A logical framework with dependently typed records

this paper we propose an extension of Martin-Lof's logical framework [23, 19] with dependently typed records, and present the semantic fou;7 tion and the typechecking algorithm of ou r system. Some of the work is formally checked in Coq [7

Des types aux assertions logiques : preuve automatique ou assistée de propriétés sur les programmes fonctionnels.

This work studies two approaches to improve the safety of computer programs using static analysis.The first one is typing which guarantees that the evaluation of program cannot fail. The functionallanguage ML has a very rich type system and also an algorithm that infers automatically the types.We focus on its adaptation to generalized algebraic data types (GADTs). In this setting, efficientcomputation of a most general type is impossible. We propose a stratification of the language thatretain the usual characteristics of the ML fragment and make explicit the use of GADTs. The re-sulting language, MLGX, entails a burden on the programmer who must annotate its programs toomuch. A second stratum, MLGI, offers a mechanism to infer locally, in a predictable and efficient way,incomplete yet, most of the type annotations. The first part concludes on an illustration of the expres-siveness of GADTs to encode the invariants of pushdown automata used in LR parsing. The secondapproach augments the language with logic assertions that enables arbitrarily complex specificationsto be expressed. We check the compliance of the program semantics with respect to these specifica-tions thanks to a method called Hoare logic and thanks to semi-automatic computer-based proofs.The design choices permit to handle first-class functions. They are directed by an implementationwhich is illustrated by the certification of a module of trees that denote finite sets.Cette thèse étudie deux approches fondées sur l’analyse statique pour augmenter la sûreté defonctionnement et la correction des programmes informatiques.La première approche est le typage qui permet de prouver automatiquement qu’un programmes’évalue sans échouer. Le langage fonctionnel ML possède un système de type très riche et un algorithmeeffectuant une synthèse automatique de ces types. On s’intéresse à l’adaptation de cet algorithme auxtypes algébriques généralisés (GADT), une forme restreinte des inductifs de Coq, qui ont été introduitspar Hongwei Xi en 2003.Dans ce cadre, le calcul efficace d’un type plus général est impossible. On propose une stratificationqui maintient les caractéristiques habituelles sur le fragment ML et qui isole le traitement des GADTen explicitant leur utilisation. Le langage obtenu, MLGX, nécessite des annotations de type qui alour-dissent les programmes. Une seconde strate, MLGI, offre au programmeur un mécanisme de synthèselocale, prédictible et efficace bien qu’incomplet, de la plupart de ces annotations. La première parties’achève avec une démonstration de l’expressivité des GADT pour coder les invariants des automatesà pile utilisés par l’analyse syntaxique LR.La seconde approche augmente le langage de programmation par des assertions logiques permettantd’exprimer des spécifications de complexité arbitraire dans la logique d’ordre supérieur polymorphi-quement typée. On vérifie statiquement la conformité de la sémantique du programme vis-à-vis de cesspécifications à l’aide d’une technique appelée logique de Hoare qui consiste à engendrer un ensembled’obligations de preuves à partir d’un programme annoté. Une fois ces obligations de preuve traitées,si un programme est utilisé correctement et si il renvoie une valeur alors il est certain que celle-ci estcorrecte.Habituellement, cette technique est employée sur les langages impératifs. Avec un langage fonc-tionnel pur, les problèmes liés à l’état de la mémoire d’évanouissent tandis que l’ordre supérieur etle polymorphisme en posent de nouveaux. Nos choix de conceptions cherchent à maximiser les op-portunités d’utilisation de prouveurs automatiques en traduisant minutieusement les objets d’ordresupérieur en objets du premier ordre. Une implantation prototype du système en fournit une illustra-tion dans la preuve presque totalement automatique d’un module CAML d’arbres équilibrés dénotantdes ensembles finis

IOS Press A Logical Framework with Dependently Typed Records ∗

Our long term goal is a system to formally represent complex structured mathematical objects, and proofs and computation on such objects; e.g. a foundational computer algebra system. Our approach is informe