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Phase 84-3: PhiTypeResolver 実装完了報告書

日付: 2025-12-02 作業者: Claude レビュー者: User (tomoaki)

エグゼクティブサマリー

Phase 84-3 で PhiTypeResolver を実装した結果、Case D を 9件 → 4件に削減しました（56%削減達成）。

特に、Loop 制御フロー関連の複雑な PHI パターン（GroupA）を 5件完全解決し、箱理論に基づく型推論システムの有効性を実証しました。

成果指標

指標	目標	実績	達成率
Case D 削減件数	5件以上	5件	100%
Case D 残存件数	5件以下	4件	120%（目標超過）
削減率	40%以上	56%	140%（目標超過）
GroupA 解決率	80%以上	100%	125%（目標超過）

削減詳細

Phase 84-3 で解決された 5件

#	テスト名	ValueId	パターン	検証結果
1	loop_with_continue_and_break_edge_copy_merge	ValueId(56)	Loop + continue/break	✅ 解決
2	nested_loop_with_multi_continue_break_edge_copy_merge	ValueId(135)	Nested loop	✅ 解決
3	loop_inner_if_multilevel_edge_copy	ValueId(74)	Loop + 多段 if	✅ 解決
4	loop_break_and_early_return_edge_copy	ValueId(40)	Loop + early return	✅ 解決
5	vm_exec_break_inside_if	ValueId(27)	Loop + if-break	✅ 解決確認済み

検証コマンド:

NYASH_PHI_FALLBACK_DISABLED=1 cargo test --release --lib vm_exec_break_inside_if
# 結果: test ... ok ✅

残り 4件の分類

#	テスト名	ValueId	パターン	解決方法
1	test_lowering_await_expression	ValueId(2)	await 特殊構文	Phase 84-4-C
2	mir_lowering_of_qmark_propagate	ValueId(7)	QMark 特殊構文	Phase 84-4-B
3	mir_stage1_cli_emit_program_min_compiles_and_verifies	ValueId(7)	Stage1Cli 型推論	Phase 84-4-B
4	mir_stage1_cli_emit_program_min_exec_hits_type_error	ValueId(7)	Stage1Cli 型推論	Phase 84-4-B

技術的成果

PhiTypeResolver の実装

ファイル: src/mir/phi_core/phi_type_resolver.rs（新規作成）

責務: PHI + Copy グラフを辿って、安全に型を決められるときだけ MirType を返す

コア機能:

pub struct PhiTypeResolver<'f> {
    func: &'f MirFunction,
    value_types: &'f BTreeMap<ValueId, MirType>,
}

impl<'f> PhiTypeResolver<'f> {
    pub fn resolve(&self, root: ValueId) -> Option<MirType> {
        // DFS でグラフ探索
        // Copy → src へ進む
        // Phi → incoming 値へ進む
        // base 定義 → value_types から型取得
        // 全ての base 型が一致すれば返す
    }
}

安全装置:

• visited セットで循環検出（無限ループ防止）
• 探索上限（max_visits）でタイムアウト防止
• Unknown/Void の除外による型安全性確保

解決メカニズム

GroupA（Loop 制御フロー）の典型的パターン:

Block1 (loop_header):
  %sum_header = PHI [%sum_init, %sum_loop, %sum_updated]

Block2 (break):
  %sum_final = Copy %sum_header  ← value_types に IntegerBox 登録済み
  Jump after_loop

Block3 (continue):
  %sum_loop = Copy %sum_header   ← value_types に IntegerBox 登録済み
  Jump loop_header

Block4 (after_loop):
  %56 = PHI [%sum_final]         ← PhiTypeResolver で型推論成功！
  Return %56

PhiTypeResolver の探索経路:

%56 (PHI) → %sum_final (Copy) → %sum_header (PHI) → %sum_init (Const/IntegerBox)
                                                    → %sum_loop (Copy) → ...
                                                    → %sum_updated (BinOp/IntegerBox)

結果: 全ての base 型が IntegerBox → %56 の型は IntegerBox と推論成功

残存 4件の根本原因

統一された問題: 「base 定義（BoxCall/Await）の戻り値型が value_types に未登録」

なぜ PhiTypeResolver で解決できないか

PhiTypeResolver の設計原則:

• 責務: 既に登録された型を「伝播」する
• 制約: base 定義の型が未登録の場合は None を返す（正しい動作）

BoxCall/Await 命令の問題:

• lowering 時に戻り値型を value_types に登録していない
• PhiTypeResolver が探索しても型情報が存在しない

解決策: BoxCall/Await の lowering 時に型情報を登録する（Phase 84-4）

Phase 84-4 への推奨

実装優先度

1. Phase 84-4-A: dev フォールバック（0.5日）

   • 目的: 開発環境の即座のアンブロック
   • 環境変数: NYASH_PHI_DEV_FALLBACK=1
   • 対象: 全 4件（暫定）

2. Phase 84-4-B: BoxCall 型情報登録（1-2日）

   • 目的: 根本解決
   • 実装箇所: src/mir/builder/builder_calls.rs
   • 対象: 3件（GroupB 2件 + GroupD 1件）

3. Phase 84-4-C: Await 型情報特殊処理（0.5日）

   • 目的: 暫定解決
   • 実装箇所: src/mir/builder/stmts.rs
   • 対象: 1件（GroupC）

期待成果

# Phase 84-4-A 完了後
NYASH_PHI_DEV_FALLBACK=1 NYASH_PHI_FALLBACK_DISABLED=1 cargo test --release --lib
# 期待: Case D = 0件（dev 環境のみ）

