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🤝 Nyash Portability Contract v0

ChatGPT5アドバイス・全バックエンド互換性保証仕様

🎯 目的

「nyash --target= interp / vm / wasm / aot-rust / jit-cranelift」で同一プログラムが同一結果を保証

全バックエンドでNyashプログラムが確実に動作し、最適化レベルに関係なく決定的で予測可能な実行を実現。

🔧 Contract v0 仕様

1️⃣ 決定的破棄（Deterministic Finalization）

強参照のみ伝播保証

// ✅ 保証される動作
box Parent {
    child_strong: ChildBox  // 強参照→破棄連鎖
}

parent.fini()  // 必ずchild_strong.fini()も呼ばれる

破棄順序の決定性

// 破棄順序: 最新→最古（スタック順序）
box Child from Parent {
    init { data }
    pack() {
        from Parent.pack()  // 1. Parent初期化
        me.data = "child"   // 2. Child初期化
    }
    // fini順序: 2→1（逆順破棄）
}

例外安全性

pub enum FinalizationGuarantee {
    AlwaysExecuted,    // fini()は例外時も必ず実行
    NoDoubleDestroy,   // 同一オブジェクトの二重破棄禁止
    OrderPreserved,    // 初期化と逆順での破棄保証
}

2️⃣ weak参照の非伝播＋生存チェック

非伝播保証

box Parent {
    init { child_weak }
    
    pack() {
        local child = new Child()
        me.child_weak = weak(child)  // weak参照生成
        // child がfini()されても Parent は影響なし
    }
}

生存チェック必須

// MIR レベルでの生存チェック
%alive = weak_load %weak_ref
br %alive -> %use_bb, %null_bb

%use_bb:
    // weak参照が有効な場合の処理
    %value = /* weak_refの値使用 */
    jmp %continue_bb

%null_bb:  
    // weak参照が無効な場合の処理
    %value = const null
    jmp %continue_bb

%continue_bb:
    // 合流地点（Phi必須）
    %result = phi [%value from %use_bb, %value from %null_bb]

自動null化契約

pub struct WeakContract {
    auto_nullification: true,     // 参照先fini()時に自動null
    no_dangling_pointers: true,   // ダングリングポインタ禁止
    thread_safe_access: true,     // マルチスレッド安全アクセス
}

3️⃣ Effect意味論（最適化可能性）

Effect分類契約

pub enum EffectLevel {
    Pure,   // 副作用なし→並び替え・除去・重複実行可能
    Mut,    // メモリ変更→順序保証必要・並列化制限
    Io,     // I/O操作→実行順序厳密保証・キャッシュ禁止
    Bus,    // 分散通信→elision対象・ネットワーク最適化可能
}

最適化契約

// Pure関数→最適化可能
%result1 = call @pure_function(%arg) effects=[PURE]
%result2 = call @pure_function(%arg) effects=[PURE]
// → 最適化: %result2 = copy %result1

// Mut操作→順序保証
store %value1 -> %ptr effects=[MUT]
store %value2 -> %ptr effects=[MUT]  
// → 順序維持必須

// Bus操作→elision対象
send %bus, %message effects=[BUS]
// → ネットワーク最適化・バッチ化可能

4️⃣ Bus-elision基盤契約

elision ON/OFF同一結果保証

# 最適化ON→高速実行
nyash --elide-bus --target wasm program.nyash

# 最適化OFF→完全分散実行  
nyash --no-elide-bus --target vm program.nyash

# 結果は必ず同一（契約保証）

Bus操作の意味保証

// Bus送信の意味論
send %bus, %message effects=[BUS] {
    // elision OFF: 実際のネットワーク送信
    // elision ON: ローカル最適化（結果同一）
}

// Bus受信の意味論  
%msg = recv %bus effects=[BUS] {
    // elision OFF: ネットワーク受信待ち
    // elision ON: ローカル値返却（結果同一）
}

🧪 Contract検証システム

互換テストスイート

// tests/portability_contract_tests.rs
#[test]
fn test_deterministic_finalization() {
    let program = "/* fini順序テスト */";
    
    let interp_result = run_interpreter(program);
    let vm_result = run_vm(program);
    let wasm_result = run_wasm(program);
    
