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Nyash VM 実行基盤ガイド

最終更新: 2025-08-21（Phase 9.78 系対応）

本書は Nyash の VM バックエンド（MIR 実行機構）と、その周辺の実装・拡張ポイントをまとめた開発者向けドキュメントです。

全体像

• 入力: MirModule（mir::MirCompiler が AST から生成）
• 実行: backend::vm::VM
  • execute_module → execute_function → 命令列を逐次 execute_instruction
• ランタイム DI: NyashRuntime
  • box_registry（統一 BoxFactory 経由の生成）
  • box_declarations（ユーザー定義 Box の宣言）
• ライフサイクル: ScopeTracker により関数入退出で fini() を呼ぶ

主要ファイル

• src/backend/vm.rs … VM 本体（命令ディスパッチ、Call/BoxCall、NewBox ほか）
• src/mir/* … MIR 命令定義・Builder・Function/Module 管理
• src/runtime/nyash_runtime.rs … ランタイムコンテナ（DI 受け皿）
• src/box_factory/* … Builtin/User/Plugin の各 Factory 実装
• src/runtime/plugin_loader_v2.rs … BID-FFI v2 ローダ（ExternCall/Plugin 呼び出し）

関連ドキュメント

• 動的プラグインの流れ: dynamic-plugin-flow.md
• 命令セットダイエット: mir-26-instruction-diet.md
• MIR→VMマッピング: mir-to-vm-mapping.md

実行フロー（概略）

1. Nyash コード → Parser → AST → MirCompiler で MirModule を生成
2. VM::with_runtime(runtime) で実行（execute_module）
3. 命令ごとに処理:
   • Const/Load/Store/BinOp/... など基本命令
   • NewBox: 統一レジストリ経由で Box 生成
   • Call: "{Box}.{method}/{N}" の関数名で MIR 関数呼び出し
   • BoxCall: Box の種類で分岐（ユーザー定義/ビルトイン/プラグイン）
   • ExternCall: env.console/env.canvas 等をローダへ委譲

Box 生成と種別

• 生成パス（NewBox）は NyashRuntime::box_registry が担当
  • Builtin: BuiltinBoxFactory が直接生成
  • User-defined: UserDefinedBoxFactory → InstanceBox
  • Plugin: プラグイン設定（nyash.toml）に従い BID-FFI で PluginBoxV2
• 動的解決の詳細: dynamic-plugin-flow.md を参照

birth/メソッドの関数化（MIR）

• Lowering ポリシー: AST の new は NewBox に続けて BoxCall("birth") を自動挿入
• Box 宣言の birth/N と通常メソッド method/N は "{Box}.{name}/{N}" の MIR 関数に関数化
  • 命名例: Person.birth/1, Person.greet/0
  • 引数: me が %0、ユーザー引数が %1..N（me は MirType::Box(BoxName)）
  • 戻り値型: 明示の return <expr> があれば Unknown、なければ Void（軽量推定）
• VM の呼び出し
  • Call 命令: 関数名（Const(String)）を解決 → call_function_by_name
  • BoxCall 命令: 下記の種類分岐に委譲

BoxCall の種類分岐

• ユーザー定義 Box（InstanceBox）
  • BoxCall("birth"): "{Box}.birth/{argc}" を Call 等価で実行
  • 通常メソッド: "{Box}.{method}/{argc}" を Call 等価で実行
• プラグイン Box（PluginBoxV2）
  • PluginLoaderV2::invoke_instance_method(box_type, method, instance_id, args) を呼び出し
  • 引数/戻り値は最小 TLV でやり取り（タグ: 1=Int64, 2=String, 3=Bool）
  • 戻り値なしは void 扱い
• ビルトイン Box
  • 現状は VM 内の簡易ディスパッチ（String/Integer/Array/Math を中心にサポート）
  • 将来はビルトインも MIR 関数へ寄せる計画

ExternCall（ホスト機能）

• env.console.log, env.canvas.* などを PluginLoaderV2::extern_call に委譲
• いまは最小実装（ログ出力・スタブ）。将来は BID-FFI 由来の外部機能にも接続予定

ライフサイクル管理（ScopeTracker）

• VM は関数入退出で push_scope()/pop_scope() を実行
• 退出時に登録 Box を fini()（InstanceBox/PluginBoxV2）
• Interpreter でも同思想で restore_local_vars() にて fini() 呼び出し

ランタイム DI（依存注入）

• NyashRuntime
  • box_declarations: AST から収集（Box 宣言）
  • box_registry: Builtin/User/Plugin の順で探索・生成
• Runner（CLI 実行）
  • AST パース後、Box 宣言を runtime.box_declarations へ登録
  • UserDefinedBoxFactory をレジストリに注入 → VM を with_runtime(runtime) で起動

最適化

• 置換: new X(...).m(...) → 直接 Call("X.m/N", me+args) に最適化
• 拡張余地: 変数へ束縛してからの .m() も静的に決まる範囲で Call 化可能
• 戻り値型: 軽量推定。将来は MirType 推論/注釈の強化

制約と今後

• ビルトインのメソッドはまだ簡易ディスパッチ（MIR 関数化は未）
• プラグインの TLV は最小型（Int/String/Bool）のみ。拡張予定
• 例外（throw/catch）は簡易扱い（将来の unwind/handler 連携は別設計）

テスト

• 単体/E2E（抜粋）: src/backend/vm.rs の #[cfg(test)]
  • test_vm_user_box_birth_and_method … new Person("Alice").greet() → "Hello, Alice"
  • test_vm_user_box_var_then_method … 変数に束縛→メソッド→戻り値（11）
  • test_vm_extern_console_log … ExternCall の void 確認
• 実行例
  • cargo test -j32（plugins 機能や環境依存に注意）

実行（参考）

• VMルート実行（Runner 経由）
  • nyash --backend vm your_file.nyash
• WASM（ブラウザ）
  • plugins は無効。ExternCall はスタブ。MIR 関数はそのまま再利用される設計

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開発ポリシー: 小さく安全に最適化 → MIR/VM の共有ロジックを増やす → Extern/Plugin を段階統合 → WASM/LLVM/JIT へ横展開。