00001
00002
00003
00004
00005
00006
00007
00008
00009
00010
00011
00012
00013
00014
00015
00016
00017
00018
00019
00020
00021
00022 #ifndef _cvc3__include__vcl_h_
00023 #define _cvc3__include__vcl_h_
00024
00025 #include <queue>
00026
00027 #include "vc.h"
00028 #include "command_line_flags.h"
00029 #include "statistics.h"
00030 #include "cdmap.h"
00031 #include "cdlist.h"
00032
00033 namespace CVC3 {
00034
00035 class SearchEngine;
00036 class Theory;
00037 class TheoryCore;
00038 class TheoryUF;
00039 class TheoryArith;
00040 class TheoryArray;
00041 class TheoryQuant;
00042 class TheoryRecords;
00043 class TheorySimulate;
00044 class TheoryBitvector;
00045 class TheoryDatatype;
00046 class Translator;
00047
00048 class CVC_DLL VCL : public ValidityChecker {
00049
00050
00051 ExprManager* d_em;
00052 ContextManager* d_cm;
00053 TheoremManager* d_tm;
00054 SearchEngine* d_se;
00055
00056
00057 TheoryCore* d_theoryCore;
00058 TheoryUF* d_theoryUF;
00059 TheoryArith* d_theoryArith;
00060 TheoryArray* d_theoryArray;
00061 TheoryQuant* d_theoryQuant;
00062 TheoryRecords* d_theoryRecords;
00063 TheorySimulate* d_theorySimulate;
00064 TheoryBitvector* d_theoryBitvector;
00065 TheoryDatatype* d_theoryDatatype;
00066 Translator* d_translator;
00067
00068
00069
00070 std::vector<Theory*> d_theories;
00071
00072
00073 CLFlags *d_flags;
00074
00075
00076 CDO<int> *d_stackLevel;
00077
00078
00079 Statistics* d_statistics;
00080
00081
00082 size_t d_nextIdx;
00083
00084
00085 class UserAssertion {
00086 size_t d_idx;
00087 Theorem d_thm;
00088 Theorem d_tcc;
00089 public:
00090
00091 UserAssertion() { }
00092
00093 UserAssertion(const Theorem& thm, const Theorem& tcc, size_t idx)
00094 : d_idx(idx), d_thm(thm), d_tcc(tcc) { }
00095
00096 const Theorem& thm() const { return d_thm; }
00097
00098 const Theorem& tcc() const { return d_tcc; }
00099
00100 operator Theorem() { return d_thm; }
00101
00102 friend bool operator<(const UserAssertion& a1, const UserAssertion& a2) {
00103 return (a1.d_idx < a2.d_idx);
00104 }
00105 };
00106
00107
00108 CDMap<Expr,UserAssertion>* d_userAssertions;
00109
00110
00111 CDList<Expr>* d_batchedAssertions;
00112
00113
00114 CDO<unsigned>* d_batchedAssertionsIdx;
00115
00116
00117
00118
00119 Theorem3 d_lastQuery;
00120
00121
00122 Theorem d_lastQueryTCC;
00123
00124
00125 Theorem3 d_lastClosure;
00126
00127
00128 bool d_dump;
00129
00130
00131
00132
00133 Theorem3 deriveClosure(const Theorem3& thm);
00134
00135
00136
00137
00138
00139
00140 void getAssumptionsRec(const Theorem& thm,
00141 std::set<UserAssertion>& assumptions,
00142 bool addTCCs);
00143
00144
00145 void getAssumptions(const Assumptions& a, std::vector<Expr>& assumptions);
00146
00147
00148 Theorem checkTCC(const Expr& tcc);
00149
00150 #ifdef _CVC3_DEBUG_MODE
00151
00152 void dumpTrace(int scope);
00153 #endif
00154
00155
00156 void init(void);
00157
00158 void destroy(void);
00159
00160 public:
00161
00162 VCL(const CLFlags& flags);
00163 ~VCL();
00164
00165
00166
00167 CLFlags& getFlags() const { return *d_flags; }
00168 void reprocessFlags();
00169
00170 TheoryCore* core();
00171
00172 Type boolType();
00173 Type realType();
00174 Type intType();
00175 Type subrangeType(const Expr& l, const Expr& r);
00176 Type subtypeType(const Expr& pred, const Expr& witness);
00177 Type tupleType(const Type& type0, const Type& type1);
00178 Type tupleType(const Type& type0, const Type& type1, const Type& type2);
00179 Type tupleType(const std::vector<Type>& types);
00180 Type recordType(const std::string& field, const Type& type);
00181 Type recordType(const std::string& field0, const Type& type0,
