🧬 Road to Self-Hosting — Pre-Flight Plan

v0.5 Target: Morphic compiler written in Morphic Status: PLANNING — DO NOT EXECUTE WITHOUT REVIEW

⚠️ RISK ASSESSMENT

What Can Go Wrong

#	Risk	Severity	Likelihood	Impact
R1	Regression: Hasil sintesis lebih buruk dari kode Rust asli — compiler jadi lebih lambat, lebih buggy, atau menghasilkan output yang salah	🔴 Critical	Medium	Compiler rusak, semua downstream project terpengaruh
R2	Bootstrap paradox: Menggunakan compiler yang belum terverifikasi untuk memverifikasi hasil sintesisnya sendiri — circular trust, error propagation	🔴 Critical	High	Tidak ada kebenaran dasar (ground truth)
R3	Perf collapse: Compiler hasil sintesis 10x lebih lambat dari Rust asli, bikin development cycle tidak usable	🟠 High	High	Developer tidak bisa iterate, project mati
R4	Architecture mismatch: Komponen hasil sintesis tidak compatible satu sama lain karena spec masing-masing tidak cukup ketat	🟠 High	Medium	Komponen tidak bisa dirangkai, integrasi gagal
R5	Constraint explosion: Spesifikasi formal untuk komponen sekompleks parser/type checker jadi terlalu besar buat MCTS + Z3, synthesis timeout atau memory overflow	🔴 Critical	High	Synthesis gagal total, tidak ada output
R6	IR expressiveness gap: Intermediate Representation tidak cukup kaya untuk mengekspresikan implementasi compiler-level (parsing, tree walking, code generation)	🟠 High	Medium	Hasil sintesis tidak optimal, butuh workaround manual
R7	Test blindness: Generated code lulus Z3 verification tapi gagal di real-world scenario yang tidak ter-encode di constraints	🟡 Medium	High	Bug subtle yang hanya muncul di production
R8	Dependency entanglement: Komponen baru bergantung pada komponen lama spesifik, bikin tidak bisa ganti komponen satu per satu	🟡 Medium	Medium	Blocked progress, harus rewrite banyak komponen sekaligus
R9	LLM hallucination amplification: LLM menghasilkan kode yang terlihat benar tapi punya bug — dan karena Z3 verifikasi hanya sebaik constraints-nya, bug lolos	🟠 High	Medium	False confidence, bug tersembunyi
R10	Token budget explosion: Synthesis compiler butuh konteks besar — MCTS tree + LLM prompt + Z3 queries bisa melebihi 1M token window	🟡 Medium	Low	Synthesis gagal di tengah jalan

🛡️ SAFETY NETS

For Every Risk, A Mitigation

Risk	Mitigation
R1 Regression	Golden test suite: Sebelum ganti komponen apapun, rekam output compiler Rust asli untuk 100+ input spec. Generated compiler HARUS menghasilkan output byte-identical dengan compiler asli untuk test suite yang sama.
R2 Bootstrap paradox	Cross-validation: Untuk setiap komponen hasil sintesis, jalankan test suite yang sama pada compiler Rust original vs compiler hasil sintesis. HASIL HARUS IDENTIK. Compiler hasil sintesis TIDAK BOLEH jadi satu-satunya source of truth.
R3 Perf collapse	Benchmark gate: Setiap komponen hasil sintesis harus di-benchmark. Batas toleransi: max 2x slower dari Rust original. Lebih dari itu → reject.
R4 Architecture mismatch	Interface contracts: Sebelum sintesis, tulis `.morph` interface specs yang mendefinisikan type signature + pre/postcondition untuk setiap komponen boundary. Synthesis hanya di-allow jika memenuhi interface contract.
R5 Constraint explosion	Decompose: Jangan sintesis komponen besar sekaligus. Pecah jadi sub-fungsi ≤200 lines Rust. Synthesis per sub-fungsi, lalu compose.
R6 IR expressiveness	IR audit: Sebelum synthesis, pastikan setiap target Rust pattern bisa di-represent di IR. Kalau ada pattern yang tidak bisa → tambahkan IR node type dulu.
R7 Test blindness	Fuzzing: Generate random `.morph` inputs, compile dengan compiler original vs compiler hasil sintesis, bandingkan output. Minimum 10,000 random inputs.
R8 Dependency entanglement	Interface-first: Definisikan trait/interface tiap komponen DULU sebelum implementasi. Generated code harus implement interface, bukan import konkrit.
R9 LLM hallucination	Triple-check: LLM candidate → MCTS scoring → Z3 verification → Golden test suite → Human review. Tidak ada satu checkpoint pun yang boleh skip.
R10 Token budget	Multi-turn synthesis: Jangan satu prompt besar. Sintesis per sub-komponen, dengan hasil sebelumnya sebagai context.

