在 C# 代码合约中使用纯函数时的静态验证限制？

Question

我正在尝试使用代码契约静态验证以下基于数组的堆栈的部分实现。 Pop() 方法使用纯函数 IsNotEmpty() 来确保后续数组访问将位于/高于下限。静态验证器失败并建议我添加前提条件 Contract.Requires(0 <= this.top)。

谁能解释为什么验证者无法证明数组访问相对于给定合约 IsNotEmpty() 的下限是有效的？

起初，我认为 Contract.Requires(IsNotEmpty()) 方法可能不正确，因为子类可以重写 IsNotEmpty()。但是，如果我将类标记为 sealed，验证程序仍然无法证明数组访问是有效的。

更新：如果我将 IsNotEmpty() 更改为只读属性，验证将按预期成功。这就提出了一个问题：如何/为什么对只读属性和纯函数进行不同的处理？

class StackAr<T>
{
    private T[] data;
    private int capacity;

    /// <summary>
    /// the index of the top array element
    /// </summary>
    private int top;

    [ContractInvariantMethod]
    private void ObjectInvariant()
    {
        Contract.Invariant(data != null);
        Contract.Invariant(top < capacity);
        Contract.Invariant(top >= -1);
        Contract.Invariant(capacity == data.Length);
    }

    public StackAr(int capacity)
    {
        Contract.Requires(capacity > 0);
        this.capacity = capacity;
        this.data = new T[capacity];
        top = -1;
    }

    [Pure]
    public bool IsNotEmpty()
    {
        return 0 <= this.top;
    }

    public T Pop()
    {
        Contract.Requires(IsNotEmpty());

        //CodeContracts: Suggested precondition: 
        //Contract.Requires(0 <= this.top);

        T element = data[top];
        top--;
        return element;
    }
}

Answer 1

这应该可以解决问题：

[Pure]
public bool IsNotEmpty() {
    Contract.Ensures(Contract.Result<bool>() && 0 <= this.top || !Contract.Result<bool>() && 0 > this.top);
    return 0 <= this.top;
}

请参阅代码合同论坛上的此线程以获取更多信息：调用 Contract.Requires 中的方法

编辑：

此问题的另一个解决方案，如上面链接的线程中提到的，是 -infer 命令行选项：

现在，推断此方法的后置条件是可能的，事实上我们确实可以选择这样做：尝试在静态检查器的合约属性窗格中的额外选项行上添加 -infer Ensures。

我检查过，这确实解决了问题。如果您查看代码合约手册，您会看到默认选项是仅推断属性后置条件。通过使用此开关，您也可以告诉它尝试推断方法的后置条件：

-infer（需要 + propertyensures + methodensures）（默认=propertyensures）