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Quotient Types in Typer

Tan, James Juan Whei 05 1900 (has links)
Ce travail décrit l’ajout des types quotients dans Typer, un langage avec des types dépendants. Les types quotients permettent aux programmeurs de construire de nouveaux types à base des types existants en redéfinissant la notion d’égalité du type de départ. Typiquement, cela repose sur des relations d’équivalence définies sur le type de base. Les termes qui sont équivalents selon la relation sont donc vus comme égaux dans le type quotient résultant. Par exemple, les nombres rationnels peuvent être définis comme le quotient des paires d’entiers par une relation d’équivalence basée sur le produit en croix. Pour accueillir l’ajout des types quotients dans Typer, on a redéfini et amélioré l’égalité intégré de Typer en s’inspirant de la théorie des types cubique qui a introduit le type d’intervalle et aussi les assistants de preuve qui l’implémentent. De ce fait, la nouvelle égalité de Typer est basé sur les fonctions qui ont comme argument notre nouvelle primitive d’intervalle. Une telle égalité est plus puissante et expressive, elle se prête bien à la construction des preuves liées aux types quotients. Dans ce travail, on s’intéresse également au côté pratique de l’utilisation des types quotients dans un langage tel que Typer, à la fois en termes d’efficacité d’exécution et de facilité d’utilisation pour les développeurs. Les types quotients ne sont pas offerts dans la plupart des langages avec des types dépendants principalement parce que leur utilisation nous entraîne à des obligations de preuves pénibles. Pour faciliter l’utilisation des types quotients, on a fourni une bibliothèque qui simplifie la manipulation des types quotients. On a profité de cette nouvelle addition au langage pour introduire de nouvelles primitives, telle que les nombres rationnels, la troncation propositionnelle, etc. Finalement, ce travail étudie également le développement des preuves en Typer. À notre connaissance, ceci est la première tentative d’écrire une quantité importante de preuves en Typer puisque le langage se veut un langage de programmation à usage général. On décrit notre expérience et les défis auxquels on a dû faire face en cours de route. En outre, on a introduit de nouvelles primitives pour faciliter le développement de preuves en Typer. / This work describes the introduction of quotient types to Typer, a dependently-typed programming language. Quotient types allow programmers to construct new types based on existing types by redefining the notion of equality of the base type. This is typically based on equivalence relations defined on the base type. Terms that are equivalent according to the relation are thus treated as equal in the resulting quotient type. For instance, rational numbers may be defined as the quotient of pairs of integers under an equivalence relation based on cross-multiplication. To better accommodate the introduction of quotient types to Typer, we revamped the built-in equality type by drawing inspiration from cubical type theory that features the interval type and proof assistants that implement it. As such, Typer’s new equality type is based on functions that have our new interval primitive as an argument. Such an equality type is more powerful and expressive, it notably lends itself well to the writing of proofs related to quotient types. In this work, we also investigate the practicality of the usage of quotient types in a language such as Typer, both in terms of run-time efficiency and developer-friendliness. Quotient types do not exist in most modern dependently typed languages, principally because their usage entails burdensome proof obligations. To facilitate the usage of quotient types, we provide a library that helps simplify the manipulation of quotient types. We also leverage this new addition to the language to introduce new built-in types, such as rational numbers, propositional truncation, etc. Finally, this work also explores the development of proofs in Typer, to our knowledge this is the first attempt to write a substantial amount of proofs using the language since the language is primarily intended to be a general-purpose programming language. We describe our experience and the challenges faced in the process. Additionally, we introduce several constructs to streamline proof development in Typer.

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