コンパイルの決定性 (Determinism/Purity Belt)

コンパイラの codegen は「入力だけで出力が一意に決まる純関数」でなければならない、という原則と、それを守るための仕組み。Almide では非決定性の源を CI で機械的に締め出す Determinism/Purity Belt(scripts/check-forbidden-impurities.sh が grep で検出)として実装している。

何が「RNG」か(この文脈)

ここでの RNG = 乱数生成器 (Random Number Generator)。codegen パス(parse → check → lower → mono → codegen)で乱数を使うとコンパイル出力が非決定的になる — 同じソースから実行ごとに違う WASM が出る。Belt が grep で禁止する代表トークン:

• thread_rng(rand のスレッドローカル乱数)
• fastrand(fastrand クレート)
• rand::random(rand のグローバル乱数)

締め出す非決定性の源(まとめて禁止)

RNG 単独でなく、「codegen に絶対入れてはいけない非決定の源」を一括で禁止する。

counter 系は「コンパイルごとにリセット(決定的に採番)」すれば使える — 禁止なのはリセットされないグローバルカウンタ。

なぜ決定性が要るか

1. 再現性 — ビルドが入力だけで決まらないと、ビルドキャッシュや [almide-differential-gate|差分ゲート]が壊れる。「同じ入力→同じ出力」が崩れると、キャッシュも検証も信用できない。
2. プレイグラウンドの安定 — Almide コンパイラは wasm32-unknown-unknown でブラウザ実行される。出力がブレると RuntimeError: unreachable のようなトラップを誘発しうる。

押さえどころ（カード化候補）

• 原則 → codegen は入力だけで出力が決まる純関数であるべき。Almide は非決定の源を CI で grep 禁止する(Determinism/Purity Belt)。
• RNG とは → 乱数生成器。codegen に入れると同じソースから違う WASM が出る。thread_rng/fastrand/rand::random を禁止。
• 禁止4種 → RNG・clock(Instant::now)・thread・never-reset な atomic counter。「codegen に入れてはいけない非決定の源」を一括 grep。
• counter は条件付き OK → コンパイル毎にリセットして決定的採番すれば可。禁止なのはリセットされないグローバル版。
• なぜ → ①再現性(キャッシュ/差分ゲートの前提)②wasm32 ブラウザ実行の安定(トラップ回避)。

関連

• build-caching — 「同じ入力→同じ出力」が壊れるとキャッシュが無効化する。決定性はその前提
• almide-differential-gate — 出力をレガシーと照合する検証。非決定だと照合自体が成立しない
• pure-functional-programming — 参照透過性(入力だけで出力が決まる)を codegen に課した形
• almide — Determinism/Purity Belt を持つコンパイラ本体
• safety-critical-certification — 再現可能ビルドは認証(証跡)でも要件になる
• constraints-liberate — 「非決定を禁じて再現性を買う」= 制約が自由を生むの一例
• sweep — native vs WASM の出力照合。決定性が無いと発散判定が成立しない
• 走査網羅性 — 同じく「規律を機械的ゲートに変える」兄弟。非決定の禁止 ↔ 取りこぼしの禁止