Застосування солверів z3 в системі верифікації python–програм

Abstract

У роботі описана остання версія системи верифікації програм VerPro на мові Python. Для перевірки тотожної істин- ності умов верифікації вона доповнена застосуванням засобів популярної системи Z3 доведення теорем. Метою стат- ті є опис нових можливостей системи VerPro, які їй надали солвери Z3. Наукова новизна. Система VerPro є сучасною системою верифікації анотованих Python–програм, яка генерує умови коректності методом символьного виконання. VerPro надає користувачу сучасний діалоговий графічний віконний інтерфейс, побудований з використанням бібліотеки PyQt5. Спрощення цих умов базується на еквівалентних перетвореннях, які реалізує бібліотека ExprLib. ExprLib – це наша власна бібліотека, яка побудована на мові Python і не має інших залежностей. Бібліотека перетворює вирази у внутрішнє представлення, побудоване на базі класів мови Python. Реалізовані в системі VerPro еквівалентні перетворення часто можуть самі встановити тотожну істинність умов верифікації. Якщо ні, тоді такі умови VerPro передає системі до- ведення теорем Z3, яка або встановлює їх тотожню істинність, або будує контрприклад для гіпотези про тотожню істинність такої умови. Наявність контрприкладу свідчить про те, що анотація невірно описує функціональні власти- вості програми. Аналізуючи знайдений системою контрприклад, користувач може знайти причину некоректності і ви- правити програму і/або її анотацію. Система Z3 підключається до VerPro через програмний інтерфейс Z3py. Висновок. Ідея побудови контрприкладів в системах верифікації програм реалізована вперше. Cистема доведення теорем Z3 раніше в таких системах не застосовувалася. Система VerPro надає приклад вдалого використання сучасної системи доведення теорем не лише для встановлення коректності анотованої програми, але й для пошуку рішення при невдалій верифікації. Дальший розвиток системи передбачає типізацію значень символьних параметрів та побудову інваріантів.