10、为 CompCert 设计具体的内存模型

为 CompCert 设计具体的内存模型

1 更具体的 CompCert 内存模型

1.1 CompCert 的内存模型

CompCert 语言语义中使用的抽象值包括 32 位整数（写作 int(i)）、32 位浮点数（写作 float(f)）、位置（写作 ptr(l)）以及特殊值 undef（表示任意位模式，如未初始化变量的值）。抽象内存被视为一组分离的块，位置 l 是一个对 (b, i)，其中 b 是块标识符（即抽象地址），i 是该块内的整数偏移量。指针算术仅修改位置的偏移部分，而块标识符部分保持不变。如果偏移量 i 在块 b 的两个边界内，则指针 ptr(b, i) 对于内存 M 是有效的（写作 valid pointer(M, b, i)）。

抽象值通过 load（加载）和 store（存储）内存操作从内存中加载或存储到内存中。这些操作中会出现内存块，用于简洁地描述存储值的大小、类型和符号性。这些操作返回选项类型，用 ∅ 表示失败，⌊x⌋ 表示成功返回值 x。free 操作可能失败（例如，当要释放的位置已经被释放时），而 alloc 操作永远不会失败，因为内存大小是无界的。

在内存模型中，整数和浮点数的字节级内存表示是公开的，而指针保持抽象。具体内存被建模为一个映射，将每个位置与一个具体值 cv 关联起来，cv 是一个字节大小的量，描述了内存单元的当前内容。它可以是表示整数或浮点数一部分的具体 8 位整数（写作 bytev(b)）、表示位置 l 的第 i 个字节（i ∈ {1, 2, 3, 4}）的 ptrv(l, i)，或者用于建模未初始化内存的 undefv。

1.2 增强内存模型的动机

具有符号表达