00182 const std::string& field1, const Type& type1);
00183 Type recordType(const std::string& field0, const Type& type0,
00184 const std::string& field1, const Type& type1,
00185 const std::string& field2, const Type& type2);
00186 Type recordType(const std::vector<std::string>& fields,
00187 const std::vector<Type>& types);
00188 Type dataType(const std::string& name,
00189 const std::string& constructor,
00190 const std::vector<std::string>& selectors,
00191 const std::vector<Expr>& types);
00192 Type dataType(const std::string& name,
00193 const std::vector<std::string>& constructors,
00194 const std::vector<std::vector<std::string> >& selectors,
00195 const std::vector<std::vector<Expr> >& types);
00196 void dataType(const std::vector<std::string>& names,
00197 const std::vector<std::vector<std::string> >& constructors,
00198 const std::vector<std::vector<std::vector<std::string> > >& selectors,
00199 const std::vector<std::vector<std::vector<Expr> > >& types,
00200 std::vector<Type>& returnTypes);
00201 Type arrayType(const Type& typeIndex, const Type& typeData);
00202 Type bitvecType(int n);
00203 Type funType(const Type& typeDom, const Type& typeRan);
00204 Type funType(const std::vector<Type>& typeDom, const Type& typeRan);
00205 Type createType(const std::string& typeName);
00206 Type createType(const std::string& typeName, const Type& def);
00207 Type lookupType(const std::string& typeName);
00208
00209 ExprManager* getEM() { return d_em; }
00210 Expr varExpr(const std::string& name, const Type& type);
00211 Expr varExpr(const std::string& name, const Type& type, const Expr& def);
00212 Expr lookupVar(const std::string& name, Type* type);
00213 Type getType(const Expr& e);
00214 Type getBaseType(const Expr& e);
00215 Type getBaseType(const Type& e);
00216 Expr getTypePred(const Type&t, const Expr& e);
00217 Expr stringExpr(const std::string& str);
00218 Expr idExpr(const std::string& name);
00219 Expr listExpr(const std::vector<Expr>& kids);
00220 Expr listExpr(const Expr& e1);
00221 Expr listExpr(const Expr& e1, const Expr& e2);
00222 Expr listExpr(const Expr& e1, const Expr& e2, const Expr& e3);
00223 Expr listExpr(const std::string& op, const std::vector<Expr>& kids);
00224 Expr listExpr(const std::string& op, const Expr& e1);
00225 Expr listExpr(const std::string& op, const Expr& e1,
00226 const Expr& e2);
00227 Expr listExpr(const std::string& op, const Expr& e1,
00228 const Expr& e2, const Expr& e3);
00229 void printExpr(const Expr& e);
00230 void printExpr(const Expr& e, std::ostream& os);
00231 Expr parseExpr(const Expr& e);
00232 Type parseType(const Expr& e);
00233 Expr importExpr(const Expr& e);
00234 Type importType(const Type& t);
00235 void cmdsFromString(const std::string& s, InputLanguage lang);
00236 Expr exprFromString(const std::string& s);
00237
00238 Expr trueExpr();
00239 Expr falseExpr();
00240 Expr notExpr(const Expr& child);
00241 Expr andExpr(const Expr& left, const Expr& right);
00242 Expr andExpr(const std::vector<Expr>& children);
00243 Expr orExpr(const Expr& left, const Expr& right);
00244 Expr orExpr(const std::vector<Expr>& children);
00245 Expr impliesExpr(const Expr& hyp, const Expr& conc);
00246 Expr iffExpr(const Expr& left, const Expr& right);
00247 Expr eqExpr(const Expr& child0, const Expr& child1);
00248 Expr distinctExpr(const std::vector<Expr>& children);
00249 Expr iteExpr(const Expr& ifpart, const Expr& thenpart, const Expr& elsepart);
00250
00251 Op createOp(const std::string& name, const Type& type);
00252 Op createOp(const std::string& name, const Type& type, const Expr& def);
00253 Op lookupOp(const std::string& name, Type* type);
