Set based failure diagnosis for concurrent constraint programming

Abstract

Oz is a recent high-level programming language, based on an extension of the concurrent constraint model by higher-order procedures and state. Oz is a dynamically typed language like Prolog, Scheme, or Smalltalk. We investigate two approaches of making static type analysis available for Oz: Set-based failure diagnosis and strong typing. We define a new system of set constraints over feature trees that is appropriate for the analysis of record structures, and we investigate its satisfiability, emptiness, and entailment problem. We present a set-based diagnosis for constraint logic programming and concurrent constraint programming as first-order fragments of Oz, and we prove that it correctly detects inevitable run-time errors. We also propose an analysis for a larger sublanguage of Oz. Complementarily, we define an Oz-style language called Plain that allows an expressive strong type system. We present such a type system and prove its soundness.

Oz ist eine anwendungsnahe Programmiersprache, deren Grundlage eine Erweiterung des Modells nebenläufiger Constraintprogrammierung um Prozeduren höherer Stufe und Zustand ist. Oz ist eine Sprache mit dynamischer Typüberprüfung wie Prolog, Scheme oder Smalltalk. Wir untersuchen zwei Ansätze, statische Typüberprüfung für Oz zu ermöglichen: Mengenbasierte Fehlerdiagnose und Starke Typisierung. Wir definieren ein neues System von Mengenconstraints über Featurebäumen, das für die Analyse von Recordstrukturen geeignet ist, und wir untersuchen das Erfüllbarkeits-, das Leerheits- und das Subsumtionsproblem für dieses Constraintsystem. Wir präsentieren eine mengenbasierte Diagnose für Constraint-Logikprogrammierung und für nebenläufige Constraintprogrammierung als Teilsprachen von Oz, und wir beweisen, daß diese unvermeidliche Laufzeitfehler erkennt. Wir schlagen auch eine mengenbasierte Analyse für eine grössere Teilsprache von Oz vor. Komplementär dazu definieren wir eine Oz-artige Sprache genannt Plain, die ein expressives starkes Typsystem erlaubt. Wir stellen ein solches Typsystem vor und beweisen seine Korrektheit.