Apla中泛型约束机制研究

来源：软件学报杂志2015年第6期北京时间：

作者：左正康,薛锦云

单位：左正康，中国科学院 软件研究所 计算机科学国家重点实验室, 北京 100190;江西省高性能计算技术重点实验室(江西师范大学), 江西 南昌 330022;中国科学院大学, 北京 10004911,薛锦云，中国科学院 软件研究所 计算机科学国家重点实验室, 北京 100190;江西省高性能计算技术重点实验室(江西师范大学), 江西 南昌 33002202

摘要：泛型程序设计可大幅提高程序的可重用性、可靠性和开发效率.泛型约束机制是对泛型参数进行形式描述,并对其合法性进行检测及验证,从而保证泛型程序的可靠性和安全性.分析总结多种主流语言的泛型约束特性,存在难以描述及验证基于动态语义的复杂约束需求问题,与完整实现GP尚有距离;以抽象程序设计语言Apla为宿主语言,提出了基于代数结构及公理语义的泛型约束方法,给出了基本数据类型、自定义抽象数据类型和子程序的3类泛型约束机制,拓展了泛型程序设计约束的应用范围.同时,支持静态语法和动态语义层约束,提高了泛型约束的精确度;借助Isabelle定理证明器,设计了泛型约束匹配检测和验证算法;进一步设计了泛型约束机制在PAR平台的实现方案及其系统原型.实验部分给出了该泛型约束机制描述、检测及验证一系列复杂泛型约束问题的全过程,自动生成的C++模板程序的可靠性和安全性得到显著提高.

关键词：泛型约束机制;Apla语言;代数结构;动态语义约束;安全性

基金资助：国家自然科学基金(61462039, 61020106009, 61363012, 61363013); 江西省自然科学基金(20142BAB217023, 20142BAB217026, 20142BAB207026); 江西省教育厅科技项目(GJJ14268)