Verification of Definite Iteration Over Arrays With a Loop Exit in C Programs

Abstract

This work represents the further development of the method for definite iteration verification [6]. It extends the mixed axiomatic semantics method [1] suggested for C-light program verification. This extension includes a verification method for definite iteration over unchangeable arrays with a loop exit in C-light programs. The method includes an inference rule for the iteration without invariants, which uses a special function that expresses loop body. This rule was implemented in verification conditions generator, which is the part of our C-light verification system. To prove generated verification conditions an induction is applied which is a challenge for SMT-solvers. At proof stage the SMTsolver Z3 is used in our verification system. To overcome mentioned difficulty a rewriting strategy for verification conditions is suggested. It allows to verify the definite iteration automatically using Z3. Also the paper describes the application of the theorem prover PVS for automatic proving of such verification conditions. An example, which illustrates the application of these methods, is considered.

Методы Комплексного Подхода К Автоматизации Дедуктивной Верификации Программ С Финитными Итерациями

“…Достовер ность и обоснованность результатов исследования обеспечивается фор мальными доказательствами, а также компьютерными экспериментами. Основные результаты работы докладывались на следующих научных кон ференциях и семинарах: международные научно-практические конферен ции PSI-2017 [5], PSI-2019 [7,31], TOOLS-2019 [11], SIBIRCON-2019 [10], TMPA-2015 [23,38], международные научно-исследовательские семинары PSSV-2017 [36], PSSV-2018 [30], PSSV-2019 [32], PSSV-2021 [1], всероссий ские конференции молодых ученых по математическому моделированию в 2015-2021 гг. [17, 18, 20-22, 24, 26], всероссийский онлайн-семинар ru STEP (записи доступны на видеоканале ИСИ СО РАН), научно-исследо вательские семинары ИСИ СО РАН, коллоквиумы ИСИ СО РАН.…”

The Automation of C Program Verification by Symbolic Method of Loop Invariants Elimination

“…Определение count_index дано в [8], приложение E. Данная функция возвращает пару: её первый компонент истинен тогда и только тогда, когда массив a содержит отрицательный элемент. В этом случае второй компонент содержит индекс такого элемента.…”

“…Мы рассматриваем циклы с определёнными ограничениями [14]. Мы расширяем наш метод смешанной аксиоматической семантики языка C-light [1] правилом для верификации таких циклов, основанным на операции замены [9,14]. С помощью этого правила порождаются условия корректности специального вида.…”

Методы Комплексного Подхода К Автоматизации Дедуктивной Верификации Программ С Финитными Итерациями

“…) [55]. Новейший стандарт C++20 [166] международные научно-практические конференции PSI-2017 [114], PSI-2019 [118], TOOLS-2019 [125], SIBIRCON-2019 [123], TMPA-2015 [18,167], международные семинары PSSV-2017 [145], PSSV-2018 [120], PSSV-2019 [127],…”

“…Положения, выносимые на защиту, описанные в работах c несколькими соавторами [4,24,25,106,[117][118][119][120][121][122][123][124][125][126][127][128][129][130][144][145][146][147][148], получены лично автором.…”