38、Terminator的工作原理

Terminator的工作原理

1. 引言

Terminator是一款用于程序终止性分析的工具，它支持大型程序片段（超过20,000行代码），并结合了C语言特性，如任意嵌套循环、递归函数、指针别名、副作用和函数指针等。它是完全自动化的，无需提供任何注释或辅助证明论据。本文将详细介绍Terminator的内部运作机制，特别是它如何进行终止性分析。

2. Terminator的技术基础

2.1 谓词抽象

谓词抽象是一种将程序的状态空间映射到有限状态空间的技术。通过选择一组谓词，可以将程序的状态表示为这些谓词的真假组合。Terminator使用谓词抽象来简化程序的状态空间，从而提高终止性分析的效率。

2.2 下推模型检查

下推模型检查（Pushdown Model Checking）是一种用于分析具有递归结构的程序的技术。它将程序的状态空间表示为一个下推自动机（PDA），然后使用模型检查算法来验证该自动机的性质。Terminator利用下推模型检查来处理递归函数和嵌套循环。

2.3 反例引导的抽象精炼

反例引导的抽象精炼（Counterexample-Guided Abstraction Refinement, CEGAR）是一种迭代的抽象方法。当抽象模型无法验证某个性质时，工具会生成一个反例，并根据该反例逐步精炼抽象模型，直到能够验证该性质为止。Terminator使用CEGAR来逐步改进其抽象模型，以确保终止性分析的准确性。

3. Terminator的终止性分析过程

3.1 自动合成终止性论证

Terminator能够自动生成终止