【问题标题】:what's the difference between lean, f*, and dafny?精益、f* 和 dafny 有什么区别?
【发布时间】:2018-02-11 03:35:15
【问题描述】:

他们来自微软,看起来像是证明助手?除了语法上的差异之外,还有哪些实际方面使它们彼此不同(比如自动化能力、表达能力等)?我是形式验证的新手。

编辑:我不是问哪个更好,我只是对这些工具提供的不同功能之间的技术比较感兴趣。我正在寻找类似this

【问题讨论】:

  • 我认为他们都使用略有不同的策略和建模技术来证明程序属性。也不确定具体的区别。我知道 f* 正试图成为一种具有依赖类型的实用通用编程语言。因此,程序员可以使用更强大的打字规则来高效地编写程序。

标签: dafny lean fstar


【解决方案1】:

每个工具都有独特的设计,并且受到具有不同目标和理念的不同人的影响和影响,但作者都是朋友,并且多年来一直坐在几个办公室里。

Rustan Leino 将 Dafny 设计为他之前构建的许多系统的继承者,包括 ESC Java 和 Spec#。

Dafny 基于类似于 Java 或 C# 的命令式语言,能够编写 Hoare 逻辑风格的状态不变量,这允许语言的用户验证有关使用可变状态、循环、数组等的方法和对象的属性在。 Dafny 的核心理论是自定义程序逻辑,主要由 Rustan 和少数合作者设计。 Dafny 通过将其生成的验证条件编译成中间验证语言 Boogie 来释放验证条件,而 Boogie 又将它们编译成查询,然后传递给 Z3 或 CVC4 等 SMT 求解器进行释放。

Dafny 的设计目标是让人感觉与用户熟悉的命令式面向对象语言非常相似,这些语言增加了验证程序的能力。

F* 是基于 Nikhil Swamy 及其合作者设计的一种新类型理论,它最初是一种类似于 ML 的编程语言,添加了以 Dafny 风格推出的细化类型,但在过去的几年中已经有了很大的发展由于大量外部添加,以及来自 Dafny、Lean、LiquidHaskell 等的影响,这些年。

F*'s 还将其验证条件转换为像 Dafny 这样的 SMT 求解器,但不使用像 Boogie 这样的中间验证语言。 F* 最近获得了使用深受精益策略语言影响的策略的能力。

F* 对 Dafny 和其他细化类型等工具的主要创新是使用 Dijkstra Monads 来描述代码的“效果”,让效果设计师可以控制生成的验证条件。 DM 允许用户进行不同层次的推理,例如 Pure 效果中的代码不能使用状态,或者抛出异常,用户可以忽略他们不使用的有效功能。

精益的设计深受 Coq 和其他内涵类型理论的影响,并且与它们更相似,精益的目标是通过将自动化 (SMT) 世界的技术引入到类型论世界。它具有非常强大的元编程能力,并且越来越自动化。精益不需要 SMT 求解器,并以针对精益类型理论的专门方式重新实现了许多核心程序。

您可以将 F* 和 Lean 视为覆盖相似的空间,但强调不同的到达方式。

如果没有澄清,我很乐意详细说明。

资料来源:Lean 的核心开发人员、F* 的开发人员,以及 Dafny 的用户和贡献者,在 MSR 工作了大约 7 个月,并且个人认识所有工具作者。

【讨论】:

  • 一个团队reported 花了几个月的时间在 F* 中实现一个双链表,但在 Dafny 中只用了 3 个小时。它们都使用垃圾回收,那么 F* 的限制因素是什么?
  • F* 和 Dafny 鼓励不同的编程模式,Dafny 针对 Java 风格代码的编写和推理进行了优化,而 F* 旨在编写和推理 ML 风格的代码,并提供了推理的灵活性模型。通常某些数据结构很容易用一种语言编写,而另一种语言则不然。在这种情况下,与效果单子相比,隐式推理可能会有所帮助。
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