Branch data     Line data    Source code

       1                 :            : /******************************************************************************
       2                 :            :  * Top contributors (to current version):
       3                 :            :  *   Andrew Reynolds, Aina Niemetz, Mathias Preiner
       4                 :            :  *
       5                 :            :  * This file is part of the cvc5 project.
       6                 :            :  *
       7                 :            :  * Copyright (c) 2009-2024 by the authors listed in the file AUTHORS
       8                 :            :  * in the top-level source directory and their institutional affiliations.
       9                 :            :  * All rights reserved.  See the file COPYING in the top-level source
      10                 :            :  * directory for licensing information.
      11                 :            :  * ****************************************************************************
      12                 :            :  *
      13                 :            :  * Inverse rules for bit-vector operators.
      14                 :            :  */
      15                 :            : 
      16                 :            : #include "cvc5_private.h"
      17                 :            : 
      18                 :            : #ifndef CVC5__BV_INVERTER_H
      19                 :            : #define CVC5__BV_INVERTER_H
      20                 :            : 
      21                 :            : #include <map>
      22                 :            : #include <unordered_map>
      23                 :            : #include <unordered_set>
      24                 :            : #include <vector>
      25                 :            : 
      26                 :            : #include "expr/node.h"
      27                 :            : 
      28                 :            : namespace cvc5::internal {
      29                 :            : 
      30                 :            : class Options;
      31                 :            : 
      32                 :            : namespace theory {
      33                 :            : 
      34                 :            : class Rewriter;
      35                 :            : 
      36                 :            : namespace quantifiers {
      37                 :            : 
      38                 :            : /** BvInverterQuery
      39                 :            :  *
      40                 :            :  * This is a virtual class for queries
      41                 :            :  * required by the BvInverter class.
      42                 :            :  */
      43                 :            : class BvInverterQuery
      44                 :            : {
      45                 :            :  public:
      46                 :       4149 :   BvInverterQuery() {}
      47                 :       4149 :   virtual ~BvInverterQuery() {}
      48                 :            :   /** returns the current model value of n */
      49                 :            :   virtual Node getModelValue(Node n) = 0;
      50                 :            :   /** returns a bound variable of type tn */
      51                 :            :   virtual Node getBoundVariable(TypeNode tn) = 0;
      52                 :            : };
      53                 :            : 
      54                 :            : // inverter class
      55                 :            : // TODO : move to theory/bv/ if generally useful?
      56                 :            : class BvInverter
      57                 :            : {
      58                 :            :  public:
      59                 :            :   BvInverter(const Options& opts, Rewriter* r = nullptr);
      60                 :      37233 :   ~BvInverter() {}
      61                 :            :   /** get dummy fresh variable of type tn, used as argument for sv */
      62                 :            :   Node getSolveVariable(TypeNode tn);
      63                 :            : 
      64                 :            :   /**
      65                 :            :    * Get path to pv in lit, replace that occurrence by sv and all others by
      66                 :            :    * pvs (if pvs is non-null). If return value R is non-null, then :
      67                 :            :    *   lit.path = pv R.path = sv
      68                 :            :    *   R.path' = pvs for all lit.path' = pv, where path' != path
      69                 :            :    *
      70                 :            :    * If the flag projectNl is false, we return the null node if the
      71                 :            :    * literal lit is non-linear with respect to pv.
      72                 :            :    */
      73                 :            :   Node getPathToPv(Node lit,
      74                 :            :                    Node pv,
      75                 :            :                    Node sv,
      76                 :            :                    Node pvs,
      77                 :            :                    std::vector<unsigned>& path,
      78                 :            :                    bool projectNl);
      79                 :            : 
      80                 :            :   /**
      81                 :            :    * Same as above, but does not linearize lit for pv.
      82                 :            :    * Use this version if we know lit is linear wrt pv.
      83                 :            :    */
      84                 :       2007 :   Node getPathToPv(Node lit, Node pv, std::vector<unsigned>& path)
      85                 :            :   {
      86                 :       2007 :     return getPathToPv(lit, pv, pv, Node::null(), path, false);
      87                 :            :   }
      88                 :            : 
      89                 :            :   /** solveBvLit
      90                 :            :    *
      91                 :            :    * Solve for sv in lit, where lit.path = sv. If this function returns a
      92                 :            :    * non-null node t, then sv = t is the solved form of lit.
      93                 :            :    *
      94                 :            :    * If the BvInverterQuery provided to this function call is null, then
      95                 :            :    * the solution returned by this call will not contain WITNESS expressions.
      96                 :            :    * If the solved form for lit requires introducing a WITNESS expression,
      97                 :            :    * then this call will return null.
      98                 :            :    */
      99                 :            :   Node solveBvLit(Node sv,
     100                 :            :                   Node lit,
     101                 :            :                   std::vector<unsigned>& path,
     102                 :            :                   BvInverterQuery* m);
     103                 :            : 
     104                 :            :  private:
     105                 :            :   /** Helper function for getPathToPv */
     106                 :            :   Node getPathToPv(Node lit,
     107                 :            :                    Node pv,
     108                 :            :                    Node sv,
     109                 :            :                    std::vector<unsigned>& path,
     110                 :            :                    std::unordered_set<TNode>& visited);
     111                 :            : 
     112                 :            :   /** Helper function for getInv.
     113                 :            :    *
     114                 :            :    * This expects a condition cond where:
     115                 :            :    *   (exists x. cond)
     116                 :            :    * is a BV tautology where x is getSolveVariable( tn ).
     117                 :            :    *
     118                 :            :    * It returns a term of the form:
     119                 :            :    *   (witness y. cond { x -> y })
     120                 :            :    * where y is a bound variable and x is getSolveVariable( tn ).
     121                 :            :    *
     122                 :            :    * In some cases, we may return a term t if cond implies an equality on
     123                 :            :    * the solve variable. For example, if cond is x = t where x is
     124                 :            :    * getSolveVariable(tn), then we return t instead of introducing the choice
     125                 :            :    * function.
     126                 :            :    *
     127                 :            :    * This function will return the null node if the BvInverterQuery m provided
     128                 :            :    * to this call is null.
     129                 :            :    */
     130                 :            :   Node getInversionNode(Node cond, TypeNode tn, BvInverterQuery* m);
     131                 :            :   /** Reference to options */
     132                 :            :   const Options& d_opts;
     133                 :            :   /** (Optional) rewriter used as helper in getInversionNode */
     134                 :            :   Rewriter* d_rewriter;
     135                 :            :   /** Dummy variables for each type */
     136                 :            :   std::map<TypeNode, Node> d_solve_var;
     137                 :            : };
     138                 :            : 
     139                 :            : }  // namespace quantifiers
     140                 :            : }  // namespace theory
     141                 :            : }  // namespace cvc5::internal
     142                 :            : 
     143                 :            : #endif /* CVC5__BV_INVERTER_H */