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Phase 15: Nyashセルフホスティング - 世界一美しい箱の完成

📋 概要

NyashでNyashコンパイラを書く、完全なセルフホスティングの実現フェーズ。 MIR 13命令の美しさを最大限に活かし、外部コンパイラ依存から完全に解放される。 究極の目標：80,000行→20,000行（75%削減）→ さらなる最適化へ

🎯 フェーズの目的

1. 完全なセルフホスティング: NyashコンパイラをNyashで実装
2. 外部依存の排除: gcc/clang/MSVC不要の世界
3. Everything is Box哲学の完成: コンパイラもBox
4. エコシステムの自立: Nyashだけで完結する開発環境
5. 劇的なコード圧縮: 75%削減で保守性・可読性の革命

🚀 実装戦略（2025年9月更新・改定）

Phase 15.2: LLVM（llvmlite）安定化 + PyVM導入

• JIT/Cranelift は一時停止（古い/非対応）。Rust/inkwell は参照のみ。
• 既定のコンパイル経路は Python/llvmlite（harness）のみ
  • MIR(JSON) → LLVM IR → .o → NyRTリンク → EXE
  • Resolver-only / Sealed SSA / 文字列ハンドル不変 を強化
• 新規: PyVM（Python MIR VM） を導入し、2本目の実行経路を確保
  • 最小命令: const/binop/compare/phi/branch/jump/ret + 最小 boxcall（Console/File/Path/String）
  • ランナー統合: NYASH_VM_USE_PY=1 で MIR(JSON) を PyVM に渡して実行
  • 代表スモーク（esc_dirname_smoke / dep_tree_min_string）で llvmlite とパリティ確認

【Current Status — 2025‑09‑14】

• A6 受入達成: esc_dirname_smoke の PyVM↔llvmlite パリティ一致（ゲートOFF）、LLVM verifier green → .o → リンク → 実行OK。
• dep_tree_min_string: PyVM↔llvmlite パリティ一致、llvmlite 経路で .ll verify → .o → EXE 完走。
• 一時救済ゲート NYASH_LLVM_ESC_JSON_FIX は受入には未使用（OFF）。

Phase 15.3: NyashコンパイラMVP（次フェーズ着手）

• PyVM 安定後、Nyash製パーサ/レクサ（サブセット）と MIR ビルダを段階導入
• フラグでRustフォールバックと併存（例: NYASH_USE_NY_COMPILER=1）
• JIT不要、PyVM/llvmlite のパリティで正しさを担保

【Kickoff 目標（MVP）】

• ステージ1: Ny→JSON v0 パイプ（整数/文字列/加減乗除/括弧/return）。CLI: --ny-parser-pipe と互換のJSONを生成。
• ステージ2: 文/式サブセット拡張（local/if/loop/call/method/new/me/substring/length/lastIndexOf）。
• ステージ3: Ny AST→MIR JSON 降下（直接 llvmlite/PyVM へ渡す）。

【受入（MVP）】

• tools/ny_roundtrip_smoke.sh 緑（Case A/B）。
• apps/tests/esc_dirname_smoke.nyash / apps/selfhost/tools/dep_tree_min_string.nyash を Ny パーサ経路で実行し、PyVM/llvmlite とパリティ一致（stdout/exit）。

Phase 15.4: VM層のNyash化（PyVMからの置換）

• PyVM を足場に、VMコアを Nyash 実装へ段階移植（命令サブセットから）
• 動的ディスパッチで13命令処理を目標に拡張

詳細：セルフホスティング戦略 2025年9月版

📊 主要成果物

コンパイラコンポーネント

• CompilerBox実装（統合コンパイラ）
• Nyashパーサー（800行目標）
• MIR Lowerer（2,500行目標）
• CraneliftBox（JITエンジンラッパー）
• LinkerBox（lld内蔵リンカー統合）
• nyashrtランタイム（静的/動的ライブラリ）
• ToolchainBox（環境診断・SDK検出）

自動生成基盤

• boxes.yaml（Box型定義）
• externs.yaml（C ABI境界）
• semantics.yaml（MIR15定義）
• build.rs（自動生成システム）

