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基于分离逻辑的程序验证研究综述
  • ISSN号:1000-9825
  • 期刊名称:《软件学报》
  • 时间:0
  • 分类:TP311[自动化与计算机技术—计算机软件与理论;自动化与计算机技术—计算机科学与技术]
  • 作者机构:深圳大学计算机与软件学院,广东深圳518060
  • 相关基金:国家自然科学基金(61373033,61502308,61672358);深圳市科技创新委员会基础研究项目(JCYJ201418193546117)
中文摘要:

自20世纪60年代以来,虽然有Floyd—Hoare逻辑的出现,但使用形式化工具对命令式程序的正确性和可靠性进行自动验证,一直被认为是极具挑战性、神圣不可及的工作.20世纪末,由于更多科研的投入,特别是微软、IBM等大型公司研发部门的大量人力、物力的投入,程序验证方面在21世纪初取得了不少进展,例如用于验证空客代码无运行时错误的ASTREE工具、用于Windows设备驱动里关于过程调用的协议验证的SLAM工具.但这些工具并没有考虑动态创建的堆(heap):ASTREE工具假设待验证代码没有动态创建的堆,也没有递归;SLAM假设待验证系统已经有了内存安全性.事实上,很多重要的程序,例如Linux内核、Apache、操作系统设备驱动程序等,都涉及到对动态创建堆的操作.如何对这类操作堆的程序(heap-manipulating programs)进行自动验证仍然是一个难题.2001年~2002年,分离逻辑(separation logic)提出后,其分离(separation)思想和相应的框(frame)规则使得局部推理(local reasoning)可以很好地应用到程序验证中.自2004年以来,基于分离逻辑对操作动态创建堆的程序进行自动验证方面的研究有了很大的进展,取得了很多令人瞩目的成果,例如SpaceInvader/Abductor,Slayer,HIP/SLEEK,CSL等工作.着重对这方面的部分重要工作进行阐述.

英文摘要:

Since 1960s, automated program verification has been considered as an extremely difficult topic in Computer Science, despite of the emergence of Floyd-Hoare logic. Since 1990s, with more efforts and resources devoted to this area, especially the contributions from industry communities including Microsoft Research and IBM Research Centre, there has been noticeable progress made in program verification early this century. Two typical examples include ASTREE, used to verify the absence of runtime errors in Airbus code, and SLAM, employed to verify protocol properties of procedural calls in device drivers by Microsoft. However, none of these tools considers heap. Specifically, ASTRI~E assumes no dynamic pointer allocation and no reeursion, while SLAM assumes memory safety. Many important programs/systems that exist nowadays, such as Linux, Apache, and device drivers, all make frequent use of heap. Automated verification of heap-manipulating programs remains a very challenging topic. The emergence of separation logic in 2001-2002 has shed some light into this area. With the key idea of separation and the elegant frame rule, local reasoning can now be readily employed in program verification. Since 2004, there have been a large body of research work dedicated to automated program verification via separation logic, e.g. SpaceInvader/Abductor, Slayer, HIP/SLEEK, CSL etc. This paper offers a survey on a number of important research work along this line.

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期刊信息
  • 《软件学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院软件研究所 中国计算机学会
  • 主编:赵琛
  • 地址:北京8718信箱中国科学院软件研究所
  • 邮编:100190
  • 邮箱:jos@iscas.ac.cn
  • 电话:010-62562563
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-9825
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2560/TP
  • 邮发代号:82-367
  • 获奖情况:
  • 2001年入选中国期刊方阵“双百期刊”,2000年荣获中国科学院优秀科技期刊一等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国数学评论(网络版),波兰哥白尼索引,德国数学文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:54609