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# Phase 11.8: MIR命令セット究極整理 - Core‑13 で統一する
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## 🎯 概要
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ChatGPT5さんの深い洞察「**MIRは接着剤、Boxが世界**」を実現する究極のMIR整理。
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現在の26（拡張版）→ Core‑15 → Core‑14（Phase 12）→ **Core‑13（最終決定・固定）**。
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決定（2025‑09‑04）
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- 目標を「Core‑13」に固定し、移行フラグを既定ONにする。
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- 以降の最適化/検証/CIは Core‑13 を前提とする（旧命令は禁制）。
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### 基本哲学
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- **MIR = マイクロカーネル**: 最小限の制御と計算のみ
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- **Box = すべての実データと操作**: Everything is Box の究極形
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- **ExternCall = システムコール**: 外界との最小インターフェース
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## 📊 現状分析
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### 現行（移行前の参考）Core‑15（Phase 11.7）
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```
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基本演算(5): Const, UnaryOp, BinOp, Compare, TypeOp
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メモリ(2): Load, Store
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制御(4): Branch, Jump, Return, Phi
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Box(3): NewBox, BoxCall, PluginInvoke
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配列(2): ArrayGet, ArraySet
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外部(1): ExternCall
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```
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### Core‑14（Phase 12の中間目標）
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```
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基本演算(5): Const, UnaryOp, BinOp, Compare, TypeOp
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メモリ(2): Load, Store
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制御(4): Branch, Jump, Return, Phi
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Box(2): NewBox, BoxCall ← PluginInvoke統合
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配列(2): ArrayGet, ArraySet
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外部(1): ExternCall
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```
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## 🚀 Core‑13（最終形）への道筋（実行計画）
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### Step 1: 配列操作のBoxCall統合（Core‑14 → Core‑12）
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```mir
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// 現在
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%val = ArrayGet %arr, %idx
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ArraySet %arr, %idx, %val
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// 統合後
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%val = BoxCall %arr, "get", [%idx]
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BoxCall %arr, "set", [%idx, %val]
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```
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実装方針:
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- Optimizer: ArrayGet/ArraySet → BoxCall 変換
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- VM: 高頻度パスは内部最適化維持
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- JIT: 既知型の場合はインライン展開
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### Step 2: Load/Store の再考（Core‑12 → Core‑11）
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**SSAの威力を活かす**:
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- ローカル変数のLoad/Store → SSA変数で代替
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- 真に必要なのはBoxフィールドアクセスのみ
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- それもBoxCall("getField"/"setField")で統合可能
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```mir
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// 現在
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Store %slot, %value
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%val = Load %slot
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// SSA化
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%val = %value // 直接参照（Copyも実質不要）
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```
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### Step 3: 定数統合とUnaryOp簡素化（Core‑11 → Core‑13）
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**Const統合案**:
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```mir
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// 現在
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Const::Integer(i64)
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Const::Float(f64)
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Const::Bool(bool)
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Const::String(String)
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Const::Null
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// 統合後
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Const { type: Type, value: u64 } // 全て64bitに収める
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```
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**UnaryOp削減**:
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- Neg → BinOp(Sub, 0, x)
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- Not → BinOp(Xor, x, 1)
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- BitNot → BinOp(Xor, x, -1)
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## 🎯 最終形：Core‑13（固定セット・CI基準）
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```yaml
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定数(1):
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- Const（統合型：i64/f64/bool/null/handle）
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計算(2):
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- BinOp（Add/Sub/Mul/Div/Mod/And/Or/Xor/Shl/Shr）
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- Compare（Eq/Ne/Lt/Le/Gt/Ge）
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制御(4):
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- Branch（条件分岐）
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- Jump（無条件ジャンプ）
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- Phi（SSA合流）
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- Return（関数終了）
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呼出(3):
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- Call（Nyash関数呼び出し）
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- BoxCall（Box操作統一）
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- ExternCall（環境アクセス）
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メタ(3):
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- TypeOp（型チェック/キャスト）
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- Safepoint（GCセーフポイント）
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- Barrier（メモリバリア）
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合計: 13命令
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```
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移行スイッチ（既定ON）と検証
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- 環境変数（デフォルトON）
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- NYASH_MIR_CORE13=1（Core‑13一括）
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- 診断: NYASH_OPT_DIAG_FORBID_LEGACY=1（旧命令が最終MIRに残ったらエラー）
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- ビルダー/最適化の方針
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- Builder: ArrayGet/ArraySet・RefGet/RefSet を emit せず最初から BoxCall を出す
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- Optimizer: 既存の Array/Ref→BoxCall 正規化パスを保持（保険）
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- UnaryOp→BinOp 正規化は常時ON（簡易変換）
