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Phase 7: Async model in MIR (nowait/await)

Summary

• nowait/await を MIR に薄く導入（Future 表現）。スレッドベース実装と整合。
• 既存のFutureBox実装を活用し、MIR/VMレイヤーで非同期処理を表現。

Background

• Nyashでは既にFutureBoxが実装済み（src/boxes/future/mod.rs）
• nowait/awaitはトークン・ASTノードとして定義済み
• 現在のインタープリターではthread::spawnベースの実装

Scope

MIR命令の追加

• FutureNew { dst, value } - 新しいFuture作成（初期値付き）
• FutureSet { future, value } - Futureに値を設定
• Await { dst, future } - Futureの完了を待って値を取得

Lowering実装

• ASTNode::Nowait { variable, expression } →
  1. expressionを評価
  2. FutureNew命令でFuture作成
  3. 別スレッドでの実行をスケジュール
• ASTNode::AwaitExpression { expression } →
  1. expressionを評価（Future値を期待）
  2. Await命令で値取得

VM実装

• FutureNew: 新しいVMValue::Future作成
• FutureSet: Future値の更新（is_readyフラグも設定）
• Await: Future完了まで待機してから値を返す

Tasks

• Phase 7.1: MIR命令定義
  • src/mir/instruction.rsにFutureNew/FutureSet/Await追加
  • Effect maskの設定（FutureNewはPURE、AwaitはREAD）
  • printer/verificationサポート
• Phase 7.2: AST→MIR lowering
  • src/mir/builder.rsにnowait/awaitの処理追加
  • 適切なbasic block分割（awaitは制御フローに影響）
• Phase 7.3: VM実装
  • src/backend/vm.rsにVMValue::Future追加
  • 各命令の実行ロジック実装
  • FutureBoxとの統合
• Phase 7.4: テスト・検証
  • 基本的なnowait/awaitのテストケース
  • 複数のnowait実行順序テスト
  • エラーケース（Future未完了時の扱い等）

Test Cases

// 基本的なnowait/await
static box Main {
  main() {
    nowait f1 = compute(10)
    nowait f2 = compute(20)
    local result1 = await f1
    local result2 = await f2
    print(result1 + result2)
  }
}

// ネストしたnowait
static box Main {
  main() {
    nowait outer = {
      nowait inner = compute(5)
      await inner * 2
    }
    print(await outer)
  }
}

Acceptance Criteria

• 上記テストケースがMIRダンプで正しい命令列を生成
• VM実行で期待通りの結果（並行実行→正しい順序で結果取得）
• 既存のFutureBox実装との整合性維持
• verifierがFuture関連の不正を検出

Implementation Notes

• 初期実装ではシンプルにthread::spawnベース継続
• Futureの型情報は当面VMValue内で管理（型システムは後続フェーズ）
• エラー処理は最小限（Future未完了時のawaitはブロック）

Out of Scope (Phase 7)

• async/await構文（Rustライク）
• Promise chain / then構文
• 取り消し可能なFuture
• 複雑なスケジューリング戦略
• Future型の静的型チェック

References

• docs/nyash_core_concepts.md（nowait/await + FutureBox）
• src/boxes/future/mod.rs（既存FutureBox実装）
• src/interpreter/async_methods.rs（現在のnowait/await実装）