255 lines
7.4 KiB
Plaintext
255 lines
7.4 KiB
Plaintext
# Nyash統一セマンティクス実装設計
|
||
# 作成日: 2025-09-02
|
||
# 目的: Interpreter/VM/JIT全層での予約語・文法解釈の完全統一
|
||
|
||
## 概要
|
||
すべての実行層が同じセマンティクスに従うよう、MIR正規化層を中心とした統一実装を行う。
|
||
|
||
## 核心的な問題
|
||
現在、同じ式が各層で異なる解釈をされている：
|
||
- "hello" + 123
|
||
- Interpreter: エラーを出す
|
||
- VM: 型変換してから連結
|
||
- JIT: 数値を文字列化してから連結
|
||
|
||
## 解決策：MIR統一セマンティクス + 軽量UIRタグ
|
||
|
||
### 1. 統一セマンティクス定義（grammar/semantics.yml）
|
||
```yaml
|
||
# すべての層が従う唯一の定義
|
||
version: "1.0"
|
||
semantics:
|
||
add:
|
||
- pattern: [String, String]
|
||
action: concat
|
||
mir: StringConcat
|
||
vm: OP_STR_CONCAT
|
||
|
||
- pattern: [String, Any]
|
||
action: coerce_concat
|
||
steps:
|
||
- ToString($2)
|
||
- StringConcat($1, $2)
|
||
|
||
- pattern: [Integer, Integer]
|
||
action: add_i64
|
||
mir: AddI64
|
||
vm: OP_ADD_I64
|
||
|
||
toString:
|
||
- pattern: [String]
|
||
action: identity
|
||
- pattern: [Integer]
|
||
action: int_to_string
|
||
- pattern: [Float]
|
||
action: float_to_string
|
||
- pattern: [Bool]
|
||
action: bool_to_string
|
||
- pattern: [Null]
|
||
action: const_null_string
|
||
```
|
||
|
||
### 2. UIRタグシステム（層間通信）
|
||
```rust
|
||
// generated/uir_tags.rs (build.rsで生成)
|
||
#[derive(Copy, Clone, Debug, Eq, PartialEq)]
|
||
#[repr(u32)]
|
||
pub enum UIRTag {
|
||
// 予約語
|
||
ME = 1,
|
||
FROM = 2,
|
||
LOOP = 3,
|
||
BOX = 4,
|
||
INIT = 5,
|
||
|
||
// 演算子
|
||
ADD = 100,
|
||
SUB = 101,
|
||
MUL = 102,
|
||
DIV = 103,
|
||
|
||
// セマンティクスアクション
|
||
STRING_CONCAT = 200,
|
||
TO_STRING = 201,
|
||
ADD_I64 = 202,
|
||
ADD_F64 = 203,
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
### 3. MIR正規化層（真実の基盤）
|
||
```rust
|
||
// src/mir/normalizer.rs
|
||
pub struct MIRNormalizer {
|
||
semantics_table: SemanticRuleTable,
|
||
}
|
||
|
||
impl MIRNormalizer {
|
||
pub fn normalize(&self, expr: &Expression) -> MIR {
|
||
match expr {
|
||
Expression::BinaryOp(op, left, right) => {
|
||
let left_type = self.infer_type(left);
|
||
let right_type = self.infer_type(right);
|
||
|
||
// 統一ルールを適用
|
||
let rule = self.semantics_table.lookup(op, &[left_type, right_type]);
|
||
|
||
match rule.action {
|
||
Action::Concat => {
|
||
MIR::StringConcat(
|
||
Box::new(self.normalize(left)),
|
||
Box::new(self.normalize(right))
|
||
)
|
||
}
|
||
Action::CoerceConcat => {
|
||
// 右辺を文字列に変換してから連結
|
||
MIR::Sequence(vec![
|
||
self.normalize(left),
|
||
MIR::ToString(Box::new(self.normalize(right))),
|
||
MIR::StringConcat
|
||
])
|
||
}
|
||
Action::AddI64 => {
|
||
MIR::AddI64(
|
||
Box::new(self.normalize(left)),
|
||
Box::new(self.normalize(right))
|
||
)
|
||
}
|
||
}
|
||
}
|
||
}
|
||
}
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
### 4. 各層の統一実装
|
||
|
||
#### Interpreter層
|
||
```rust
|
||
impl Interpreter {
|
||
fn execute_expression(&mut self, expr: &Expression) -> Result<Value> {
|
||
// すべてMIR経由で実行
|
||
let mir = self.mir_normalizer.normalize(expr);
|
||
self.execute_mir(&mir)
|
||
}
|
||
|
||
fn execute_mir(&mut self, mir: &MIR) -> Result<Value> {
|
||
match mir {
|
||
MIR::StringConcat(left, right) => {
|
||
let left_val = self.execute_mir(left)?;
|
||
let right_val = self.execute_mir(right)?;
|
||
Ok(Value::String(format!("{}{}", left_val, right_val)))
|
||
}
|
||
MIR::ToString(expr) => {
|
||
let val = self.execute_mir(expr)?;
|
||
Ok(Value::String(self.value_to_string(&val)))
|
||
}
|
||
MIR::AddI64(left, right) => {
|
||
let left_val = self.execute_mir(left)?;
|
||
let right_val = self.execute_mir(right)?;
|
||
Ok(Value::Integer(left_val.as_i64()? + right_val.as_i64()?))