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- Load/Store はSSA利用で極力抑止（最終MIRから排除が目標）
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- VM/JIT
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- BoxCall fast‑path/vtable を維持し、get/set は型特化とWriteBarrierを維持
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- PluginInvoke はMIRから排除（必要経路は BoxCall→VM側ABI判定）
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CI/テスト
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- Core‑13固定の数・名前検査を `instruction_introspection.rs` に追加（Core‑15検査は保持しつつ非推奨）
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- 旧命令（ArrayGet/ArraySet/RefGet/RefSet/Load/Store/UnaryOp）が最終MIRに残らないことをゲート
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- 代表スモーク（配列/参照/extern/await）は VM/JIT で同値性を確認
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## 💡 なぜCore-13で十分なのか
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### 1. チューリング完全性の保証
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最小限必要なもの:
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- 定数
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- 算術演算
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- 条件分岐
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- ループ（Jump + Branch）
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- 関数呼び出し
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これらはすべてCore-13に含まれる。
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### 2. Everything is Box の威力
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```nyash
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// すべてがBoxCall経由
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arr[0] → BoxCall(arr, "get", [0])
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arr[0] = 42 → BoxCall(arr, "set", [0, 42])
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obj.field → BoxCall(obj, "getField", ["field"])
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obj.field = val → BoxCall(obj, "setField", ["field", val])
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weak.get() → BoxCall(weak, "get", [])
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```
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### 3. SSAによるメモリ命令の削減
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- 一時変数 → SSA変数（Load/Store不要）
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- フィールド → BoxCall
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- 配列要素 → BoxCall
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- 真のメモリアクセスはBoxの中に隠蔽
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## 📋 実装ロードマップ（確定版）
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### ステータス（進捗メモ）
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- 実装済み（トグルONで有効化）
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- Optimizer: ArrayGet/Set・RefGet/Set → BoxCall 変換（`NYASH_MIR_ARRAY_BOXCALL`, `NYASH_MIR_REF_BOXCALL`, `NYASH_MIR_CORE13`）
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- VM: BoxCall(setField)のWriteBarrier、Array/Instanceの軽量fast-path（by-name/slot併用）
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- 管理棟: 主要なMIR/GC/Optimizerフラグを `config::env` に集約
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- 決定/実行（今回）
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- Core‑13を既定ON（nyash.toml [env] 推奨値）
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- 旧命令禁止の診断を既定ON
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- BuilderのArray/Ref出力をBoxCallに変更（emit抑止）
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- Unary→BinOpを常時変換
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- 未了/次段
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- JIT: BoxCall fast‑path の inlining（bounds/Barrier含む）
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- ベンチとCIゲート（array/field/arithmetic_loop）
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- InstanceのgetField/setFieldのslot化（name→slotの検討）
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- 直env参照の段階移行（ログ用途は後段）
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### Phase 11.8.1: 準備と分析（1週間）
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- [ ] 現在のMIR使用状況の詳細分析
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- [ ] ArrayGet/ArraySet → BoxCall 変換の影響調査
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- [ ] Load/Store 削除可能性の検証
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- [ ] パフォーマンスベンチマーク基準値測定
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### Phase 11.8.2: ArrayGet/ArraySet統合（2週間）
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- [ ] Optimizer: ArrayGet/ArraySet → BoxCall 変換パス
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- [ ] VM: BoxCall("get"/"set") の最適化パス
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- [ ] JIT: 既知ArrayBoxの特殊化維持
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- [ ] テスト: 既存配列操作の回帰テスト
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### Phase 11.8.3: Load/Store削減（3週間）
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- [ ] Builder: SSA最大活用でLoad/Store削減
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- [ ] フィールドアクセス → BoxCall 変換
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- [ ] VM/JIT: 最適化パスの調整
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- [ ] ベンチマーク: パフォーマンス影響測定
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### Phase 11.8.4: 最終統合（2週間）
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- [ ] Const型統合実装
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- [ ] UnaryOp → BinOp 変換
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- [ ] Core-13命令セット確定
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- [ ] ドキュメント最終更新
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## ⚠️ リスクと緩和策
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### パフォーマンスリスク
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**リスク**: BoxCall統合によるオーバーヘッド
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**緩和策**:
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- VM層での型別最適化維持
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- JIT時の積極的インライン展開
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- 高頻度パスのNyRTシム化
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### 互換性リスク
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**リスク**: 既存MIRコードの非互換
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**緩和策**:
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- Rewriteパスで自動変換
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- 段階的移行（警告→エラー）
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- 環境変数でレガシーモード
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### 複雑性リスク
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**リスク**: BoxCallの過度な多重化
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**緩和策**:
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- 明確な命名規約（get/set/getField等）
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- 型情報による静的検証強化
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- デバッグ情報の充実
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## 🎯 成功指標
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1. **命令数**: 26 → 13（50%削減）
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2. **パフォーマンス**: ベンチマークで±5%以内
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3. **コードサイズ**: MIRダンプサイズ20%削減
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4. **保守性**: 新Box追加時のMIR変更不要
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## 📚 関連ドキュメント
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- [MIR Instruction Set](../../../reference/mir/INSTRUCTION_SET.md)
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||
- [Phase 12: PluginInvoke統合](../phase-12/README.md)
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||
- [Everything is Box哲学](../../../philosophy/everything-is-box.md)
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*「少ないほど豊かである」- MIRは最小の接着剤、Boxが無限の世界を創る*
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