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Phase 10: Classic C Applications Migration to Nyash

🎯 概要

3つの著名なCアプリケーションをNyashに移植し、新実装された高度なメモリ管理機能を実戦テストする。

📦 移植対象アプリケーション（優先順位順）

1. 🌐 Tinyproxy - ゼロコピー判定機能の実証

元実装: https://github.com/tinyproxy/tinyproxy サイズ: ~5000行C、軽量HTTPプロキシサーバー Nyash移植目標: apps/tinyproxy_nyash/

🔍 ゼロコピー判定テストケース

// HTTPリクエスト転送でのメモリ効率検証
static box ProxyServer {
    init { upstream_buffer, downstream_buffer }
    
    relay_data(client_data) {
        // ⭐ ゼロコピー判定：バッファーが共有されているかチェック
        if (me.upstream_buffer.is_shared_with(client_data)) {
            console.log("✅ Zero-copy achieved!")
        } else {
            console.log("❌ Unnecessary copy detected")
        }
        
        // 大量データ転送での最適化確認
        return me.upstream_buffer.share_reference(client_data)
    }
}

📋 実装要件

• HTTPプロキシの基本機能（GET/POST転送）
• SocketBoxでのクライアント・サーバー接続
• BufferBoxでの効率的なデータ転送
• ゼロコピー判定APIの実装・テスト

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2. 🎮 Chip-8エミュレーター - fini伝播とweak生存チェック

元実装: https://github.com/mattmikolay/chip-8 (参考) サイズ: ~1000行C、8ビットゲーム機エミュレーター Nyash移植目標: apps/chip8_nyash/

🔍 メモリ管理テストケース

// CPU・メモリ・グラフィックスの相互参照関係でのfini伝播テスト
static box Chip8CPU {
    init { memory, graphics, sound }
    
    fini() {
        // ⭐ fini伝播：依存オブジェクトの自動クリーンアップ
        console.log("🔄 CPU cleanup triggered")
        me.memory.cleanup()  // メモリバンクの解放
        me.graphics.cleanup()  // VRAM解放
    }
}

static box Chip8Memory {
    init { ram, weak_cpu_ref }  // CPUへの弱参照
    
    read_byte(address) {
        // ⭐ weak生存チェック：CPUがまだ生きているか確認
        if (me.weak_cpu_ref.is_alive()) {
            return me.ram.get(address)
        } else {
            console.log("⚠️ CPU destroyed, memory access blocked")
            return null
        }
    }
}

📋 実装要件

• Chip-8命令セット実装（35命令）
• 64x32ピクセルグラフィックス（WebCanvasBox使用）
• サウンド出力（SoundBox使用）
• fini伝播システムとweak参照の実戦テスト

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3. ✏️ kilo テキストエディター - 「うっかり全体コピー」検出

元実装: https://github.com/antirez/kilo サイズ: ~1000行C、軽量ターミナルエディター Nyash移植目標: apps/kilo_nyash/

🔍 メモリ効率テストケース

// 大きなテキストファイル編集での不必要なコピー検出
static box TextBuffer {
    init { lines, undo_stack }
    
    insert_char(row, col, char) {
        local old_lines_size = me.lines.memory_footprint()
        
        // 文字挿入操作
        me.lines.get(row).insert_at(col, char)
        
        local new_lines_size = me.lines.memory_footprint()
        local size_diff = new_lines_size - old_lines_size
        
        // ⭐ 「うっかり全体コピー」検出
        if (size_diff > 1000) {  // 1文字挿入で1KB以上増加
            console.log("🚨 INEFFICIENT COPY DETECTED!")
            console.log("Expected: 1 byte, Actual: " + size_diff + " bytes")
            me.log_memory_leak_warning()
        }
    }
    
    // 大規模な検索・置換での効率性チェック
    search_and_replace(pattern, replacement) {
        local initial_memory = me.lines.memory_footprint()
        
        // 検索・置換実行
        me.lines.replace_all(pattern, replacement)
        
        local final_memory = me.lines.memory_footprint()
        // メモリ使用量が2倍を超えた場合は問題
        if (final_memory > initial_memory * 2) {
            console.log("⚠️ Memory usage doubled during replace operation")
        }
    }
}

📋 実装要件

• ターミナル操作（ConsoleBoxでの入出力）
• ファイル読み書き（FileBox使用）
• 基本的な編集機能（カーソル移動、挿入、削除）
• メモリ効率監視とコピー検出システム

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🛠️ 技術的実装指針

共通アーキテクチャ

// 各アプリケーション共通の構造
static box AppName {
    init { core_components }
    
    main() {
        me.initialize_components()
        me.run_main_loop()
        me.cleanup_resources()
    }
    
    // メモリ効率レポート（全アプリ共通）
    memory_report() {
        return new MapBox()
            .set("zero_copy_count", me.zero_copy_operations)
            .set("unnecessary_copies", me.detected_copies)
            .set("memory_leaks", me.fini_failures)
            .set("weak_ref_cleanups", me.weak_cleanup_count)
    }
}

新API要件

1. ゼロコピー判定API

   • BufferBox.is_shared_with(other) → BoolBox
   • BufferBox.share_reference(data) → 参照共有

2. fini伝播システム

   • 自動的な依存オブジェクトクリーンアップ
   • クリーンアップチェーンの可視化

3. weak参照システム

   • WeakBox.is_alive() → BoolBox
   • 循環参照の自動検出・回避

4. メモリ効率監視

   • Box.memory_footprint() → IntegerBox
   • コピー発生の検出・警告

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🎯 期待される成果

パフォーマンス目標

• Tinyproxy: HTTP転送でのゼロコピー率 90%以上
• Chip-8: 60FPSエミュレーション + fini伝播の完全動作
• kilo: 1MB+ファイル編集でのメモリ効率 95%以上

学習効果

• Copilot: 大規模Nyashアプリケーション開発経験
• 開発者: 新メモリ管理機能の実用性確認
• コミュニティ: Nyashでの実用アプリケーション事例

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📅 実装計画

Phase 10.1: Tinyproxy実装 (1週間)

• HTTPプロキシ基本機能
• ゼロコピー判定API実装・テスト

Phase 10.2: Chip-8実装 (1週間)

• エミュレーター基本機能
• fini伝播・weak参照の実戦テスト

Phase 10.3: kilo実装 (1週間)

• テキストエディター基本機能
• メモリ効率監視システム

Phase 10.4: 統合テスト・最適化 (1週間)

• 3アプリケーション同時実行テスト
• パフォーマンス分析・改善

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🚀 この移植プロジェクトの意義

1. 実用性の実証: Nyashで実際のアプリケーションが作れることを証明
2. 新機能の検証: ゼロコピー・fini・weakの実戦テスト
3. 開発体験の向上: Copilotとの協調開発での生産性検証
4. エコシステム拡充: Nyashアプリケーションの具体例提供

この移植が成功すれば、Nyashは「実用的なプログラミング言語」として確立されます！ 🎉