ブートストラップ

• c0→c1コンパイル成功
• c1→c1'自己コンパイル
• パリティテスト合格

🔧 技術的アプローチ

MIR 13命令の革命

• 基本演算(5): Const, UnaryOp, BinOp, Compare, TypeOp
• メモリ(2): Load, Store
• 制御(4): Branch, Jump, Return, Phi
• Box(1): BoxCall（すべての箱操作を統合）
• 外部(1): ExternCall

この究極のシンプルさにより、直接x86変換も現実的に！

バックエンドの選択肢

1. Cranelift + lld内蔵（保留）

• 軽量: 3-5MB程度（LLVMの1/10以下）
• JIT特化: メモリ上での動的コンパイル
• Rust統合: 静的リンクで配布容易
• lld内蔵: Windows(lld-link)/Linux(ld.lld)で完全自立
• C ABIファサード: ny_mir_to_obj()で美しい境界

2. 直接x86エミッタ（将来の革新的アプローチ）

• dynasm-rs/iced-x86: Rust内で直接アセンブリ生成
• テンプレート・スティッチャ方式: 2-3KBの超小型バイナリ可能
• 完全な制御: 依存ゼロの究極形

コード削減の秘密

• Arc自動化: 明示的ロック管理不要（-30%）
• 型システム簡略化: 動的型付けの恩恵（-20%）
• エラー処理統一: Result<T,E>地獄からの解放（-15%）
• 動的ディスパッチ: match文の大幅削減（-10%）
• 合計: 80,000行→20,000行（75%削減）

実装例

// 80,000行のRust実装が20,000行のNyashに！
box NyashCompiler {
    parser: ParserBox
    lowerer: LowererBox
    backend: BackendBox
    
    birth() {
        me.parser = new ParserBox()
        me.lowerer = new LowererBox()
        me.backend = new BackendBox()
    }
    
    compile(source) {
        local ast = me.parser.parse(source)
        local mir = me.lowerer.lower(ast)
        return me.backend.generate(mir)
    }
}

// MIR実行器も動的ディスパッチで簡潔に
box MirExecutor {
    values: MapBox
    
    birth() {
        me.values = new MapBox()
    }
    
    execute(inst) { return me[inst.type](inst) }
    Const(inst) { me.values[inst.result] = inst.value }
    BinOp(inst) { /* 実装 */ }
}

// lld内蔵リンカー（ChatGPT5協議）
box LinkerBox {
    platform: PlatformBox
    lld_path: StringBox
    libraries: ArrayBox
    
    birth(platform) {
        me.platform = platform
        me.lld_path = platform.findLldPath()
        me.libraries = new ArrayBox()
    }
    
    link(objects, output) {
        local cmd = me.build_command(objects, output)
        return me.platform.execute(cmd)
    }
}

テンプレート・スティッチャ方式（革新的アプローチ）

// 各MIR命令を共通スタブとして実装
box TemplateStitcher {
    init { stubs }
    
    constructor() {
        me.stubs = new MapBox()
        // 各命令の共通実装をスタブとして登録
        me.stubs.set("Const", 0x1000)      // スタブアドレス
        me.stubs.set("BinOp", 0x1100)
        me.stubs.set("BoxCall", 0x1200)
        // ... 13命令分のスタブ
    }
    
    generate(mir) {
        local jumps = new ArrayBox()
        
        // プログラムはスタブ間のジャンプ列に！
        for inst in mir.instructions {
            jumps.push("jmp " + me.stubs.get(inst.type))
        }
        
        return jumps  // 超小型バイナリ！
    }
}

🔗 EXEファイル生成・リンク戦略

統合ツールチェーン（現状）

nyash build main.ny --backend=llvm --emit exe -o program.exe   # llvmlite/harness 経路
NYASH_VM_USE_PY=1 nyash run main.ny --backend=vm               # PyVM（MIR JSON を実行）

