15、软件验证与建模技术：VAlloy与符号测试生成的应用

软件验证与建模技术：VAlloy与符号测试生成的应用

1. 引言

在软件开发中，形式验证和测试是确保系统正确运行的两种重要方法。形式验证是证明系统的形式规范满足更高层次的要求，而测试则是通过执行样本运行并由一个判定器来检测错误。然而，传统的枚举模型检查算法在处理大型规范时会遇到状态爆炸问题，因此符号测试生成技术应运而生。本文将介绍VAlloy语言以及如何使用符号测试生成技术进行形式验证，并通过电子钱包系统的案例进行说明。

2. VAlloy语言基础

2.1 VAlloy到Alloy的翻译

VAlloy是一种建立在一阶关系语言Alloy之上的语言，Alloy本身不支持动态调度，而VAlloy引入了虚函数，使得能够直观地对继承进行建模。从VAlloy到Alloy的翻译过程包括以下六个步骤：
1. 计算类声明的层次结构 ：分析类之间的继承关系。
2. 构造sig Class和sig Object ：定义类和对象的签名。
3. 将类转换为不相交的sig声明 ：确保类的声明是不相交的。
4. 唯一重命名每个虚函数 ：避免函数名冲突。
5. 添加调度函数 ：实现动态调度。
6. 用适当的静态调用替换super ：处理父类调用。

2.2 通用类层次结构示例

考虑以下VAlloy规范的摘录：