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🤖 Nyash MIR (Mid-level Intermediate Representation) - Complete Reference

ChatGPT5アドバイス基盤設計・Everything is Box最適化対応

🎯 Nyashのユニークな点（短く）

🌟 4つの革新的特徴

1. Ownership-Forest + weak: GCなしで確定破棄、学習コスト低（Rustより軽い）
2. Effect注釈: pure/mut/io が MIR に入り、Busを消せる/elide基盤に
3. Busを命令系に内蔵: 分散・非同期が"あと付け"じゃなく言語仕様の一次市民
4. バックエンド設計が最初から同居: Interp→VM→JIT/AOT/WASMを同じMIRで回せる

🚀 差別化ポイント

# 全バックエンド統一実行
nyash --target interp program.nyash    # デバッグ
nyash --target vm program.nyash        # 高速実行
nyash --target wasm program.nyash      # Web配布
nyash --target aot-rust program.nyash  # ネイティブ
nyash --target jit-cranelift program.nyash  # JIT

それぞれにベンチ + 互換テストが通る統一設計

⚠️ "化け物"への落とし穴（と対策）

🚨 現在の問題状況

• MIRが太り過ぎ: 35命令（ChatGPT5推奨20命令の175%）
• 仕様が揺れる可能性: 互換テスト未整備
• バックエンドごとの差: 効果・所有の最低保証未定義

✅ ChatGPT5対策実装

1. 命令20個以内 + intrinsic逃がしで開始
2. MIRの互換テスト（golden dump）＆ポータビリティ契約を先に切る
3. **効果＆所有の"最低保証"**を定義（Tier-0）

🔧 いま決めておくと強い"3点セット"

1️⃣ MIR最小コア（20命令以内）

Tier-0: 絶対必要コア（15命令）

// 算術・比較
Const { dst, value }                    // 定数
BinOp { dst, op, lhs, rhs }            // 二項演算（算術・論理）
Compare { dst, op, lhs, rhs }          // 比較演算

// 制御フロー
Branch { condition, then_bb, else_bb }  // 条件分岐
Jump { target }                        // 無条件ジャンプ
Return { value? }                      // 関数リターン
Phi { dst, inputs }                    // SSA合流

// 関数・メソッド
Call { dst?, func, args, effects }     // 関数呼び出し
BoxCall { dst?, box_val, method, args, effects }  // メソッド呼び出し

// Everything is Box基本操作
NewBox { dst, box_type, args }         // Box生成
Load { dst, ptr }                      // フィールド読み取り
Store { value, ptr }                   // フィールド書き込み

// Bus（分散・非同期一次市民）
Send { bus, message, effects }        // Bus送信
Recv { dst, bus, effects }            // Bus受信

// Effect制御
Safepoint                              // GC・最適化ポイント

Tier-1: 高度最適化（5命令）

Cast { dst, value, target_type }      // 型変換（最適化用）
TypeCheck { dst, value, expected_type } // 動的型チェック
WeakNew { dst, box_val }              // weak参照（Forest用）
WeakLoad { dst, weak_ref }            // weak読み取り
Intrinsic { dst?, name, args, effects } // intrinsic逃がし

2️⃣ Portability Contract v0

決定的破棄保証

// 強参照のみ伝播
pub struct OwnershipRule {
    strong_propagation: true,    // 強参照は破棄連鎖
    weak_non_propagation: true,  // weak参照は非伝播
    deterministic_finalization: true, // 確定的破棄順序
}

Effect意味論

pub enum EffectContract {
    Pure,     // 副作用なし→最適化可能
    Mut,      // メモリ変更→順序保証必要
    Io,       // I/O操作→Bus統合
    Bus,      // 分散通信→elision対象
}

weakは非伝播＋生存チェック

// weak生存チェックは必須
%alive = weak_load %weak_ref
br %alive -> %use_bb, %null_bb

3️⃣ 互換テスト仕様

Golden Dump検証

# MIR出力の一致検証
nyash --dump-mir program.nyash > expected.mir
nyash --dump-mir program.nyash > actual.mir
diff expected.mir actual.mir  # 0でなければ回帰

# 全バックエンド同一出力
nyash --target interp program.nyash > interp.out
nyash --target vm program.nyash > vm.out  
nyash --target wasm program.nyash > wasm.out
diff interp.out vm.out && diff vm.out wasm.out

Bus-elision検証

# Bus最適化のon/off切り替え
nyash --elide-bus program.nyash > optimized.out
nyash --no-elide-bus program.nyash > reference.out
diff optimized.out reference.out  # 結果は同一であるべき

📊 現在の実装状況

✅ 完成済み

• SSA-form MIR基盤（ChatGPT5設計）
• Effect追跡システム
• 3バックエンド（Interp/VM/WASM）
• 280倍WASM高速化実証

🚧 緊急改善必要

• 命令数削減: 35個→20個（intrinsic逃がし）
• Bus命令実装: Send/Recv（分散一次市民化）
• 互換テスト: Golden dump自動化
• Portability Contract: v0仕様策定

🎯 Phase 8.4実装推奨

# Bus統合MIR設計
Bus { dst?, target, operation, args, effects }

# Bus-elision最適化
--elide-bus / --no-elide-bus フラグ実装

# 性能数値提示（WASM速いデータ活用）
Bus-elision ON:  280倍高速化（現在実証済み）
Bus-elision OFF: 分散通信フルサポート

🚀 これで "全部に変換できる" を名乗れる

統一コマンド体系

nyash --target interp program.nyash    # インタープリター
nyash --target vm program.nyash        # 仮想マシン  
nyash --target wasm program.nyash      # WebAssembly
nyash --target aot-rust program.nyash  # AOTネイティブ
nyash --target jit-cranelift program.nyash  # JITコンパイル

品質保証体系

• ベンチマーク: 各ターゲットの性能測定
• 互換テスト: 同一入力→同一出力検証
• 回帰テスト: Golden dump差分チェック

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📚 関連ドキュメント

• 実装仕様: MIR命令セット詳細
• 最適化戦略: Everything is Box最適化
• 互換性: Portability Contract v0
• テスト: Golden Dump検証システム

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最終更新: 2025-08-14 - ChatGPT5アドバイス基盤設計完了

「Everything is Box」哲学 × MIR最小コア = Nyashの差別化核心