Erlang programok statikus elemzése és szeletelése

A funkcionális programozási nyelvek terjedésének velejárója, hogy felmerül az igény olyan eszközökre, amelyek a fejlesztési folyamatot támogatják. Ezek lehetnek futási idejű eszközök, vagy olyanok, melyek csupán a forráskód elemzésével kı́nálnak hasznos információkat a fejlesztők számára. Az Erlang ipari környezetben is gyakran használt funkcionális programozási nyelv. A RefactorErl egy statikus elemző és refaktoráló eszköz Erlanghoz, mely számos transzformációt biztosı́t a forráskód jelentésmegőrző átalakı́tására, másrészről kiterjedt statikus elemzőkészlettel segı́ti a fejlesztőket a mindennapos tevékenységükben. Kutatásomban olyan elemzési módszerekkel foglalkoztam, amelyek segı́tségével az Erlang programok forráskódjában rejlő összetett összefüggések nyerhetők ki. Ezek az eredmények pedig további magasabb szintű elemzések alapját képzik. Az ismertetett eredményeim a vezérlés és az Erlang folyamatok közötti kapcsolatok elemzéséhez kapcsolódnak. A dolgozatomban Erlang programok vezérlésfolyam-gráfját adtam meg, amely tartalmazza a programok végrehajtása során előálló lehetséges végrehajtási utakat. A gráfot a nyelv szintaktikus kategóriáihoz rendelt formális szabályok segı́tségével definiáltam, amelyek a nyelv szemantikájának megfelelően adják meg a vezérlésfolyam-gráf éleit. A vezérlésfolyam-gráf felhasználásra került további elemzésekhez is, mint például a párhuzamosı́tható komponensek azonosı́tása. A vezérlésfolyam-gráf, illetve a benne foglalt információk felhasználhatóak a forráskódban történő változások hatáselemzéséhez. A vezérlésfüggőségi gráf egy kompaktabb reprezentáció, amely a vezérlési utakban lévő szekvenciák eliminálásával már csak a kifejezések közötti közvetlen függőségeket tartalmazza. Megadtam Erlang programokra a vezérlésfüggőségi gráfot, amelyet adatfüggőségi információkkal egészı́tettem ki. Az ı́gy definiált Erlang függőségi gráf felhasználható gráf alapú statikus programszeleteléshez. A definiált infrastruktúrára épı́tve megadtam egy hatáselemzés alapú teszteset szelekciós módszert. A módszer azon tesztesetek halmazát adja meg, amelyek érintettek lehetnek a változtatás/transzformáció kapcsán. Azaz a változtatás hatása elterjedhet a tesztelt funkcionalitásba. Az elemzés nem csak a transzformációk hatásának elemzésére, hanem tetszőleges változás elemzésére is használható. Dolgozatomban bemutattam Erlang programok egy statikus kommunikációs modelljét. Megadtam azokat az algoritmusokat, melyek segı́tségével felderı́thetőek az elindı́tott Erlang folyamatok és a köztük aszinkron üzenetküldésekkel lebonyolı́tott kommunikáció. A modellbe felvettem olyan rejtett kommunikációs elemeket is, mint a közös osztott memóriának tekinthető Erlang Term Storage (ets) táblák használata. Megadtam azokat a statikus elemzési algoritmusokat, melyek felhasználásával kiegészı́thető a kommunikációs gráf speciális Erlang folyamatokkal (például generikus szerverek) és az interfészeiken keresztül történő rejtett kommunikációval. A kommunikációs gráf kiválóan használható a kódban rejlő összefüggések megjelenı́tésére, kódmegértés, konkurenciából fakadó hibakeresés támogatásához. Ugyanakkor felhasználható konkurens programok változásához köthető hatáselemzés pontosı́tásához is

Approximate Normalization for Gradual Dependent Types

Dependent types help programmers write highly reliable code. However, this reliability comes at a cost: it can be challenging to write new prototypes in (or migrate old code to) dependently-typed programming languages. Gradual typing makes static type disciplines more flexible, so an appropriate notion of gradual dependent types could fruitfully lower this cost. However, dependent types raise unique challenges for gradual typing. Dependent typechecking involves the execution of program code, but gradually-typed code can signal runtime type errors or diverge. These runtime errors threaten the soundness guarantees that make dependent types so attractive, while divergence spoils the type-driven programming experience. This paper presents GDTL, a gradual dependently-typed language that emphasizes pragmatic dependently-typed programming. GDTL fully embeds both an untyped and dependently-typed language, and allows for smooth transitions between the two. In addition to gradual types we introduce gradual terms , which allow the user to be imprecise in type indices and to omit proof terms; runtime checks ensure type safety . To account for nontermination and failure, we distinguish between compile-time normalization and run-time execution: compile-time normalization is approximate but total, while runtime execution is exact , but may fail or diverge. We prove that GDTL has decidable typechecking and satisfies all the expected properties of gradual languages. In particular, GDTL satisfies the static and dynamic gradual guarantees: reducing type precision preserves typedness, and altering type precision does not change program behavior outside of dynamic type failures. To prove these properties, we were led to establish a novel normalization gradual guarantee that captures the monotonicity of approximate normalization with respect to imprecision

Verified programming with explicit coercions

Type systems have proved to be a powerful means of specifying and proving important program invariants. In dependently typed programming languages types can depend on values and hence express arbitrarily complicated propositions and their machine checkable proofs. The type-based approach to program specification allows for the programmer to not only transcribe their intentions, but arranges for their direct involvement in the proving process, thus aiding the machine in its attempt to satisfy difficult obligations. In this thesis we develop a series of patterns for programming in a correct-by-construction style making use of constraints and coercions to prove properties within a dependently typed host. This allows for the development of a verified, kernel which can be built upon using the host system features. In particular this should allow for the development of “tactics” or semiautomated solvers invoked when coercing types all within a single language. The efficacy of this approach is given by the development of a system of expressions indexed by their, exposing a case analysis feature serving to generate value constraints. These constraints are directly reflected into the host allowing for their involvement in the type-checking process. A motivating use case of this design shows how a term’s semantic index information admits an exact, formalized cost analysis amenable to reasoning within the host. Finally we show how such a system is used to identify unreachable dead-code, trivially admitting the design and verification of an SSA style compiler with this optimization. We think such a design of explicitly proving the local correctness of type-transformations in the presence of accumulated constraints can form the basis of a flexible language in concert with a variety of trusted solver