[논문 리뷰] A decorated proof system for exceptions

Jean‐Guillaume Dumas, Dominique Duval외 1명|arXiv (Cornell University)|2013. 09. 27.

Logic, programming, and type systems참고 문헌 5인용 수 1

한 줄 요약

이 논문은 객체 지향 언어에서의 예외를 위한 장식된 증명 체계를 제안하며, 효과 시스템과 유사한 문법적 특성과 전용 방정식을 결합하여 효과에 의존하는 추론과 일반적인 추론을 분리한다. 이는 전역 상태와 예외 효과 사이의 이중성에 기반하여 타당성을 확보하며, 이중화된 일반 증명과 제어 흐름 봉인을 위한 예외 전용 규칙을 통해 모듈러 검증을 가능하게 한다.

ABSTRACT

In this paper, we first provide a careful description of the denotational semantics of exceptions in an object-oriented setting. Then we define a proof system for exceptions which is sound with respect to this denotational semantics. Our proof system is close to the syntax, as in effect systems, in the sense that the exceptions do not appear explicitly in the type of expressions which may raise them, much like compiler qualifiers or specifiers. But our system also involves different kind of equations, in order to separate the verification of properties that are true only up to effects from the verification of generic properties. Thanks to a duality between the global state effect and the core part of the exception effect, the proofs are in two parts: the first part is generic and can be directly dualized from the proofs on global states, while the second part uses specific rules. These specific rules are related to the encapsulation of the core part into some control for the conditional raising and handling of exceptions.

연구 동기 및 목표

• 객체 지향 환경에서 예외의 의미론적 의미를 공식적으로 정의하는 것.
• 이 의미론과 일치하는 타당한 증명 체계를 설계하여 표현식 타입에 명시적인 예외 타입을 포함하지 않는 것.
• 일반적 성질과 예외에 의존하는 성질의 추론을 별도의 방정식 유형을 통해 분리하는 것.
• 전역 상태와 예외 효과 사이의 이중성을 활용하여 일반 증명 구조를 재사용하는 것.
• 예외 발생과 처리를 위한 제어 흐름을 봉인하는 예외 전용 규칙을 제공하는 것.

제안 방법

• 객체 지향 프로그램에서 예외의 행동을 정확히 캡처하는 예외에 대한 의미론적 의미를 정의하는 것.
• 표현식 타입에 예외를 내장하지 않고도 문법적으로 코드에 가까운 증명 체계를 구성하는 것. 이는 효과 시스템과 유사하다.
• 일반적 성질을 위한 하나, 효과 민감한 성질을 위한 하나의 두 종류의 방정식을 도입하는 것.
• 전역 상태와 예외 효과 사이의 이중성을 활용하여 상태 기반 추론에서 일반 증명을 직접 이중화하는 것.
• 예외 핵심 효과를 조건부 제어 흐름으로 봉인하는 특수 규칙을 개발하는 것.
• 정의된 의미론적 의미와 일치하도록 증명 체계를 설계하여 타당성을 확보하는 것.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 어떻게 객체 지향 환경에서 의미론적 의미를 사용하여 예외를 공식적으로 모델링할 수 있는가?
• RQ2 표현식 타입에 예외를 명시하지 않으면서도 코드에 가까운 문법을 갖는 예외 증명 체계를 설계할 수 있는가?
• RQ3 프로그램 행동에 대한 일반적 추론과 예외 효과에 의존하는 추론을 어떻게 분리할 수 있는가?
• RQ4 전역 상태와 예외 효과 사이에 존재하는 이중성은 증명 재사용을 어떻게 가능하게 하는가?
• RQ5 예외 제어 흐름(발생 및 처리)은 증명 체계 내에서 어떻게 공식적으로 봉인될 수 있는가?

주요 결과

• 정의된 객체 지향 프로그램에서의 예외 의미론과 일치하는 타당한 증명 체계이다.
• 표현식 타입에 명시적인 예외 타입을 포함하지 않으며, 문법적으로 효과 시스템과 유사하다.
• 두 종류의 방정식 유형을 사용함으로써 일반적 성질과 효과에 의존하는 성질 간의 명확한 분리를 가능하게 한다.
• 전역 상태와 예외 효과 사이의 이중성 덕분에 일반 증명을 상태 기반 증명에서 직접 이중화할 수 있다.
• 예외 전용 규칙은 증명 체계 내에서 예외 발생 및 처리를 위한 제어 흐름을 성공적으로 봉인한다.
• 예외 전용 추론을 일반 프로그램 행동에서 분리함으로써 모듈러 검증을 지원한다.