実装戦略

LLVM バックエンド（優先・llvmlite）

1. MIR→LLVM IR: MIR13をLLVM IRに変換（✅ 実装済み）
2. LLVM IR→Object: ネイティブオブジェクトファイル生成（✅ 実装済み）
3. Python/llvmlite実装: Resolver patternでSSA安全性確保（✅ 実証済み）
4. Object→EXE: リンカー統合でEXE作成（🚀 実装中）
5. 独立コンパイラ: nyash-llvm-compiler crateとして分離（📝 計画中）

詳細はLLVM EXE生成戦略を参照。

Cranelift バックエンド（保留）

1. MIR→Cranelift: MIR13をCranelift IRに変換
2. Cranelift→Object: ネイティブオブジェクトファイル生成（.o/.obj）
3. lld内蔵リンク: lld-link（Win）/ld.lld（Linux）でEXE作成
4. nyashrtランタイム: 静的/動的リンク選択可能

C ABI境界設計

// 最小限の美しいインターフェース
ny_mir_to_obj(mir_bin, target_triple) -> obj_bytes
ny_mir_jit_entry(mir_bin) -> exit_code
ny_free_buf(buffer)

詳細は自己ホスティングlld戦略を参照。

🔗 関連ドキュメント

📂 実装関連（implementationフォルダ）

• 🚀 LLVM EXE生成戦略（NEW）
• 🚀 自己ホスティングlld戦略（Cranelift版）
• 🧱 箱積み上げ準備メモ
• 🏗️ アーキテクチャ詳細

📅 計画関連（planningフォルダ）

• 📋 推奨実装順序
• 🔧 準備作業まとめ

🔧 実行チェックリスト

• ROADMAP.md - 進捗管理用チェックリスト

✅ クイックスモーク（現状）

• PyVM↔llvmlite パリティ: tools/parity.sh --lhs pyvm --rhs llvmlite apps/tests/esc_dirname_smoke.nyash
• dep_tree（ハーネスON）: NYASH_LLVM_FEATURE=llvm ./tools/build_llvm.sh apps/selfhost/tools/dep_tree_min_string.nyash -o app_dep && ./app_dep

📚 関連フェーズ

• Phase 10: Cranelift JIT
• Phase 12.5: 最適化戦略
• Phase 12.7: ANCP圧縮
• Phase 15.1: AOT計画

📅 実施時期（修正版）

• 現在進行中（2025年9月）
  • Python/llvmlite（既定）／Craneliftは停止
  • PyVM（Python MIR VM）導入・代表スモークで llvmlite とパリティ確認
• Phase 15.2: llvmlite安定化 + PyVM最小完成（2025年9-10月）
• Phase 15.3: NyashコンパイラMVP（2025年11-12月）
• Phase 15.4: VM層Nyash化（2026年1-3月）
• Phase 15.5: ABI移行（LLVM完成後、必要に応じて）

💡 期待される成果

1. 技術的証明: 実用言語としての成熟度
2. 開発効率: Nyashだけで開発完結
3. 教育価値: 15,000行で読破可能なコンパイラ
4. コミュニティ: 参入障壁の大幅低下
5. 保守性革命: 75%削減で誰でも改造可能

🌟 夢の実現

「コンパイラもBox、リンカーもBox、すべてがBox」 「71,000行→15,000行、これが革命」

外部ツールチェーンに依存しない、真の自立したプログラミング言語へ。

数値で見る革命

• 現在: 80,000行（Rust実装）
• 第一目標: 20,000行（Nyashセルフホスティング、75%削減）
• 究極の夢: さらなる最適化でより小さく！
• MIR命令数: たった13個で全機能実現
• 理解容易性: 週末で読破可能なコンパイラ
• バイナリサイズ: テンプレート方式なら2-3KBも可能
• 教育的価値: 世界一美しく、世界一小さい実用コンパイラ

🌟 Everything is Boxの究極形

• コンパイラもBox
• リンカーもBox
• アセンブラもBox
• プラグインもBox（.so/.o/.a全方向対応）
• すべてがBox！

世界一美しい箱は、自分自身さえも美しく包み込む

🚀 次のマイルストーン

• ✅ LLVM dominance違反解決（Resolver pattern）
• 🚀 Python/llvmliteでEXE生成パイプライン完成
• 📝 nyash-llvm-compiler分離設計
• 📝 NyashパーサーMVP実装開始