_json, regs)
|
||
"load" => LoadHandlerBox.handle(inst_json, regs, mem)
|
||
"store" => StoreHandlerBox.handle(inst_json, regs, mem)
|
||
"mir_call" => MirCallHandlerBox.handle(inst_json, regs, mem)
|
||
"boxcall" => BoxCallHandlerBox.handle(inst_json, regs)
|
||
"newbox" => NewBoxHandlerBox.handle(inst_json, regs)
|
||
"phi" => PhiHandlerBox.handle(inst_json, regs)
|
||
"copy" => CopyHandlerBox.handle(inst_json, regs)
|
||
"typeop" => TypeOpHandlerBox.handle(inst_json, regs, mem)
|
||
"nop" => NopHandlerBox.handle(inst_json, regs, mem)
|
||
"safepoint" => SafepointHandlerBox.handle(inst_json, regs, mem)
|
||
"barrier" => BarrierHandlerBox.handle(inst_json, regs, mem)
|
||
"jump" | "branch" | "ret" => TerminatorHandlerBox.handle(inst_json, regs)
|
||
_ => Result.Err("Unsupported instruction: " + op)
|
||
}
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
**特徴**:
|
||
- ✅ すべての命令を1箇所で管理
|
||
- ✅ 新規命令の追加が容易
|
||
- ✅ Fail-Fast（未知命令→即エラー）
|
||
|
||
#### 2. Result-Based Error Handling
|
||
```hakorune
|
||
// Every handler returns Result<Value>
|
||
static box BinOpHandlerBox {
|
||
handle(inst_json, regs) {
|
||
// Validation
|
||
local lhs_result = get_register(regs, lhs_id)
|
||
if lhs_result.is_Err() {
|
||
return Result.Err("BinOp: lhs register not found")
|
||
}
|
||
|
||
// Compute
|
||
local result = compute_binop(kind, lhs, rhs)
|
||
if result.is_Err() {
|
||
return result // Propagate error
|
||
}
|
||
|
||
// Store result
|
||
set_register(regs, dst, result.as_Ok())
|
||
return Result.Ok(result.as_Ok())
|
||
}
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
**特徴**:
|
||
- ✅ 型安全なエラー処理
|
||
- ✅ エラー伝播が明示的
|
||
- ✅ Rustと同じパターン
|
||
|
||
#### 3. Block-Based Execution
|
||
```hakorune
|
||
// hakorune_vm_core.hako
|
||
_execute_blocks(mir_json, regs, mem) {
|
||
local current_block = "entry"
|
||
|
||
loop(current_block != null) {
|
||
// Get block instructions
|
||
local block = BlocksLocatorBox.locate(mir_json, current_block)
|
||
if block.is_Err() { return block }
|
||
|
||
// Execute instructions
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||
local result = me._execute_block(block.as_Ok(), regs, mem)
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if result.is_Err() { return result }
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// Update current block (from terminator)
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current_block = result.as_Ok()
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}
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return Result.Ok(get_register(regs, "return_value"))
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}
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```
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**特徴**:
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- ✅ MIR Block構造に忠実
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- ✅ Control flowが明示的
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- ✅ TerminatorでBlock遷移
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## 🔄 Phase 20.6以降（オプション）
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### Option A: Pure Hakorune Path（推奨）
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**前提**: Hakorune VM単体で完結
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**Phase 20.6以降は不要**:
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- ✅ VM実装完了
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- ✅ すべての命令サポート済み
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- ✅ テストカバレッジ十分
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- ✅ CLI統合可能
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**次のステップ**:
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1. Hakorune VMをデフォルトに
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2. Rust VMを `--backend vm-rust` (互換モード)
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3. パフォーマンス最適化
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### Option B: HostBridge Path（必要な場合のみ）
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**条件**: C-ABI境界が他の理由で必要
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**Phase 20.6（8週間）**:
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- Week 1-4: HostBridge API実装
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- Week 5-6: Rust最小化（~100行）
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- Week 7-8: ドキュメント・検証
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## ⚠️ リスク & 対策（更新版）
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### リスク1: Hakorune VM のバグ
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**問題**: 既存実装に未発見のバグがある可能性
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**影響**: MEDIUM（Golden Testで検出可能）
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**対策**:
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- Golden Testで Rust-VM との一致を検証
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- エッジケーステスト拡充
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- ストレステスト実施
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- バグ発見時は即座に修正
