Thanks to the locality principle, separation logics support modular, scalable analysis of large codebases by relying on local axioms and frame rules to focus only on the heap fragments required for verification. However, depending on the direction (forward vs. backward) and sense of approximation (over vs. under) of the analysis, designing the corresponding proof systems can require some ingenuity. In his work on the calculational design of program logics, Patrick Cousot outlines a methodology for deriving proof systems directly from program semantics using abstract interpretation, covering both correctness and incorrectness analyses. Unfortunately, when applied to heap-manipulating programs, Cousot's calculational approach cannot handle the locality principle, because it does not provide a calculational way to derive frame rules and produces axioms that refer to the global heap. In this paper, we propose a general methodology for systematically deriving local axioms in which the locality principle is embedded by construction. For heap-manipulating primitives, we can derive the minimal required heap and the corresponding pre- and postconditions, complemented by universal frame rules without additional syntactic side conditions. Our method is parametric w.r.t. a set of semantic closure properties that are exploited to design local axioms; it can deal with different memory models; it favors the reuse of many inference rules across over- and under-approximation; and it produces logical systems capable of deriving a broader range of triples w.r.t. existing, cleverly designed, program logics for (in)correctness, ranging from Separation Logic and Incorrectness Separation Logic to Separation Sufficient Incorrectness Logic. Furthermore, we demonstrate the flexibility of our methodology by applying it to design a novel proof system for inferring necessary preconditions with separation logic.


翻译:由于局部性原则,分离逻辑通过依赖局部公理和框架规则,仅聚焦验证所需的堆片段,从而支持对大型代码库进行模块化、可扩展的分析。然而,根据分析的方向(前向 vs. 后向)和近似性质(超 vs. 欠),设计相应的证明系统可能需要一定的独创性。在关于程序逻辑演算化设计的著作中,Patrick Cousot 概述了一种利用抽象解释直接从程序语义推导证明系统的方法,涵盖了正确性与不正确性分析。遗憾的是,当应用于堆操作程序时,Cousot 的演算化方法无法处理局部性原则,因为它既不能提供推导框架规则的演算途径,又会产生引用全局堆的公理。本文提出了一种通用方法,用于系统化地推导嵌入了局部性原则的局部公理。对于堆操作原语,我们可推导出所需的最小堆及其对应的前置条件和后置条件,并辅以无需额外语法侧条件的通用框架规则。该方法以一组语义闭包性质为参数,这些性质被用于设计局部公理;它能处理不同的内存模型;有助于在超近似和欠近似分析中复用众多推理规则;并能生成推导范围更广的三元组的逻辑系统,其能力超越现有精巧设计的(不)正确性程序逻辑,涵盖从分离逻辑、不正确性分离逻辑到分离充分不正确性逻辑。此外,我们通过应用该方法设计一种基于分离逻辑推导必要前置条件的新型证明系统,展示了其灵活性。

0
下载
关闭预览

相关内容

【NTU博士论文】当深度学习遇上归纳逻辑程序设计
专知会员服务
24+阅读 · 2025年5月6日
【博士论文】分形计算系统
专知会员服务
37+阅读 · 2021年12月9日
自动结构变分推理,Automatic structured variational inference
专知会员服务
41+阅读 · 2020年2月10日
基于模型系统的系统设计
科技导报
10+阅读 · 2019年4月25日
语义分割如何「拉关系」?
计算机视觉life
11+阅读 · 2019年2月15日
开年重磅——周志华团队综述归纳逻辑程序设计
计算机研究与发展
10+阅读 · 2019年1月22日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
从点到线:逻辑回归到条件随机场
夕小瑶的卖萌屋
15+阅读 · 2017年7月22日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
24+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 6月9日
Arxiv
0+阅读 · 5月27日
VIP会员
最新内容
ICML 2026 | CFPO:用反事实策略优化提升多模态推理
专知会员服务
1+阅读 · 今天14:45
综述 | 世界动作模型:少做梦,多行动
专知会员服务
1+阅读 · 今天14:43
美以伊冲突:无人机与人工智能的运用
专知会员服务
3+阅读 · 今天14:31
《特种部队在透明战场中的生存力》最新报告
专知会员服务
2+阅读 · 今天14:11
《人工智能生成的零日漏洞:对未来作战的影响》
综述 | 3D场景图:开放挑战与未来方向
专知会员服务
8+阅读 · 6月22日
21世纪的无人机战争
专知会员服务
4+阅读 · 6月22日
《量子技术的军事任务技术适配与利用》
专知会员服务
5+阅读 · 6月22日
相关VIP内容
【NTU博士论文】当深度学习遇上归纳逻辑程序设计
专知会员服务
24+阅读 · 2025年5月6日
【博士论文】分形计算系统
专知会员服务
37+阅读 · 2021年12月9日
自动结构变分推理,Automatic structured variational inference
专知会员服务
41+阅读 · 2020年2月10日
相关资讯
基于模型系统的系统设计
科技导报
10+阅读 · 2019年4月25日
语义分割如何「拉关系」?
计算机视觉life
11+阅读 · 2019年2月15日
开年重磅——周志华团队综述归纳逻辑程序设计
计算机研究与发展
10+阅读 · 2019年1月22日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
从点到线:逻辑回归到条件随机场
夕小瑶的卖萌屋
15+阅读 · 2017年7月22日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
24+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员