00254 Expr funExpr(const Op& op, const Expr& child);
00255 Expr funExpr(const Op& op, const Expr& left, const Expr& right);
00256 Expr funExpr(const Op& op, const Expr& child0, const Expr& child1, const Expr& child2);
00257 Expr funExpr(const Op& op, const std::vector<Expr>& children);
00258
00259 bool addPairToArithOrder(const Expr& smaller, const Expr& bigger);
00260 Expr ratExpr(int n, int d);
00261 Expr ratExpr(const std::string& n, const std::string& d, int base);
00262 Expr ratExpr(const std::string& n, int base);
00263 Expr uminusExpr(const Expr& child);
00264 Expr plusExpr(const Expr& left, const Expr& right);
00265 Expr plusExpr(const std::vector<Expr>& children);
00266 Expr minusExpr(const Expr& left, const Expr& right);
00267 Expr multExpr(const Expr& left, const Expr& right);
00268 Expr powExpr(const Expr& x, const Expr& n);
00269 Expr divideExpr(const Expr& left, const Expr& right);
00270 Expr ltExpr(const Expr& left, const Expr& right);
00271 Expr leExpr(const Expr& left, const Expr& right);
00272 Expr gtExpr(const Expr& left, const Expr& right);
00273 Expr geExpr(const Expr& left, const Expr& right);
00274
00275 Expr recordExpr(const std::string& field, const Expr& expr);
00276 Expr recordExpr(const std::string& field0, const Expr& expr0,
00277 const std::string& field1, const Expr& expr1);
00278 Expr recordExpr(const std::string& field0, const Expr& expr0,
00279 const std::string& field1, const Expr& expr1,
00280 const std::string& field2, const Expr& expr2);
00281 Expr recordExpr(const std::vector<std::string>& fields,
00282 const std::vector<Expr>& exprs);
00283 Expr recSelectExpr(const Expr& record, const std::string& field);
00284 Expr recUpdateExpr(const Expr& record, const std::string& field,
00285 const Expr& newValue);
00286
00287 Expr readExpr(const Expr& array, const Expr& index);
00288 Expr writeExpr(const Expr& array, const Expr& index, const Expr& newValue);
00289
00290 Expr newBVConstExpr(const std::string& s, int base);
00291 Expr newBVConstExpr(const std::vector<bool>& bits);
00292 Expr newBVConstExpr(const Rational& r, int len);
00293 Expr newConcatExpr(const Expr& t1, const Expr& t2);
00294 Expr newConcatExpr(const std::vector<Expr>& kids);
00295 Expr newBVExtractExpr(const Expr& e, int hi, int low);
00296 Expr newBVNegExpr(const Expr& t1);
00297 Expr newBVAndExpr(const Expr& t1, const Expr& t2);
00298 Expr newBVAndExpr(const std::vector<Expr>& kids);
00299 Expr newBVOrExpr(const Expr& t1, const Expr& t2);
00300 Expr newBVOrExpr(const std::vector<Expr>& kids);
00301 Expr newBVXorExpr(const Expr& t1, const Expr& t2);
00302 Expr newBVXorExpr(const std::vector<Expr>& kids);
00303 Expr newBVXnorExpr(const Expr& t1, const Expr& t2);
00304 Expr newBVXnorExpr(const std::vector<Expr>& kids);
00305 Expr newBVNandExpr(const Expr& t1, const Expr& t2);
00306 Expr newBVNorExpr(const Expr& t1, const Expr& t2);
00307 Expr newBVCompExpr(const Expr& t1, const Expr& t2);
00308 Expr newBVLTExpr(const Expr& t1, const Expr& t2);
00309 Expr newBVLEExpr(const Expr& t1, const Expr& t2);
00310 Expr newBVSLTExpr(const Expr& t1, const Expr& t2);
00311 Expr newBVSLEExpr(const Expr& t1, const Expr& t2);
00312 Expr newSXExpr(const Expr& t1, int len);
00313 Expr newBVUminusExpr(const Expr& t1);
00314 Expr newBVSubExpr(const Expr& t1, const Expr& t2);
00315 Expr newBVPlusExpr(int numbits, const std::vector<Expr>& k);
00316 Expr newBVPlusExpr(int numbits, const Expr& t1, const Expr& t2);
00317 Expr newBVMultExpr(int numbits, const Expr& t1, const Expr& t2);
00318 Expr newBVUDivExpr(const Expr& t1, const Expr& t2);
00319 Expr newBVURemExpr(const Expr& t1, const Expr& t2);
