¿Hay algún sistema de verificación formal anotado para lenguajes de programación puramente funcionales?

ACSL (Ansi C Specification Language), es una especificación para el código C, anotada con comentarios especiales, que permite verificar formalmente el código C.

No lo he investigado , pero imagino que los métodos formales utilizados en los verificadores ACSL serían similares a Hoare Logic. Sin embargo, para los lenguajes funcionales puros, como Haskell, no puedo imaginar qué tipo de formalismo se usaría para la verificación formal.

¿Alguien ha hecho algo similar a ACSL , pero para un lenguaje funcional puro? De no ser así, ¿se ha realizado alguna investigación sobre la verificación formal de estilo con anotaciones de especificación para lenguajes funcionales?

Sé que hay una escritura dependiente, que son compatibles con muchos idiomas (Agda, Idris, etc.), pero en Haskell la escritura dependiente es difícil sin hacer algún tipo de hechicería (¿ilegible?). Con eso en mente, y dado que Haskell tiene un soporte de biblioteca mucho mejor que Agda e Idris, creo que tal sistema para la verificación formal funcional podría ser útil, pero no sé si se ha realizado una investigación sobre esto o no.

Honda y Yoshida

• Una lógica de programa de composición para funciones polimórficas de orden superior

(probablemente) fue pionero en la lógica de Hoare para lenguajes puramente funcionales. Este trabajo se basa en la lógica de Hennessy-Milner y la codificación de funciones de Milner en procesos, como se describe aquí:

• De la lógica del proceso a la lógica del programa

El trabajo de Régis-Gianas et al mencionado en otra respuesta es similar al primer trabajo anterior de Honda / Yoshida. Esto se ha extendido a lenguajes efectivos de estilo ML:

• Una lógica de programa observacionalmente completa para funciones imperativas de orden superior

• Un análisis lógico de alias en funciones imperativas de orden superior

• Razonamiento lógico para funciones de orden superior con estado local

• Lógicas de programa para control secuencial de orden superior

• Lógicas de programa para metaprogramación homogénea

Las lógicas mencionadas son lo que se llama observacionalmente completo, lo que significa que la semántica operativa y la lógica coinciden. Arthur Charguéraud utilizó esta completa para su trabajo en la verificación de programas funcionales al estilo Hoare en Coq.

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Parece haber una estrecha correspondencia entre los tipos de refinamiento y las anotaciones de tipo ACSL.

Finalmente, solo puedo sugerir que eche un vistazo más de cerca a Agda e Idris, ya que pueden compilar a Haskell, y tienen como objetivo proporcionar al usuario un lenguaje de programación utilizable (especialmente Idris). Sospecho que es posible integrar las bibliotecas de Haskell en el código Idris sin demasiados problemas.

Véase también el trabajo de tesis doctoral de Yann Régis-Gianas con François Pottier: una lógica de Hoare para los programas funcionales de llamada por valor (MPC'08) . Este trabajo se extendió para cubrir los efectos secundarios habituales de ML por Johannes Kanig y Jean-Cristophe Filliatre en 2009: Who: A Verifier for Effective Higher-Order Order Programs .

Hay un artículo en ICFP de este año , tipos de refinamiento para Haskell . El documento trata de la verificación de terminación en lugar de la lógica completa de Hoare, pero es de esperar que sea un comienzo en esta dirección.

La sección de trabajo relacionada en ese documento contiene algunos indicadores, como Xu, Peyton-Jones y la comprobación estática del contrato de Claessen para Haskell , y Sonnex, Drossopoulou y Zeno y Vytiniotis de Eisenbach, Peyton-Jones, Claessen y Halo de Rosen .

Nuestro trabajo en la verificación suave de contratos está relacionado, en OOPSLA 2012 e ICFP 2014 , le permite escribir contratos, que son muy parecidos a las especificaciones de ACSL, y luego verificarlos estáticamente o usarlos una verificación dinámica en tiempo de ejecución.