cic_proof_checking/cicPp.ml

   1 (* Copyright (C) 2000, HELM Team.
   2  *
   3  * This file is part of HELM, an Hypertextual, Electronic
   4  * Library of Mathematics, developed at the Computer Science
   5  * Department, University of Bologna, Italy.
   6  *
   7  * HELM is free software; you can redistribute it and/or
   8  * modify it under the terms of the GNU General Public License
   9  * as published by the Free Software Foundation; either version 2
  10  * of the License, or (at your option) any later version.
  11  *
  12  * HELM is distributed in the hope that it will be useful,
  13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  15  * GNU General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  18  * along with HELM; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston,
  20  * MA  02111-1307, USA.
  21  *
  22  * For details, see the HELM World-Wide-Web page,
  23  * http://cs.unibo.it/helm/.
  24  *)
  25
  26 (*****************************************************************************)
  27 (*                                                                           *)
  28 (*                               PROJECT HELM                                *)
  29 (*                                                                           *)
  30 (* This module implements a very simple Coq-like pretty printer that, given  *)
  31 (* an object of cic (internal representation) returns a string describing    *)
  32 (* the object in a syntax similar to that of coq                             *)
  33 (*                                                                           *)
  34 (* It also contains the utility functions to check a name w.r.t the Matita   *)
  35 (* naming policy                                                             *)
  36 (*                                                                           *)
  37 (*****************************************************************************)
  38
  39 (* $Id$ *)
  40
  41 exception CicPpInternalError;;
  42 exception NotEnoughElements;;
  43
  44 (* Utility functions *)
  45
  46 let ppname =
  47  function
  48     Cic.Name s     -> s
  49   | Cic.Anonymous  -> "_"
  50 ;;
  51
  52 (* get_nth l n   returns the nth element of the list l if it exists or *)
  53 (* raises NotEnoughElements if l has less than n elements             *)
  54 let rec get_nth l n =
  55  match (n,l) with
  56     (1, he::_) -> he
  57   | (n, he::tail) when n > 1 -> get_nth tail (n-1)
  58   | (_,_) -> raise NotEnoughElements
  59 ;;
  60
  61 (* pp t l                                                                  *)
  62 (* pretty-prints a term t of cic in an environment l where l is a list of  *)
  63 (* identifier names used to resolve DeBrujin indexes. The head of l is the *)
  64 (* name associated to the greatest DeBrujin index in t                     *)
  65 let pp ?metasenv =
  66 let rec pp t l =
  67  let module C = Cic in
  68    match t with
  69       C.Rel n ->
  70        begin
  71         try
  72          (match get_nth l n with
  73              Some (C.Name s) -> s
  74            | Some C.Anonymous -> "__" ^ string_of_int n
  75            | None -> "_hidden_" ^ string_of_int n
  76          )
  77         with
  78          NotEnoughElements -> string_of_int (List.length l - n)
  79        end
  80     | C.Var (uri,exp_named_subst) ->
  81        UriManager.string_of_uri (*UriManager.name_of_uri*) uri ^ pp_exp_named_subst exp_named_subst l
  82     | C.Meta (n,l1) ->
  83        (match metasenv with
  84            None ->
  85             "?" ^ (string_of_int n) ^ "[" ^
  86              String.concat " ; "
  87               (List.rev_map (function None -> "_" | Some t -> pp t l) l1) ^
  88              "]"
  89          | Some metasenv ->
  90             try
  91              let _,context,_ = CicUtil.lookup_meta n metasenv in
  92               "?" ^ (string_of_int n) ^ "[" ^
  93                String.concat " ; "
  94                 (List.rev
  95                   (List.map2
  96                     (fun x y ->
  97                       match x,y with
  98                          _, None
  99                        | None, _ -> "_"
 100                        | Some _, Some t -> pp t l
 101                     ) context l1)) ^
 102                "]"
 103             with
 104               CicUtil.Meta_not_found _
 105             | Invalid_argument _ ->
 106               "???" ^ (string_of_int n) ^ "[" ^
 107                String.concat " ; "
 108                 (List.rev_map (function None -> "_" | Some t -> pp t l) l1) ^
 109                "]"
 110        )
 111     | C.Sort s ->
 112        (match s with
 113            C.Prop  -> "Prop"
 114          | C.Set   -> "Set"
 115          | C.Type _ -> "Type"
 116          (*| C.Type u -> ("Type" ^ CicUniv.string_of_universe u)*)
 117          | C.CProp -> "CProp"
 118        )
 119     | C.Implicit (Some `Hole) -> "%"
 120     | C.Implicit _ -> "?"
