[论文解读] A Comparison of NOOP to Structural Domain-Theoretic Models of Object-Oriented Programming.

Moez A. AbdelGawad|arXiv (Cornell University)|Mar 29, 2016

Advanced Software Engineering Methodologies被引用 3

一句话总结

本文对 NOOP（一种名义类型化的面向对象编程领域理论模型）与 Cardelli 和 Cook 的结构化模型进行了形式化比较。该研究提供了面向对象编程中名义类型系统与结构类型系统之间关系的精确数学描述，阐明了名义类型如何通过显式的基于名称的类型区分，丰富了结构化模型。

ABSTRACT

Mainstream object-oriented programming languages such as Java, C#, C++ and Scala are all almost entirely nominally-typed. NOOP is a recently developed domain-theoretic model of OOP that was designed to include full nominal information found in nominally-typed OOP. This paper compares NOOP to the most widely known domain-theoretic models of OOP, namely, the models developed by Cardelli and Cook, which were structurally-typed models. Leveraging the development of NOOP, the comparison presented in this paper provides a clear and precise mathematical account for the relation between nominal and structural OO type systems.

研究动机与目标

• 对名义类型化与结构类型化面向对象类型系统之间的差异进行形式化分析。
• 研究 NOOP（面向对象编程的领域理论模型）如何整合完整的名义类型信息。
• 建立一个严谨的数学框架，用于比较面向对象编程中的名义类型系统与结构类型系统。
• 阐明主流结构化模型（Cardelli 和 Cook）与新兴的名义模型（NOOP）之间的概念与形式关系。

提出的方法

• 开发 NOOP 作为面向对象编程的领域理论模型，显式编码名义类型信息。
• 将 Cardelli 和 Cook 的结构化模型形式化为比较的基准参考点。
• 使用领域理论对名义与结构化环境中的对象类型、继承与子类型关系进行建模。
• 通过范畴论与序理论构造，建立名义类型系统与结构类型系统之间的数学对应关系。
• 分析两种模型中的子类型关系，突出名义类型对类型安全与表达能力的影响。
• 证明 NOOP 通过增加基于名称的类型区分，在不牺牲领域理论优雅性的情况下扩展了结构化模型。

实验结果

研究问题

• RQ1 名义类型化的领域理论面向对象模型（如 NOOP）与结构化类型模型在形式上如何不同？
• RQ2 面向对象类型系统中，名义子类型与结构子类型之间的精确数学关系是什么？
• RQ3 领域理论模型能否在保持 OOP 的结构特性的同时，完全整合名义类型？
• RQ4 名义类型对领域理论模型中类型安全与表达能力有何影响？

主要发现

• NOOP 成功地将完整的名义类型整合进领域理论框架，实现了显式的基于名称的类型区分。
• 本文确立了名义类型在表达能力上超越纯粹结构化模型的可能性。
• 比较结果表明，结构化模型（Cardelli 和 Cook）被包含在 NOOP 支持的更广泛模型类别之中。
• NOOP 中的名义类型允许更精确的子类型关系，特别是在涉及类身份与继承的场景中。
• 数学框架表明，名义类型与结构类型系统并非互斥，而是可通过形式嵌入建立关联。
• NOOP 为在领域理论框架内推理 Java 和 C# 等真实世界面向对象语言提供了基础。