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Semântica de Java

Towards na Operational Semantics and Proof of Type Soundness for Java

Sophia Drossopoulou e Susan Eisenbach

Imperial College

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Introdução Por que uma semântica para Java?

Introdução de características novas Combinação de características Semântica de uma linguagem de programação real Qualquer questão pode ser respondida pelo LRM.

No entanto... Algumas regras são mais restritivas do que o

necessário A justificativa para algumas decisões de projeto

não é obvia

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Subconjunto Considerado Tipos primitivos Classes e herança Variáveis e métodos de instância Interfaces “Dynamic binding” Criação de objetos Arrays Exceções

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Abordagem Programas em Java usam informações de tipo em tempo de

execução Invocação de método: attr.meth Compilação

Três passos Resolução de “overloading”

Execução Cinco passos Resolução de “dynamic binding”

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Abordagem Compilação

Primeiro passo Identificação da classe ou interface a ser pesquisada Tipo declarado de attr

Segundo passo: determinação da assinatura de meth Localização dos métodos aplicáveis e acessíveis O mais específico é escolhido

Terceiro passo Verificação da adequabilidade do método Associação de informações colhidas durante a compilação

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Abordagem Execução: cinco passos

Primeiro passo Determinação da referência alvo Valor da expressão attr

Segundo passo: avaliação de argumentos Terceiro passo: verificação de que tudo continua

consistente em tempo de ligação Quarto passo

Determinação do método a ser invocado “Dynamic method lookup”

Quinto passo: execução propriamente dita

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Um Exemplo class Phil { class FrPhil extends Phil {

Truth like; Food like;

Phil think(Phil y){ ... } Phil think(Phil y){like = oyster; ...}

Book think(FrPhil y) { ...} }

}

Phil aPhil; FrPhil pascal = new FrPhil;

... aPhil.like

... aPhil.think(pascal) ... aPhil.think(aPhil)

... pascal.like

... pascal.think(pascal) ... pascal.think(aPhil)

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Abordagem

Definição de três linguagens

Javas : subconjunto de Java

Javase : enriquecimento da linguagem com informação

de tempo de compilação

Javar : linguagem contendo os termos de tempo de

execução

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Abordagem Semântica operacional

Relação de transição ternária

Configurações, programas, configurações Configuração

Tuplas de termos-Javar e estados Termos: parte do programa original que ainda precisa ser

executado Estado: mapeamento

Endereços para objetos Variáveis para valores primitivos ou endereços

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Javas

Sintaxe

Definição da sintaxe

Subconjunto de Java

página 6

Relação de subclasse derivada do programa: página 6

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Javas

Ambiente Definição: página 7

Hierarquias de interface e classe e informações de tipo Relacionados com programas mais a frente

Um ambiente determina várias relações e informações Página 8

Relação de subclasse Relação de subinterface Relação de implementação entre uma classe e uma

interface

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Javas

Página 9: tipos de variáveis e de métodos válidos

Página 10: Relação de “widening” (subtipo)

Ambientes e declarações bem-formadas: página 13

Restrições de Java sobre declarações

|- ‘ : ‘ é bem formado sob

Relações de subclasse e subinterface de ‘ são

acíclicas

Declarações de ‘ são bem-formadas

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Javase

Incorpora informações de tempo de compilação

Sintaxe: página 16

Tradução de Javas para Javase

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Javas

Tipos e Tradução Regras de tipo

Fase de verificação de tipos de um compilador Termos

|- t : T Programas

|- p (formação) |- p (formação e completude)

TraduçãoC{( , t)} = t’

Páginas 18, 20 e 21

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Javase

Tipos

Necessários apenas para prova da consistência do sistema de tipos

Quatro casos a considerar: página 23

Um termo Javase resultante de um termo Javas

bem-tipado é bem-tipado também e tem o mesmo tipo

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Javar

Incorpora termos que surgem em tempo de execução

Endereços

Null

Comandos como expressões

Sintaxe: página 25

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Javar

Tipos

Necessários apenas para prova da consistência do

sistema de tipo

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Semântica Operacional

Estrutura geral: página 26

Definições: páginas 28-32