|
||
}
|
||
}
|
||
}
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
#### VM層
|
||
```rust
|
||
impl VM {
|
||
fn compile_mir(&mut self, mir: &MIR) -> Vec<Opcode> {
|
||
// MIRから機械的にバイトコード生成
|
||
match mir {
|
||
MIR::StringConcat(left, right) => {
|
||
let mut code = vec![];
|
||
code.extend(self.compile_mir(left));
|
||
code.extend(self.compile_mir(right));
|
||
code.push(Opcode::StringConcat);
|
||
code
|
||
}
|
||
MIR::ToString(expr) => {
|
||
let mut code = self.compile_mir(expr);
|
||
code.push(Opcode::ToString);
|
||
code
|
||
}
|
||
MIR::AddI64(left, right) => {
|
||
let mut code = vec![];
|
||
code.extend(self.compile_mir(left));
|
||
code.extend(self.compile_mir(right));
|
||
code.push(Opcode::AddI64);
|
||
code
|
||
}
|
||
}
|
||
}
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
#### JIT層
|
||
```rust
|
||
impl JITCompiler {
|
||
fn compile_mir(&mut self, mir: &MIR) {
|
||
// MIRから最適化されたネイティブコード生成
|
||
match mir {
|
||
MIR::StringConcat(left, right) => {
|
||
self.compile_mir(left);
|
||
self.compile_mir(right);
|
||
// 高速な文字列連結関数を呼び出し
|
||
self.emit_call(fast_string_concat);
|
||
}
|
||
MIR::ToString(expr) => {
|
||
self.compile_mir(expr);
|
||
// 型に応じた最適な変換
|
||
self.emit_call(optimized_to_string);
|
||
}
|
||
MIR::AddI64(left, right) => {
|
||
self.compile_mir(left);
|
||
self.compile_mir(right);
|
||
// ネイティブな加算命令
|
||
self.emit_add_i64();
|
||
}
|
||
}
|
||
}
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
## 実装手順
|
||
|
||
### Phase 1: 基盤構築（1週間）
|
||
1. grammar/semantics.yml 作成
|
||
2. UIRTag定義とbuild.rs生成
|
||
3. SemanticRuleTable実装
|
||
|
||
### Phase 2: MIR正規化層（1週間）
|
||
1. MIRNormalizer実装
|
||
2. 型推論システム構築
|
||
3. セマンティクステーブル連携
|
||
|
||
### Phase 3: 各層統合（2週間）
|
||
1. Interpreterを MIR経由に変更
|
||
2. VMのMIRコンパイラ実装
|
||
3. JITのMIRコンパイラ実装
|
||
|
||
### Phase 4: テストと検証（1週間）
|
||
1. 統一セマンティクステスト作成
|
||
2. 各層での一貫性検証
|
||
3. パフォーマンス測定
|
||
|
||
## 期待される効果
|
||
|
||
1. **完全な一貫性**: すべての層が同じ動作
|
||
2. **保守性向上**: セマンティクス変更が1箇所
|
||
3. **拡張性**: 新しい演算子の追加が容易
|
||
4. **AI対応**: 単一の仕様から学習可能
|
||
5. **デバッグ容易性**: MIRレベルでの統一デバッグ
|
||
|
||
## 注意事項
|
||
|
||
- 既存のコードとの互換性を保つため、フィーチャーフラグで段階的移行
|
||
- パフォーマンスへの影響を最小限にするため、ビルド時最適化を活用
|
||
- テストカバレッジを十分に確保してから本番移行
|
||
|
||
## 関連ファイル
|
||
|
||
- grammar/semantics.yml - セマンティクス定義
|
||
- src/mir/normalizer.rs - MIR正規化実装
|
||
- build.rs - コード生成
|
||
- tests/unified_semantics.rs - 統一テスト |