Systèmes de types pour la gestion programmatique sûre de la mémoire dans les langages fonctionnels

Type systems for safe memory management in pure functional languages

• Auteur / Autrice : Thomas Bagrel
• Direction : Horatiu Cirstea
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Inscription en doctorat le 30/03/2022
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : IAEM - INFORMATIQUE - AUTOMATIQUE - ELECTRONIQUE - ELECTROTECHNIQUE - MATHEMATIQUES
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LORIA - Laboratoire Lorrain de Recherche en Informatique et ses Applications
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : MOSEL-VERIDIS

Mots clés

Mots clés libres

Ghc

Programmation fonctionnelle

Gestion de la mémoire

Systèmes de types linéaires

Linear type systems

Memory management

Functional programming

Ghc

Résumé

L'objectif de cette thèse est de proposer et implémenter un formalisme permettant de manipuler avec plus de précision la mémoire dans le cadre des langages fonctionnels sans déroger aux contraintes de typage intrinsèques à ce type de langages. Cela permettra aux programmeurs d'améliorer les performances de leurs programmes tout en préservant les propriétés de confiance sous-jacentes. Le langage cible permettant de valider le formalisme est Haskell et les techniques proposées seront implémentées dans GHC, le principal compilateur de Haskell, qui est non seulement un compilateur de qualité industrielle mais aussi un outil d'expérimentation pour la recherche en langages de programmation. Concrètement, l'objet de cette thèse est d'étendre le langage Haskell, dont une caractéristique principale est la pureté, avec une notion de destination préservant la pureté qui permettrait de contrôler les allocations et de manipuler la mémoire avec plus de précision. La thèse étudiera une extension des formalismes usuels de la théorie des langages de programmation (lambda-calcul, correspondance de Curry-Howard) au concept de destinations. Elle contribuera ainsi à promouvoir les destinations en particulier, et le contrôle précis de la mémoire en général, du statut de technique pragmatique de bas niveau à celui de pratique aux bases théoriques solides. Cela permettra aux programmes écrits avec des destinations d'être analysés par les techniques standards comme la paramétricité, la réducibilité, ou la réalisabilité.

The object of this thesis is to propose and implement a formalism which makes it possible to manipulate memory more precisely in functional languages while respecting the typing requirements of this kind of language. It will allow programmers to improve their programs' perforamnce while preserving the trust properties intrinsic to pure functional programming. The target language, to validate the proposed formalism, is Haskell, and the proposed techniques will be implemented in GHC, the main Haskell compiler, which is both an industrial-grade compiler and a research compiler which supports experimentation for programming language research. Concretely, the goal of this thesis is to extend the Haskell language, a main characteristic of which is purity, with a notion of destination which preserves purity. Destinations will make it possible to more precisely control allocations and manipulate memory. The thesis will study an extension of the usual formalisms of programming language theory (lambda-calculus, Curry-Howard correspondence) with destinations. It will participate in promoting destinations, in particular, and precise memory control, in general, from the status of low-level programming technique, to being well-grounded in theory. It will make it possible to analyse programs with destinations with standard techniques such as parametricity, reducibility, or realisability.