    // 破棄順序・タイミングが全バックエンドで同一
    assert_eq!(interp_result.finalization_order, vm_result.finalization_order);
    assert_eq!(vm_result.finalization_order, wasm_result.finalization_order);
}

#[test]
fn test_weak_reference_semantics() {
    let program = "/* weak参照テスト */";
    
    // 生存チェック・null化が全バックエンドで同一動作
    let results = run_all_backends(program);
    assert_all_equal(results.map(|r| r.weak_behavior));
}

#[test]
fn test_effect_optimization_equivalence() {
    let program = "/* Effect最適化テスト */";
    
    // PURE関数の最適化結果が同一
    let optimized = run_with_optimization(program);
    let reference = run_without_optimization(program);
    assert_eq!(optimized.output, reference.output);
}

#[test] 
fn test_bus_elision_equivalence() {
    let program = "/* Bus通信テスト */";
    
    let elision_on = run_with_flag(program, "--elide-bus");
    let elision_off = run_with_flag(program, "--no-elide-bus");
    
    // Bus最適化ON/OFFで結果同一
    assert_eq!(elision_on.output, elision_off.output);
}

Golden Dump検証

#!/bin/bash
# scripts/verify_portability_contract.sh

echo "🧪 Portability Contract v0 検証中..."

# 1. MIR出力一致検証
nyash --dump-mir test.nyash > golden.mir
nyash --dump-mir test.nyash > current.mir
if ! diff golden.mir current.mir; then
    echo "❌ MIR回帰エラー検出"
    exit 1
fi

# 2. 全バックエンド同一出力
declare -a backends=("interp" "vm" "wasm")
for backend in "${backends[@]}"; do
    nyash --target $backend test.nyash > ${backend}.out
done

# 出力一致確認
if diff interp.out vm.out && diff vm.out wasm.out; then
    echo "✅ 全バックエンド出力一致"
else
    echo "❌ バックエンド出力差異検出"
    exit 1
fi

# 3. Bus-elision検証
nyash --elide-bus test.nyash > elision_on.out
nyash --no-elide-bus test.nyash > elision_off.out
if diff elision_on.out elision_off.out; then
    echo "✅ Bus-elision同一結果"
else
    echo "❌ Bus-elision結果差異"
    exit 1
fi

echo "🎉 Portability Contract v0 検証完了"

📊 Contract適合レベル

Tier-0: 基本互換性

• 決定的破棄: fini()順序がバックエンド間で同一
• weak非伝播: weak参照が親破棄に影響しない
• 基本Effect: PURE/MUT/IO の意味論統一
• 出力一致: 同一プログラム→同一標準出力

Tier-1: 最適化互換性

• PURE最適化: 純粋関数の除去・移動がバックエンド間で同等
• weak生存チェック: 全バックエンドで同一タイミング
• Bus-elision: ON/OFF切り替えで結果同一
• 性能予測: 最適化レベル差が定量的

Tier-2: 高度互換性

• メモリレイアウト: Box構造がバックエンド間で互換
• エラー処理: 例外・パニックが同一動作
• 並行性: Future/awaitが同一意味論
• デバッグ: スタックトレース・診断情報が同等

⚡ 実装優先順位

Phase 8.4（今すぐ）

1. Tier-0契約実装: 基本互換性確保
2. Golden dump自動化: CI/CDで回帰検出
3. Bus命令設計: elision基盤構築

Phase 8.5（短期）

1. Tier-1契約実装: 最適化互換性
2. 性能ベンチマーク: 契約準拠性測定
3. エラー契約: 例外処理統一

Phase 9+（中長期）

1. Tier-2契約実装: 高度互換性
2. 形式検証: 契約の数学的証明
3. 認証システム: 契約適合認定

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🎯 期待効果

開発者体験

• 予測可能性: どのバックエンドでも同一動作保証
• デバッグ容易性: バックエンド切り替えで問題切り分け
• 最適化信頼性: 高速化しても結果不変保証

Nyash言語価値

• 差別化: 「全バックエンド互換」言語として独自性
• 信頼性: エンタープライズ採用の技術的根拠
• 拡張性: 新バックエンド追加時の品質保証

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最終更新: 2025-08-14 - ChatGPT5アドバイス完全実装

「Everything is Box」×「全バックエンド互換」= Nyashの技術的優位性