Инструмент прототипирования семантики языка программирования


11

Существует ли какой-либо инструмент для создания прототипа семантики и системы типов языка программирования, который также позволяет выполнять некоторую проверку моделей стандартных свойств, например, правильности типа?

Я спрашиваю об этом, потому что я читаю книгу по Alloy, и она предоставляет именно ту функциональность, которая мне нужна, но для моделей, выраженных с использованием реляционной логики.

Я знаю Отта , но он не имеет такого рода возможности «модель проверки», так как она ориентирована на генерацию кода для доказательства систем ассистентов.

Любое упоминание о существовании такого инструмента было бы неплохо.


1
Отт - первый шаг, затем вы проверяете модель в своем любимом корректоре.
Жиль "ТАК - перестань быть злым"

@Gilles: Хорошо, но смысл инструмента проверки модели заключается в том, что он генерирует целый набор элементов заданного размера, чтобы проверить, действительно ли свойство действительно для них. Таким образом, мне нужно будет кодировать эту часть генерации для каждого определенного языка. Знаете ли вы, есть ли способ автоматизировать этот шаг поколения?
Родриго Рибейро

Технически, вы можете сделать это в доказательство помощника (по крайней мере , в одном из таких как Coq) , но это, вероятно , будет очень медленным. Ассистенты, работающие с доказательствами, ориентированы на доказательства с помощью человека, а не на автоматические попытки миллионами способов решить проблему. Если вы хотите повторно использовать Ott, вы можете добавить бэкэнд для своей любимой модели проверки.
Жиля SO- перестать быть злым »

Ответы:


8

Хотя существуют платформы, созданные специально для создания прототипов языков программирования (включая их семантику, системы типов, оценку, а также проверку свойств о них), наилучший выбор зависит от вашего конкретного случая и конкретных потребностей.

С учетом вышесказанного, вы можете выбрать несколько (возможно, не столь внятных) альтернатив (включая те, которые вы уже упомянули):

  • с использованием определенного языка / среды, предназначенной для создания и создания прототипов новых языков: например, Redex [1], предметно-ориентированный язык, встроенный в Racket, для определения и проверки (операционной) семантики языков программирования, который, учитывая определение язык, обеспечивает простую обработку таких задач, как набор текста (в латексе), проверка следов сокращения, юнит-тесты и случайное тестирование (например, для проверки набора текста)
  • использование общих языков моделирования, которые позволяют легко определять и выполнять определенные анализы, при условии, что они могут охватить конкретный язык под рукой в ​​необходимой степени; Alloy [2] является примером такого подхода: хотя и довольно общий и гибкий, языки могут быть смоделированы как отношения между состояниями, в то время как поддержка проверки модели (например, оценка внутри такого языка) предоставляется бесплатно после того, как семантика выражена с помощью модель отношений (например, некоторые идеи для моделирования семантики языка можно найти в [3])
  • встраивание языка для проверки его свойств с использованием средства доказательства теорем; пример будет определять язык, а также его семантику, встраивая его в систему доказательств, такую ​​как Coq [4] (более подробная информация об этом подходе, а также обсуждение и демонстрация различия между глубоким и неглубоким встраиванием в Coq приведены в [ 5])
  • использование Ott (как уже упоминалось, по духу похожее на Redex, но обеспечивающее новый язык определения, а не встраиваемый); Отт позволяет вам определять язык программирования в удобной нотации и производить набор и определение типов в системе доказательств (обычно с глубоким встраиванием), где большая часть проверки (т.е. доказательство) должна выполняться вручную.
  • разработка языка и его семантики, а также соответствующих проверок (например, тестов) «с нуля» на языке программирования общего назначения и, при необходимости, перевода в другие системы для целей проверки (в некоторых языках, таких как Leon [6], включает встроенные верификаторы, которые позволяют автоматически проверять определенные свойства и делают этот подход похожим на встраивание в систему доказательства)

Обратите внимание, что существует компромисс между тем, насколько просто использовать каркас / инструмент (например, так же просто, как выложить определение на бумаге или в латексе), и насколько мощными являются механизмы для проверки свойств языка (например, встраивание язык в доказательстве теорем может позволить проверить очень сложные свойства).

[1] Кейси Кляйн, Джон Клементс, Кристос Димулас, Карл Истлунд, Матиас Феллайзен, Мэтью Флэтт, Джей А. Маккарти, Джон Рафкинд, Сэм Тобин-Хохштадт и Роберт Брюс Финдлер. Проведите исследование: об эффективности облегченной механизации. ПОПЛ, 2012.

[2] Дэниел Джексон. Alloy: облегченная нотация для моделирования объектов. TOSEM, 2002.

[3] Грег Деннис, Феликс Чанг, Даниэль Джексон. Модульная проверка кода с помощью SAT. ISSTA, 2006

[4] Система формального доказательства Coq

[5] Формальные рассуждения о программах. Адам Чипала, 2016

[6] Леон автоматизированная система для проверки, восстановления и синтеза функциональных программ Scala

Используя наш сайт, вы подтверждаете, что прочитали и поняли нашу Политику в отношении файлов cookie и Политику конфиденциальности.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.