Проверка линейного поиска с помощью Frama-C

Я снова озадачен простым упражнением по проверке, на этот раз во Frama-C (Sodium) с использованием плагина WP, поскольку я не смог заставить Джесси работать на рабочих станциях uni (в процессе установки администратором/командой .) Я читал «ACSL на примере» и руководство. Хотя я думаю, что этот пример достаточно прост, чтобы разобраться очень быстро. После использования Dafny и Whiley для проверки того же алгоритма, возможно, мой алгоритм стал немного испорченным.

#include <stdio.h>
// A linear search over a sorted array looking for a given element.

/*@ requires len > 0;
  @ requires \valid( ls+ ( 0..(len - 1) ) );
  @ requires \forall size_t k; 0 <= k < (len - 1) ==> ls[k] <= ls[k + 1];
  @ assigns \nothing;
  @ behavior found:
  @   assumes \exists size_t k; 0 <= k < len && ls[k] == item;
  @   ensures \result >= 0;
  @ behavior nfound:
  @   assumes \forall size_t k; 0 <= k < len ==> ls[k] != item;
  @   ensures \result == -1;
  @ complete behaviors found, nfound;
  @ disjoint behaviors found, nfound;
  */
int search( int ls[], const size_t len, int item )
{
  size_t i = 0;

  /*@ loop invariant 0 <= i <= len;
    @ loop invariant \forall size_t k; 0 <= k < i ==> ls[k] != item;
    @ loop assigns i;
    @ loop variant len - i;
    */
  while ( i < len )
  {
    if ( ls[i] == item )
      return i;
    ++i;
  }
  return -1;
}

int main()
{
  int src[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };
  if ( search( src, 10, 5 ) >= 0 ) printf( "found item" );
  else printf( "no item found" );
}

и вывод, который я получаю при попытке проверить это:

$ frama-c -pp-annot -wp -wp-rte -wp-timeout 100 search.c    
[kernel] Parsing FRAMAC_SHARE/libc/__fc_builtin_for_normalization.i (no preprocessing)
[kernel] Parsing search.c (with preprocessing)
/tmp/ppannot97a491.c:1:0: warning: "__STDC_VERSION__" redefined
 #define __STDC_VERSION__ 201112L
 ^
<built-in>: note: this is the location of the previous definition
/tmp/ppannot97a491.c:2:0: warning: "__STDC_UTF_16__" redefined
 #define __STDC_UTF_16__ 1
 ^
<built-in>: note: this is the location of the previous definition
/tmp/ppannot97a491.c:3:0: warning: "__STDC_UTF_32__" redefined
 #define __STDC_UTF_32__ 1
 ^
<built-in>: note: this is the location of the previous definition
[wp] Running WP plugin...
[wp] Collecting axiomatic usage
[rte] annotating function main
[rte] annotating function search
[wp] 20 goals scheduled
[wp] [Qed] Goal typed_main_call_search_pre : Valid
[wp] [Qed] Goal typed_main_call_search_pre_2 : Valid
[wp] [Alt-Ergo] Goal typed_search_complete_found_nfound : Valid (10ms) (19)
[wp] [Alt-Ergo] Goal typed_search_loop_inv_preserved : Valid (17ms) (21)
[wp] [Alt-Ergo] Goal typed_search_disjoint_found_nfound : Valid (13ms) (19)
[wp] [Qed] Goal typed_search_loop_inv_established : Valid
[wp] [Qed] Goal typed_search_loop_inv_2_established : Valid
[wp] [Alt-Ergo] Goal typed_main_call_search_pre_3 : Valid (383ms) (93)
[wp] [Alt-Ergo] Goal typed_search_loop_inv_2_preserved : Valid (17ms) (33)
[wp] [Qed] Goal typed_search_loop_assign : Valid
[wp] [Alt-Ergo] Goal typed_search_assert_rte_mem_access : Valid (50ms) (89)
[wp] [Alt-Ergo] Goal typed_search_assert_rte_unsigned_overflow : Valid (13ms) (30)
[wp] [Qed] Goal typed_search_assign_part1 : Valid
[wp] [Qed] Goal typed_search_assign_part2 : Valid
[wp] [Qed] Goal typed_search_assign_part3 : Valid
[wp] [Qed] Goal typed_search_assign_part4 : Valid
[wp] [Qed] Goal typed_search_loop_term_decrease : Valid (3ms)
[wp] [Qed] Goal typed_search_loop_term_positive : Valid
[wp] [Alt-Ergo] Goal typed_search_nfound_post : Valid (17ms) (33)
[wp] [Alt-Ergo] Goal typed_search_found_post : Unknown (54.3s)
[wp] Proved goals:   19 / 20
     Qed:            11  (3ms-3ms)
     Alt-Ergo:        8  (10ms-383ms) (93) (unknown: 1)

verification frama-c
person vivichrist    schedule 06.01.2016    source источник

Ответы (1)


arrow_upward
5
arrow_downward

Это озадачило меня на некоторое время, но после попытки доказательства Coq я понял, что причина, по которой вы не можете доказать поведение found, просто в том, что... оно неправильно. А именно, для len > INT_MAX и item, которые не находятся в INT_MAX первых ячейках массива, но появляются где-то позже, результат, рассматриваемый как int, будет отрицательным.

Ну, технически это определяется реализацией, как указано в C99, 6.3.1.3§3:

В противном случае новый тип является знаковым и значение не может быть представлено в нем; либо результат определяется реализацией, либо выдается сигнал, определяемый реализацией.

Если вы добавите параметр -warn-signed-downcast в свою командную строку, вы увидите новое утверждение, сгенерированное RTE, которое не доказано:

     /*@ assert rte: signed_downcast: i ≤ 2147483647; */

Затем доказывается постусловие поведения found при условии, что указанное утверждение верно.

person Virgile    schedule 06.01.2016
comment
Да, это правда, но это было то, с чем другие инструменты на самом деле не сталкивались из-за очень равномерного использования «int» повсюду. в основном C — самая сумасшедшая банка червей в истории программирования (преувеличиваю). Я должен был просто придерживаться Уилли и Дафни. Рад за просветление. Может быть, когда-нибудь мне понравится Frama-C. - person vivichrist; 06.01.2016
comment
на самом деле Вилли и Дафни обходят эту проблему стороной, но повсюду используют неограниченные целые числа. - person vivichrist; 03.02.2016