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🚀 Nyash Native Compilation Roadmap

Generated: 2025-08-14 - AI大会議議題

🎯 現在地点

Phase 8.2 PoC2達成: 280倍高速化WASM実行成功

Current Performance (100 iterations avg):
- WASM: 0.17ms (280x faster)
- VM: 16.97ms (2.9x faster) 
- Interpreter: 48.59ms (baseline)

技術基盤完成状況:

• ✅ AST → MIR変換パイプライン
• ✅ MIR → WASM コード生成
• ✅ MIR → VM 実行エンジン
• ✅ 3バックエンド統合CLI
• ✅ 自動ベンチマークシステム

🗺️ ネイティブコンパイル戦略

🥇 Phase A: AOT WASM (短期 - 2-4週間)

Goal: 既存WASM基盤でネイティブ実行ファイル生成

実装アプローチ:

# 新CLI機能
nyash --compile-native program.nyash -o program.exe
nyash --aot program.nyash  # 短縮形

# 内部パイプライン
Nyash → AST → MIR → WASM → wasmtime compile → Native Binary

技術詳細:

• wasmtime compile: WASM → ネイティブバイナリ変換
• Cranelift使用: wasmtimeの内部コンパイラ活用
• クロスプラットフォーム: Windows/Linux/macOS対応
• 既存基盤活用: WASMバックエンド完全再利用

期待性能: 0.10ms (500倍高速化)

成功基準:

• --compile-native CLI実装
• 実行ファイル生成成功
• 既存ベンチマーク維持
• クロスプラットフォーム動作確認

実装ファイル:

• src/backend/native_aot.rs - AOTコンパイラ
• src/main.rs - CLI統合
• benchmarks/bench_native.nyash - ネイティブ性能測定

🥈 Phase B: Cranelift Direct (中期 - 2-3ヶ月)

Goal: MIRから直接ネイティブコード生成

実装アプローチ:

// src/backend/cranelift.rs
pub struct CraneliftBackend {
    context: cranelift::Context,
    module: cranelift::Module<ObjectModule>,
}

// パイプライン
Nyash → AST → MIR → Cranelift IR → Native Binary

技術詳細:

• 直接コンパイル: WASM経由せずMIR→ネイティブ
• 最適化制御: Craneliftの最適化レベル調整
• デバッグ情報: ネイティブデバッガ対応
• 静的リンク: 単体実行ファイル生成

期待性能: 0.08ms (600倍高速化)

技術課題:

• MIR → Cranelift IR変換実装
• Everything is Box メモリモデル
• ガベージコレクション統合
• デバッグ情報生成

🥉 Phase C: LLVM Optimization (長期 - 6ヶ月+)

Goal: 最高性能のLLVMバックエンド

実装アプローチ:

// src/backend/llvm.rs - inkwell使用
use inkwell::*;

// パイプライン  
Nyash → AST → MIR → LLVM IR → Native Binary (O3)

技術詳細:

• LLVM O3最適化: 最高レベルの最適化
• LTO対応: Link Time Optimization
• プロファイル最適化: PGO (Profile Guided Optimization)
• ターゲット最適化: CPU特化最適化

期待性能: 0.05ms (1000倍高速化)

技術課題:

• LLVM依存管理
• 複雑な最適化パス
• ビルド時間増大対策
• バイナリサイズ最適化

📊 性能予測比較

Phase	Backend	予想時間	高速化倍率	実装期間	技術的複雑度
Current	WASM	0.17ms	280x	✅完了	中
A	AOT WASM	0.10ms	500x	2-4週間	低
B	Cranelift	0.08ms	600x	2-3ヶ月	中
C	LLVM O3	0.05ms	1000x	6ヶ月+	高

🎯 推奨実装順序

1. Phase A優先推奨理由

• 低リスク: 既存技術活用
• 高効果: 2-3倍の追加高速化
• 即効性: 数週間で実用可能
• 学習効果: ネイティブコンパイル経験獲得

2. 段階的発展

• Phase A → 実用レベルのネイティブ言語達成
• Phase B → 専用最適化による差別化
• Phase C → 最高性能言語の地位確立

3. ベンチマーク駆動開発

各Phaseで既存ベンチマークシステム活用:

# 性能回帰チェック
nyash --benchmark --iterations 100
# ネイティブ性能測定  
nyash --benchmark --native --iterations 100

🤖 AI議論ポイント

Gemini先生への質問

1. Cranelift vs LLVM: Rust言語開発の観点からの推奨は？
2. wasmtime compile: 実用性・性能・制約の評価
3. Everything is Box: ネイティブでの最適実装戦略
4. 段階的アプローチ: 技術的妥当性の評価

codex先生への質問

1. 実装優先度: Phase A-C の現実的スケジュール
2. 技術的課題: 各Phaseの隠れたリスク分析
3. ユーザー価値: ネイティブ化の実用的メリット
4. 競合比較: 他言語のネイティブ戦略との差別化

🌟 期待される革新

開発体験革命

• 開発: インタープリター（詳細デバッグ）
• テスト: VM（中間性能・高信頼性）
• 配布: WASM（Web・サンドボックス）
• 本番: Native（最高性能・単体配布）

言語としての完成度

• 学習容易性: Everything is Box哲学
• 開発効率性: 明示的デリゲーション・型安全性
• 実行性能: ネイティブレベルの高速実行
• 配布柔軟性: 4つの実行形態対応

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次のステップ: AI大会議で実装戦略の詳細検討・優先順位決定

Let's make Nyash the ultimate native language! 🚀