Original title: Abstrakce dynamických datových struktur s využitím šablon
Translated title: Template-Based Synthesis of Heap Abstractions
Authors: Malík, Viktor ; Hruška, Martin (referee) ; Vojnar, Tomáš (advisor)
Document type: Master’s theses
Year: 2017
Language: eng
Publisher: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta informačních technologií
Abstract: [eng] [cze]
Cieľom tejto práce je návrh analýzy tvaru haldy vhodnej pre potreby analyzátora 2LS. 2LS je nástroj pre analýzu C programov založený na automatickom odvodzovaní invariantov s použitím SMT solvera. Navrhované riešenie obsahuje spôsob reprezentácie tvaru programovej haldy pomocou logických formulí nad teóriou bitových vektorov. Tie sú následne využité v SMT solveri pre predikátovú logiku prvého rádu na odvodenie invariantov cyklov a súhrnov jednotlivých funkcií analyzovaného programu. Náš prístup je založený na ukazateľových prístupových cestách, ktoré vyjadrujú dosiahnuteľnosť objektov na halde z ukazateľových premenných. Informácie získané z analýzy môžu byť využité na dokázanie rôznych vlastností programu súvisiacich s prácou s dynamickýcmi dátovými štruktúrami. Riešenie bolo implementované v rámci nástroja 2LS. S jeho použitím došlo k výraznému zlepšeniu schopnosti 2LS analyzovať programy pracujúce s ukazateľmi a dynamickými dátovými štruktúrami. Toto je demonštrované na sade experimentov prevzatých zo známej medzinárodnej súťaže vo verifikácii programov SV-COMP a iných experimentoch. The goal of this work is to propose a shape analysis suitable for the context of the 2LS analyser. 2LS is a program analysis framework for C programs which is based on automatic invariant inference using an SMT solver. The proposed solution includes a way how the shape of a program heap can be described using logical formulae over bit-vectors and how a first-order SMT solver can be used to infer loop invariants and function summaries for each function of the analysed program. Our approach is based on pointer access paths that describe the shape of the heap by expressing the reachability of heap objects from pointer-typed program variables. The information obtained from the analysis can be used to prove various properties of programs manipulating dynamic data structures, mainly linked lists. The solution has been implemented in the 2LS framework and it brought a significant improvement in terms of the capabilities of 2LS in analysing heap-manipulating programs. This is demonstrated on benchmarks taken from the well-known International Competition on Software Verification (SV-COMP) as well as other benchmarks.
Keywords: 2LS; abstraktná interpretácia; analýza programov; analýza tvaru haldy; analýza založená na šablónach; dynamické dátové štruktúry; formálna verifikácia; odvodzovanie invariantov; prístupové cesty na halde; SSA forma; súhrny funkcií; zreťazené zoznamy; 2LS; abstract interpretation; dynamic data structures; formal verification; function summaries; invariant inference; linked lists; pointer access paths; program analysis; shape analysis; SSA form; template-based analysis

Institution: Brno University of Technology (web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library.
Original record: http://hdl.handle.net/11012/69588

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-573169


The record appears in these collections:
Universities and colleges > Public universities > Brno University of Technology
Academic theses (ETDs) > Master’s theses