 121     | C.Prod (b,s,t) ->
 122        (match b with
 123           C.Name n -> "(\\forall " ^ n ^ ":" ^ pp s l ^ "." ^ pp t ((Some b)::l) ^ ")"
 124         | C.Anonymous -> "(" ^ pp s l ^ "\\to " ^ pp t ((Some b)::l) ^ ")"
 125        )
 126     | C.Cast (v,t) -> "(" ^ pp v l ^ ":" ^ pp t l ^ ")"
 127     | C.Lambda (b,s,t) ->
 128        "(\\lambda " ^ ppname b ^ ":" ^ pp s l ^ "." ^ pp t ((Some b)::l) ^ ")"
 129     | C.LetIn (b,s,t) ->
 130        " let " ^ ppname b ^ " \\def " ^ pp s l ^ " in " ^ pp t ((Some b)::l)
 131     | C.Appl li ->
 132        "(" ^
 133        (List.fold_right
 134         (fun x i -> pp x l ^ (match i with "" -> "" | _ -> " ") ^ i)
 135         li ""
 136        ) ^ ")"
 137     | C.Const (uri,exp_named_subst) ->
 138        UriManager.name_of_uri uri ^ pp_exp_named_subst exp_named_subst l
 139     | C.MutInd (uri,n,exp_named_subst) ->
 140        (try
 141          match fst(CicEnvironment.get_obj CicUniv.empty_ugraph uri) with
 142             C.InductiveDefinition (dl,_,_,_) ->
 143              let (name,_,_,_) = get_nth dl (n+1) in
 144               name ^ pp_exp_named_subst exp_named_subst l
 145           | _ -> raise CicPpInternalError
 146         with
 147            Sys.Break as exn -> raise exn
 148          | _ -> UriManager.string_of_uri uri ^ "#1/" ^ string_of_int (n + 1)
 149        )
 150     | C.MutConstruct (uri,n1,n2,exp_named_subst) ->
 151        (try
 152          match fst(CicEnvironment.get_obj CicUniv.empty_ugraph uri) with
 153             C.InductiveDefinition (dl,_,_,_) ->
 154              let (_,_,_,cons) = get_nth dl (n1+1) in
 155               let (id,_) = get_nth cons n2 in
 156                id ^ pp_exp_named_subst exp_named_subst l
 157           | _ -> raise CicPpInternalError
 158         with
 159            Sys.Break as exn -> raise exn
 160          | _ ->
 161           UriManager.string_of_uri uri ^ "#1/" ^ string_of_int (n1 + 1) ^ "/" ^
 162            string_of_int n2
 163        )
 164     | C.MutCase (uri,n1,ty,te,patterns) ->
 165        let connames_and_argsno =
 166         (match fst(CicEnvironment.get_obj CicUniv.empty_ugraph uri) with
 167             C.InductiveDefinition (dl,_,paramsno,_) ->
 168              let (_,_,_,cons) = get_nth dl (n1+1) in
 169               List.map
 170                (fun (id,ty) ->
 171                  (* this is just an approximation since we do not have
 172                     reduction yet! *)
 173                  let rec count_prods toskip =
 174                   function
 175                      C.Prod (_,_,bo) when toskip > 0 ->
 176                       count_prods (toskip - 1) bo
 177                    | C.Prod (_,_,bo) -> 1 + count_prods 0 bo
 178                    | _ -> 0
 179                  in
 180                   id, count_prods paramsno ty
 181                ) cons
 182           | _ -> raise CicPpInternalError
 183         )
 184        in
 185         let connames_and_argsno_and_patterns =
 186          let rec combine =
 187             function
 188                [],[] -> []
 189              | [],l -> List.map (fun x -> "???",0,Some x) l
 190              | l,[] -> List.map (fun (x,no) -> x,no,None) l
 191              | (x,no)::tlx,y::tly -> (x,no,Some y)::(combine (tlx,tly))
 192          in
 193           combine (connames_and_argsno,patterns)
 194         in
 195          "\nmatch " ^ pp te l ^ " return " ^ pp ty l ^ " with \n [ " ^
 196           (String.concat "\n | "
 197            (List.map
 198             (fun (x,argsno,y) ->
 199               let rec aux argsno l =
 200                function
 201                   Cic.Lambda (name,ty,bo) when argsno > 0 ->