00320 Expr newBVSDivExpr(const Expr& t1, const Expr& t2);
00321 Expr newBVSRemExpr(const Expr& t1, const Expr& t2);
00322 Expr newBVSModExpr(const Expr& t1, const Expr& t2);
00323 Expr newFixedLeftShiftExpr(const Expr& t1, int r);
00324 Expr newFixedConstWidthLeftShiftExpr(const Expr& t1, int r);
00325 Expr newFixedRightShiftExpr(const Expr& t1, int r);
00326 Rational computeBVConst(const Expr& e);
00327
00328 Expr tupleExpr(const std::vector<Expr>& exprs);
00329 Expr tupleSelectExpr(const Expr& tuple, int index);
00330 Expr tupleUpdateExpr(const Expr& tuple, int index, const Expr& newValue);
00331 Expr datatypeConsExpr(const std::string& constructor,
00332 const std::vector<Expr>& args);
00333 Expr datatypeSelExpr(const std::string& selector, const Expr& arg);
00334 Expr datatypeTestExpr(const std::string& constructor, const Expr& arg);
00335 Expr boundVarExpr(const std::string& name, const std::string& uid,
00336 const Type& type);
00337 Expr forallExpr(const std::vector<Expr>& vars, const Expr& body);
00338 Expr forallExpr(const std::vector<Expr>& vars, const Expr& body,
00339 const std::vector<std::vector<Expr> >& triggers);
00340 void setTriggers(const Expr& e, const std::vector<std::vector<Expr> >& triggers);
00341 Expr existsExpr(const std::vector<Expr>& vars, const Expr& body);
00342 Op lambdaExpr(const std::vector<Expr>& vars, const Expr& body);
00343 Op transClosure(const Op& op);
00344 Expr simulateExpr(const Expr& f, const Expr& s0,
00345 const std::vector<Expr>& inputs, const Expr& n);
00346
00347 void setResourceLimit(unsigned limit);
00348 void setTimeLimit(unsigned limit);
00349 void assertFormula(const Expr& e);
00350 void registerAtom(const Expr& e);
00351 Expr getImpliedLiteral();
00352 Expr simplify(const Expr& e);
00353 Theorem simplifyThm(const Expr& e);
00354 QueryResult query(const Expr& e);
00355 QueryResult checkUnsat(const Expr& e);
00356 QueryResult checkContinue();
00357 QueryResult restart(const Expr& e);
00358 void returnFromCheck();
00359 void getUserAssumptions(std::vector<Expr>& assumptions);
00360 void getInternalAssumptions(std::vector<Expr>& assumptions);
00361 void getAssumptions(std::vector<Expr>& assumptions);
00362 void getAssumptionsUsed(std::vector<Expr>& assumptions);
00363 Expr getProofQuery();
00364 void getCounterExample(std::vector<Expr>& assumptions, bool inOrder);
00365 void getConcreteModel(ExprMap<Expr> & m);
00366 QueryResult tryModelGeneration();
00367 FormulaValue value(const Expr& e);
00368 bool inconsistent(std::vector<Expr>& assumptions);
00369 bool inconsistent();
00370 bool incomplete();
00371 bool incomplete(std::vector<std::string>& reasons);
00372 Proof getProof();
00373 Expr getTCC();
00374 void getAssumptionsTCC(std::vector<Expr>& assumptions);
00375 Proof getProofTCC();
00376 Expr getClosure();
00377 Proof getProofClosure();
00378
00379 int stackLevel();
00380 void push();
00381 void pop();
00382 void popto(int stackLevel);
00383 int scopeLevel();
00384 void pushScope();
00385 void popScope();
00386 void poptoScope(int scopeLevel);
00387 Context* getCurrentContext();
00388 void reset();
00389
00390 void loadFile(const std::string& fileName,
00391 InputLanguage lang = PRESENTATION_LANG,
00392 bool interactive = false,
00393 bool calledFromParser = false);
00394 void loadFile(std::istream& is,
00395 InputLanguage lang = PRESENTATION_LANG,
00396 bool interactive = false);
00397
00398 Statistics& getStatistics() { return *d_statistics; }
00399 void printStatistics() { std::cout << *d_statistics << std::endl; }
00400 unsigned long getMemory(int verbosity = 0);
00401
00402 };
00403
00404 }
00405
00406 #endif