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現在のSSA構築における苦闘記録

2025-09-12時点の生々しい記録

🔥 現在直面している問題

1. PHI配線の複雑さ

; エラー例
PHINode should have one entry for each predecessor!
  %phi_30 = phi i64 [ %74, %Main_esc_json_1_bb27 ]

原因:

• MIRのPHI入力と実際の前任ブロックの不一致
• 動的な制御フロー変更によるpred/succ関係のずれ
• sealed/unsealed両モードでの配線タイミングの混乱

2. 型の不整合

; よくある問題
%str = phi i8* [ %handle_as_i64, %bb1 ], [ %ptr, %bb2 ]
; → i64 handleとi8* ptrの混在でverifyエラー

Nyash特有の問題:

• Everything is Box → すべてi64 handle
• でもLLVMは型付き → ptr型が必要な場面
• 動的な型変換の必要性

3. Dominance違反

Instruction does not dominate all uses!
  %val = ...
  %use = ... %val ...  ; valの定義より前に使用？

複雑な要因:

• 文字列定数のhoisting（entry blockへ移動）
• ループ内での値の循環参照
• BuilderCursorの位置管理ミス

💡 試行錯誤の記録

Phase 1: 素朴なアプローチ（失敗）

// 最初の試み：単純にPHIを作って配線
let phi = builder.build_phi(ty, "phi");
phi.add_incoming(&[(&val, pred_bb)]);  // → 爆発

Phase 2: Sealed SSA導入（部分的成功）

// block終了時点でのスナップショット
let block_end_values: HashMap<BlockId, HashMap<ValueId, Value>> = ...;
// seal時にスナップショットから配線

改善点:

• pred終了時点の値を確実に取得
• でも完全ではない（未定義値の扱い）

Phase 3: BuilderCursor（現在）

// 位置管理を構造化
cursor.with_block(bid, bb, |c| {
    // この中でのみ命令挿入可能
    c.emit_term(bid, |b| { /* terminator */ });
});

狙い:

• 終端後の命令挿入を構造的に防止
• でもまだPHI問題は解決せず...

📊 デバッグから得た洞察

1. PHIトレースログの分析

[PHI:new] fn=Main_esc_json_1 bb=30 dst=30 ty=i64 inputs=(23->7),(27->30)
[PHI] incoming add pred_bb=27 val=30 ty=i64
; → bb=23からの配線が欠落！

2. ゼロ合成の功罪

// 未定義値への対処として0を合成
match phi_ty {
    IntType => int_ty.const_zero(),
    PtrType => ptr_ty.const_null(),
    // ...
}

利点: verifyエラーを回避して前進 欠点: 意味的に正しくない可能性

3. LoopFormへの期待

現在: 複雑なCFG → 複雑なPHI配置
LoopForm: 定型dispatch → PHI配置が自明に！

🚀 次の一手

短期（今すぐ）

1. preds_by_blockの完全な正規化
2. PHI配線の網羅的チェック
3. 型変換の統一ポリシー

中期（LoopForm）

1. whileループのみLoopForm化
2. dispatch blockでのPHI集約
3. 段階的な適用拡大

長期（論文化）

1. この苦闘を体系化
2. アルゴリズムとして定式化
3. 他言語への適用可能性

🎓 学術的価値

なぜこの苦闘が論文になるか:

1. 実践的課題: 理論と実装のギャップ
2. Box言語特有: 動的型付けとSSAの相性
3. 解決手法: BuilderCursor、sealed SSA、LoopForm
4. 再現可能性: 具体的なプログラムとログ

想定読者:

• 言語実装者
• コンパイラ研究者
• LLVM利用者

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この記録は、生々しい実装の苦闘を論文の素材として残すものである。