TLA+的 AND 运算符和UNCHANGED运算符

简介: TLA+的 AND 运算符和UNCHANGED运算符

TLA+的Next中计算法AND操作符的算法如下

C /\ (\E i \in S : D(i) /\ E);

计算过程是:

  1. 计算C
  2. 如果C为TRUE,把后边的\E i \in S : D(i) /\ E 根据S中的元素i拆分成多个表达式D(i) /\ E;
  3. 计算D(i) /\ E时,应用同样的规则,先计算D(i)
  4. 如果D(i)为TRUE,计算E

一个例子

------------------------------ MODULE TestAnd ------------------------------
EXTENDS Naturals, TLC
VARIABLES wall, small, big
S == <<wall, small, big>>
Init == /\ Print("Init", TRUE)
        /\ wall = 0
        /\ small = 0
        /\ big = 0
        /\ Print(S, TRUE)
TypeOK == /\ Print("TypeOK", TRUE)   
          /\ Print(S, TRUE) 
          /\ wall \in 0..30
          /\ small \in 0..10
          /\ big \in 0..10
Tick == /\ Print("Tick", TRUE)
        /\ wall' = wall + 1
        \* /\ UNCHANGED <<small, big>>
        /\ Print(S, TRUE)
IncreSmall == /\ Print("IncreSmall", TRUE)
              /\ small' = small + 1
              /\ UNCHANGED <<big>>
IncreBig == /\ Print("IncreBig", TRUE)
            /\ big' = big + 2
            /\ UNCHANGED <<small>>
Next == /\ Tick
        /\ \/ IncreSmall
           \/ IncreBig
=============================================================================
\* Modification History
\* Last modified Wed Jul 18 16:36:02 CST 2018 by max
\* Created Wed Apr 25 21:42:59 CST 2018 by max
=============================================================================
\* Modification History
\* Created Wed Jul 18 16:13:54 CST 2018 by max

debug信息如下:

========================   这是第1轮 ========================
==== 初始状态是<<0, 0>>
”Init"  TRUE
<<0, 0, 0>>  TRUE
"TypeOK"  TRUE
<<0, 0, 0>>  TRUE 得到新状态<<0, 0, 0>>
第1轮总结:本轮新增状态<<0, 0, 0>>
========================   开始第2轮 ========================
==== 2.1 从sq中取出第一个状态<<0, 0, 0>>,开始计算Next
====计算AND操作符
"Tick"  TRUE
<<0, 0, 0>>  TRUE
====如果Tick为TRUE,则进入IncreSmall,IncreBig==========
"IncreSmall"  TRUE
"IncreBig"  TRUE
"TypeOK"  TRUE
<<1, 1, 0>>  TRUE 通过Tick + IncreSmall得到新状态<<1, 1, 0>>
"TypeOK"  TRUE
<<1, 0, 2>>  TRUE 通过Tick + IncreBig得到新状态<<1, 0, 2>>
========================   开始第3轮 ========================
==== 3.1 从sq中取出第1个状态<<1, 1, 0>>,开始计算Next
====计算AND操作符
"Tick"  TRUE
<<1, 1, 0>>  TRUE
============如果Tick为TRUE,则进入IncreSmall,IncreBig==========
"IncreSmall"  TRUE
"IncreBig"  TRUE
"TypeOK"  TRUE
<<2, 2, 0>>  TRUE  通过Tick + IncreSmall得到新状态<<2, 2, 0>>
"TypeOK"  TRUE
<<2, 1, 2>>  TRUE  通过Tick + IncreBig得到新状态<<2, 1, 2>>
==== 3.2 从sq中取出第2个状态<<1, 0, 2>>,开始计算Next
====计算AND操作符
"Tick"  TRUE
<<1, 0, 2>>  TRUE
============如果Tick为TRUE,则进入IncreSmall,IncreBig==========
"IncreSmall"  TRUE
"IncreBig"  TRUE
"TypeOK"  TRUE
<<2, 0, 4>>  TRUE  通过Tick + IncreSmall得到新状态<<2, 0, 4>>
"Tick"  TRUE
<<2, 2, 0>>  TRUE  通过Tick + IncreBig得到新状态<<2, 2, 0>>
...

关于UNCHANGED

上面例子中如果在Tick中指定 UNCHANGED <<small, big>>

Tick == /\ Print("Tick", TRUE)
        /\ wall' = wall + 1
        /\ UNCHANGED <<small, big>>
        /\ Print(S, TRUE)
Next == /\ Tick
        /\ \/ IncreSmall
           \/ IncreBig

由于Next中Tick后面的IncreSmall和IncreBig其实是修改了small或者big的,那么计算Tick为TRUE后Tick /\ IncreSmall 和 Tick /\ IncreBig 就是False了,那么整个Next就不进行任何计算了。

因此,在Next中如果包含有AND运算符,那么一定要把UNCHANGED维护好。我的建议是:AND前面的子表达式只维护自己的变量,AND后面的子表达式不维护前面的子表达式的变量。

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