# Phase 84-4-B 完了後
NYASH_PHI_FALLBACK_DISABLED=1 cargo test --release --lib 2>&1 | grep "Case D" | wc -l
# 期待: 1件（await のみ残存）

# Phase 84-4-C 完了後
NYASH_PHI_FALLBACK_DISABLED=1 cargo test --release --lib 2>&1 | grep "Case D" | wc -l
# 期待: 0件（完全解決）

Phase 82-84 の累積成果

Phase	実装内容	削減件数	残存件数	削減率	累積削減率
Phase 82	フォールバック検出	-	12件	-	-
Phase 84-2	CopyTypePropagator	3件	9件	25%	25%
Phase 84-3	PhiTypeResolver	5件	4件	56%	67%
Phase 84-4（目標）	BoxCall/Await 型登録	4件	0件	100%	100%

箱理論の実現

Phase 84-3 により、型推論システムの箱化が明確化されました:

[型生成レイヤー] - 型を作る
  ├─ emit_const()          ✅ 実装済み
  ├─ emit_box_call()       🎯 Phase 84-4-B で型登録追加
  └─ build_await_expression() 🎯 Phase 84-4-C で型登録追加

[型伝播レイヤー] - 型を広げる
  ├─ CopyTypePropagator    ✅ Phase 84-2 実装済み
  └─ PhiTypeResolver       ✅ Phase 84-3 実装済み

[統合レイヤー] - 全体を調整
  └─ GenericTypeResolver   ✅ 既存実装

[レガシー] - 削除予定
  └─ if_phi.rs フォールバック 🗑️ Phase 84-5 で削除

リスクと軽減策

リスク1: GroupD（QMark）が新規出現

リスク: PhiTypeResolver 実装の副作用で、以前は隠蔽されていた型推論の欠陥が顕在化

軽減策:

• ✅ 根本原因を特定済み（BoxCall 型情報の未登録）
• ✅ Phase 84-4-B で根本解決予定

ポジティブな側面: 以前は偶然動いていた部分を明示的に修正できる

リスク2: dev フォールバックの濫用

リスク: Phase 84-4-A の dev フォールバックが常用され、根本解決が遅延

軽減策:

• ✅ 環境変数による明示的制御（NYASH_PHI_DEV_FALLBACK=1）
• ✅ production 環境（CI）では依然として厳格
• ✅ 警告ログで問題箇所を明示

リスク3: Phase 84-4 の実装時間超過

リスク: BoxCall 型情報登録が予想より複雑で 1-2日を超過

軽減策:

• ✅ ビルトイン Box のハードコード型情報で最小実装
• ✅ Phase 26-A の slot_registry 統合は将来拡張として分離
• ✅ Unknown 型での暫定登録も許容

今後のマイルストーン

Phase 84-4（予定: 2-3日）

目標: BoxCall/Await 型情報登録による根本解決

成果物:

• src/mir/builder/lifecycle.rs - dev フォールバック追加
• src/mir/builder/builder_calls.rs - BoxCall 型登録追加
• src/mir/builder/stmts.rs - Await 型登録追加

完了条件:

NYASH_PHI_FALLBACK_DISABLED=1 cargo test --release --lib 2>&1 | grep "Case D" | wc -l
# 期待: 0

Phase 84-5（予定: 1日）

目標: if_phi.rs レガシーフォールバック完全削除

成果物:

• src/mir/join_ir/lowering/if_phi.rs 削除（約 300行）
• GenericTypeResolver の if_phi 呼び出し削除
• lifecycle.rs の Case D 処理削除

完了条件:

# if_phi.rs が存在しない
ls src/mir/join_ir/lowering/if_phi.rs
# 期待: No such file or directory

# レガシーフォールバック呼び出しが存在しない
grep -r "infer_type_from_phi_fallback" src/
# 期待: 出力なし

謝辞

Phase 84-3 の成功は、以下の要因によるものです:

1. ChatGPT Pro の設計: PHI + Copy グラフ型推論という明確な責務分離
2. 箱理論の適用: 単一責務の徹底による保守性向上
3. 段階的実装: Phase 84-2 の CopyTypePropagator という土台
4. 詳細な調査: Phase 84-1/2 の失敗パターン分析

まとめ

Phase 84-3 の成果:

• ✅ PhiTypeResolver 実装完了（新規ファイル作成）
• ✅ 56%削減達成（9件 → 4件）
• ✅ GroupA（Loop 制御フロー）100%解決
• ✅ 箱理論に基づく型推論システムの明確化

残り 4件の本質:

• 全て「BoxCall/Await の型情報未登録」という同一問題
• PhiTypeResolver の責務外（設計上正しい制約）

Phase 84-4 への期待:

• 🎯 BoxCall/Await 型情報登録（2-3日）
• 🎯 残り 4件の完全解決（67% → 100%）
• 🎯 if_phi.rs レガシー削除準備完了

Phase 84 プロジェクトの最終ゴール:

• 🎯 型推論システムの完全箱化
• 🎯 レガシーフォールバック根絶
• 🎯 保守性・拡張性・パフォーマンスの飛躍的向上

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次のアクション: Phase 84-4 実装推奨ドキュメントを参照して、BoxCall/Await 型情報登録を開始してください。

参考ドキュメント:

• Phase 84-4 実装推奨
• Phase 84-3 残り 4件の完全調査
• Phase 84 インデックス