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MIR Annotation System - 15命令を保ちながら最適化ヒントを追加

Status: Pending Created: 2025-08-31 Priority: High Related-Code: src/mir/instruction.rs

概要

MIR15命令はそのまま維持しつつ、最適化メタデータをアノテーションとして追加する革新的アプローチ。

背景

• MIR命令数を15個に保つことが「Everything is Box × MIR15」論文の核心
• しかしJIT/AOT最適化には追加情報が必要
• 命令追加なしで最適化ヒントを付与する方法が必要

提案設計

pub struct MirInstruction {
    // 既存の命令（15種類のまま）
    pub kind: MirInstructionKind,
    
    // NEW: 最適化アノテーション（オプション）
    pub annotations: Option<OptimizationHints>,
}

pub struct OptimizationHints {
    pub inline: Option<InlineHint>,      // インライン展開
    pub alias: Option<AliasHint>,        // エイリアス情報
    pub frequency: Option<FrequencyHint>, // 実行頻度
    pub vectorize: Option<VectorizeHint>, // ベクトル化
    pub gc: Option<GcHint>,              // GC最適化
    pub purity: Option<PurityHint>,      // 純粋性
}

利点

1. 命令数維持: MIR15命令の純粋性を保持
2. 段階的最適化: VM/JIT/AOTが必要に応じて活用
3. 後方互換性: アノテーションを無視しても正しく動作
4. 拡張可能: 新しい最適化ヒントを追加可能
5. JIT/AOTフレンドリー: 必要な最適化情報を完備

実装例

Call命令へのインラインヒント

Call {
    dst: %result,
    func: %add,
    args: [%a, %b],
    annotations: Some(OptimizationHints {
        inline: Some(InlineHint::Always),
        purity: Some(PurityHint::Pure),
        ..Default::default()
    })
}

RefSet命令へのGCヒント

RefSet {
    reference: %obj,
    field: "data",
    value: %new_val,
    annotations: Some(OptimizationHints {
        gc: Some(GcHint::YoungGen), // 世代別GC最適化
        ..Default::default()
    })
}

Codex先生の指摘との整合性

AA/最適化ヒント: Box用アドレス空間分離、TBAA階層、nonnull/dereferenceable、noalias

これらすべてをアノテーションで表現可能。

実装タイミング

• Phase 11.1（LLVM最適化フェーズ）で導入
• まずはインラインヒントから開始
• 段階的に他のヒントを追加

関連ドキュメント

• AI_CONFERENCE_CODEX_ANALYSIS.md
• MIR INSTRUCTION_SET.md