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### リスク2: パフォーマンス
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**問題**: Hakorune VM が Rust VM より遅い可能性
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**影響**: LOW（機能的には問題なし）
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**対策**:
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- ベンチマーク測定
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- ボトルネック特定
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- 最適化は Phase 20.7以降
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- 「動作正しさ」が最優先
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### リスク3: CLI統合の複雑性
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**問題**: Rust VM経由で Hakorune VM を呼び出す必要
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**影響**: LOW（標準的なパターン）
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**対策**:
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- Rust VM の既存実行パスを再利用
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- Box loading機構を活用
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- エラーハンドリング整備
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## 📚 関連リソース
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### Phase 20.5ドキュメント
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- **[HAKORUNE_VM_DISCOVERY.md](HAKORUNE_VM_DISCOVERY.md)** ⭐ 重大発見レポート
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- **[STRATEGY_RECONCILIATION.md](STRATEGY_RECONCILIATION.md)** - 戦略変更の理由
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- **[PURE_HAKORUNE_ROADMAP.md](PURE_HAKORUNE_ROADMAP.md)** - 全体計画（更新予定）
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- [C_CODE_GENERATOR_DESIGN.md](C_CODE_GENERATOR_DESIGN.md) - ❌ 中止（参考用）
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### Hakorune VM実装
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- **Location**: `selfhost/hakorune-vm/` (3,413 lines)
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- **Entry Point**: `hakorune_vm_core.hako`
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- **Dispatcher**: `instruction_dispatcher.hako`
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- **Tests**: `tests/*.hako` (26+ files)
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### 前フェーズ
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- [Phase 15.77 - 凍結EXE確定](../phase-15.77/)
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- [Phase 15.76 - extern_c & Frozen Toolchain](../phase-15.76/)
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## 💬 開発体制
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### 実装担当
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- **tomoaki**: Hakorune VM実装完了 ✅（Oct 5-13, 2025）
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- **ChatGPT**: Golden Test設計・CLI統合支援
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- **Claude**: ドキュメント整備・検証スクリプト作成
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### レビュー方針
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- Week 2, 4, 6終了時にレビュー
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- Golden Test すべて PASS が必須
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- バグ発見時は即座に修正
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## 🎉 成功後の世界
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### Phase 20.5完了後（6週間）:
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1. **Hakorune VM検証完了**: 22ハンドラーすべて動作確認
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2. **Golden Testing完了**: Rust-VM vs Hako-VM 100%一致
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3. **CLI統合完了**: `--backend vm-hako` で実行可能
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4. **ドキュメント完備**: アーキテクチャ・移行ガイド
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5. **次フェーズ判断**: HostBridge必要性の決定
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### Option A: Pure Hakorune Path（推奨）
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6. **Hakorune VMデフォルト化**: `--backend vm` で Hakorune VM 使用
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7. **Rust VM互換モード化**: `--backend vm-rust` でRust VM（旧来）
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8. **完全自己ホスト達成**: Hakorune IS Hakorune ✅
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### Option B: HostBridge Path（必要な場合）
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6. **HostBridge API実装**: C-ABI境界確立
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7. **Rust最小化**: ~100行（C-ABI橋のみ）
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8. **Phase 20.7以降**: パフォーマンス最適化、GC改良
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**作成日**: 2025-10-14
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**重大更新**: 2025-10-14（Hakorune VM発見による全面改訂）
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**Phase開始予定**: 2025-12-21（Phase 15.77完了後）
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**想定期間**: 6週間（36週間 → 6週間に短縮！）
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**戦略**: 検証・統合（実装ではなく）
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**成果**: Pure Hakorune VM 実現 ✅
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