🔄 ROLLBACK STRATEGY

┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                 ROLLBACK PROTOCOL                            │
│                                                              │
│  Level 1 — Component rollback:                               │
│    Kalau satu komponen hasil sintesis gagal test:            │
│    → Revert file itu ke versi Rust asli                      │
│    → git checkout src/spec/parser.rs                         │
│    → Investigasi kenapa spec-nya kurang ketat                │
│                                                              │
│  Level 2 — Full rollback:                                    │
│    Kalau beberapa komponen gagal atau integrasi kacau:       │
│    → git revert ke commit sebelum self-hosting                │
│    → Semua komponen kembali ke Rust asli                     │
│    → Re-evaluate strategy                                    │
│                                                              │
│  Level 3 — Emergency stop:                                   │
│    Kalau synthesis corruption terdeteksi:                    │
│    → Lock branch master, tidak ada push baru                 │
│    → Audit semua generated code                              │
│    → Tidak ada generated code yang masuk ke main branch      │
│      sebelum lulus full review                               │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘

Branch Strategy

master (stable, semua Rust asli)
  │
  ├── feat/self-host-tokenizer    ← tokenizer.morph → tokenizer.rs
  ├── feat/self-host-typeck       ← typeck.morph → typeck.rs
  ├── feat/self-host-codegen      ← codegen.morph → codegen.rs
  │      │
  │      └── Setiap branch punya:
  │          ├── spec/*.morph           (spec)
  │          ├── generated/*.rs         (output synthesis)
  │          ├── tests/*_verify.rs      (cross-validation tests)
  │          └── BENCHMARK.md           (perf comparison)
  │
  └── feat/self-host-integration   ← Semua komponen dirangkai

🧪 TESTING STRATEGY

The 4-Layer Test Pyramid for Self-Hosting

        ┌──────────┐
        │  FUZZING │  10,000 random inputs, cross-compare
        │ 10K runs │  original vs synthesized output
        ├──────────┤
        │INTEGRATION│  Full pipeline: spec → parse → typeck
        │   TESTS   │  → synthesize → verify → codegen
        ├──────────┤
        │  GOLDEN   │  100+ known .morph specs, recorded
        │  OUTPUTS  │  outputs. Must be byte-identical.
        ├──────────┤
        │   Z3      │  Per-constraint formal verification.
        │VERIFY     │  UNSAT = proven correct.
        └──────────┘

Test Harness Design

// Example: test harness spec for tokenizer
spec test_tokenizer_equivalence {
    input: source: String
    output: Result<List<Token>, ParseError>

    constraint: output == original_rust_tokenizer(source)

    // Generated from 100+ recorded test cases
    test "keyword spec" { input: "spec"; expect: Ok([Spec]) }
    test "generic fn" { input: "fn<T>"; expect: Ok([Fn, Lt, Ident("T"), Gt]) }
    // ...
}

📊 SUCCESS CRITERIA

#	Criteria	Threshold	Measurement
SC1	Z3 verification	100% constraints pass	`cargo test` in CI
SC2	Golden test equivalence	100% output match	Automated diff against recorded outputs
SC3	Performance	≤ 2x slower than Rust original	Benchmark suite (criterion.rs or similar)
SC4	Fuzzing pass rate	≥ 99.9% match across 10K inputs	Randomized input generation
SC5	Self-compile	Morphic can compile its own specs	`morphic build tokenizer.morph` produces valid tokenizer
SC6	Bootstrap	Generated compiler can compile a spec → generates correct code	Full roundtrip test
SC7	No regression	Existing 25 tests still pass	`cargo test` unchanged

🪜 EXECUTION MILESTONES

M0: IR Audit (before writing any specs)

Review semua 32 IRNode variants — cukupkah untuk compiler-level code?
Identifikasi Rust patterns di compiler saat ini yang TIDAK bisa di-represent di IR
Tambahkan IR node types jika perlu
Gate: Semua pattern expressible di IR

M1: Tokenizer (simplest component)

Tulis tokenizer.morph spec (~100 lines)
Tulis golden test suite (50+ recorded outputs)
LLM seed → MCTS → Z3 verify → codegen
Cross-validate: generated tokenizer vs Rust original
Benchmark: must be ≤ 2x slower
Gate: 100% golden test pass + Z3 verified

M2: Pretty-Printer + Validator

Tulis validator.morph (type checker lite)
Tulis printer.morph (IR → text)
Same validation pipeline as M1
Gate: Both pass independently

M3: Codegen (biggest risk)

Tulis codegen.morph (IR → Rust, 1 target dulu)
Ini komponen paling kompleks — perlu decomposition jadi sub-specs
Gate: Generated codegen produces byte-identical Rust output

M4: Integration

Rangkai tokenizer + validator + codegen
Self-compile test: gunakan generated compiler untuk compile sort.morph
Bandingkan output dengan compiler Rust original
Gate: Byte-identical output untuk 100+ test specs

M5: Bootstrap

Generated compiler menyintesis komponen baru
Binary baru = semua komponen dari hasil sintesis
Roundtrip: binary baru compile sort.morph → output = Rust original
Gate: Full bootstrap, no regression

🚫 ANTI-PATTERNS (JANGAN DILAKUKAN)

❌ Anti-pattern	✅ Correct approach
Langsung sintesis komponen besar (parser 1000+ lines)	Decompose jadi sub-fungsi ≤200 lines
Percaya hasil Z3 tanpa cross-validation	Selalu cross-validate dengan compiler original
Hapus kode Rust asli setelah generated code masuk	Keep both, gunakan feature flag untuk switch
Satu branch untuk semua komponen	Satu branch per komponen, merge bertahap
Skip benchmark karena "masih prototype"	Benchmark setiap komponen, tetapkan baseline
Gunakan generated compiler untuk generate compiler lain	Gunakan Rust compiler original sebagai bootstrap
Spesifikasi terlalu longgar → hasil synthesis valid tapi salah	Spesifikasi ketat dengan golden test suite

📋 PRE-FLIGHT CHECKLIST

Sebelum mulai eksekusi, pastikan:

IR Audit done (M0) — tidak ada gap ekspresi
Golden test suite siap — minimal 50 recorded inputs dengan expected output
Benchmark harness siap — bisa ukur perf generated code vs original
Branch strategy documented — semua tahu di mana bekerja
CI/CD support — automated cross-validation di setiap push
Rollback drill — pernah latihan revert generated code ke Rust original
LLM access confirmed — Ollama running, model downloaded, tested
Token budget verified — synthesis tidak OOM atau timeout
Semua tim/contributor informed — tidak ada yang kaget

📈 SIGN-OFF

Role	Name	Date	Signature
Author	thvtzy	___	__________
Reviewer	___	___	__________

DO NOT PROCEED WITHOUT ALL GATES GREEN.

"Self-hosting is not a feature. It's a proof that the language works."

FilesExpand file tree

ROAD_TO_SELF_HOSTING.md

Latest commit

History

ROAD_TO_SELF_HOSTING.md

File metadata and controls

🧬 Road to Self-Hosting — Pre-Flight Plan

⚠️ RISK ASSESSMENT

What Can Go Wrong

🛡️ SAFETY NETS

For Every Risk, A Mitigation

🔄 ROLLBACK STRATEGY

Branch Strategy

🧪 TESTING STRATEGY

The 4-Layer Test Pyramid for Self-Hosting

Test Harness Design

📊 SUCCESS CRITERIA

🪜 EXECUTION MILESTONES

M0: IR Audit (before writing any specs)

M1: Tokenizer (simplest component)

M2: Pretty-Printer + Validator

M3: Codegen (biggest risk)

M4: Integration

M5: Bootstrap

🚫 ANTI-PATTERNS (JANGAN DILAKUKAN)

📋 PRE-FLIGHT CHECKLIST

📈 SIGN-OFF