 202                    let args,res = aux (argsno - 1) (Some name::l) bo in
 203                     ("(" ^ (match name with C.Anonymous -> "_" | C.Name s -> s)^
 204                      ":" ^ pp ty l ^ ")")::args, res
 205                 | t when argsno = 0 -> [],pp t l
 206                 | t -> ["{" ^ string_of_int argsno ^ " args missing}"],pp t l
 207               in
 208                let pattern,body =
 209                 match y with
 210                    None -> x,""
 211                  | Some y when argsno = 0 -> x,pp y l
 212                  | Some y ->
 213                     let args,body = aux argsno l y in
 214                      "(" ^ x ^ " " ^ String.concat " " args ^ ")",body
 215                in
 216                 pattern ^ " => " ^ body
 217             ) connames_and_argsno_and_patterns)) ^
 218           "\n]"
 219     | C.Fix (no, funs) ->
 220        let snames = List.map (fun (name,_,_,_) -> name) funs in
 221         let names =
 222          List.rev (List.map (function name -> Some (C.Name name)) snames)
 223         in
 224          "\nFix " ^ get_nth snames (no + 1) ^ " {" ^
 225          List.fold_right
 226           (fun (name,ind,ty,bo) i -> "\n" ^ name ^ " / " ^ string_of_int ind ^
 227             " : " ^ pp ty l ^ " := \n" ^
 228             pp bo (names@l) ^ i)
 229           funs "" ^
 230          "}\n"
 231     | C.CoFix (no,funs) ->
 232        let snames = List.map (fun (name,_,_) -> name) funs in
 233         let names =
 234          List.rev (List.map (function name -> Some (C.Name name)) snames)
 235         in
 236          "\nCoFix " ^ get_nth snames (no + 1) ^ " {" ^
 237          List.fold_right
 238           (fun (name,ty,bo) i -> "\n" ^ name ^
 239             " : " ^ pp ty l ^ " := \n" ^
 240             pp bo (names@l) ^ i)
 241           funs "" ^
 242          "}\n"
 243 and pp_exp_named_subst exp_named_subst l =
 244  if exp_named_subst = [] then "" else
 245   "\\subst[" ^
 246    String.concat " ; " (
 247     List.map
 248      (function (uri,t) -> UriManager.name_of_uri uri ^ " \\Assign " ^ pp t l)
 249      exp_named_subst
 250    ) ^ "]"
 251 in
 252  pp
 253 ;;
 254
 255 let ppterm ?metasenv t =
 256  pp ?metasenv t []
 257 ;;
 258
 259 (* ppinductiveType (typename, inductive, arity, cons)                       *)
 260 (* pretty-prints a single inductive definition                              *)
 261 (* (typename, inductive, arity, cons)                                       *)
 262 let ppinductiveType (typename, inductive, arity, cons) =
 263   (if inductive then "\nInductive " else "\nCoInductive ") ^ typename ^ ": " ^
 264   pp arity [] ^ " =\n   " ^
 265   List.fold_right
 266    (fun (id,ty) i -> id ^ " : " ^ pp ty [] ^
 267     (if i = "" then "\n" else "\n | ") ^ i)
 268    cons ""
 269 ;;
 270
 271 let ppcontext ?metasenv ?(sep = "\n") context =
 272  let separate s = if s = "" then "" else s ^ sep in
 273  fst (List.fold_right
 274    (fun context_entry (i,name_context) ->
 275      match context_entry with
 276         Some (n,Cic.Decl t) ->
 277          Printf.sprintf "%s%s : %s" (separate i) (ppname n)
 278           (pp ?metasenv t name_context), (Some n)::name_context
 279       | Some (n,Cic.Def (bo,ty)) ->
 280          Printf.sprintf "%s%s : %s := %s" (separate i) (ppname n)
 281           (match ty with
 282               None -> "_"
 283             | Some ty -> pp ?metasenv ty name_context)
 284           (pp ?metasenv bo name_context), (Some n)::name_context
 285        | None ->
 286           Printf.sprintf "%s_ :? _" (separate i), None::name_context
 287     ) context ("",[]))
 288
 289 (* ppobj obj  returns a string with describing the cic object obj in a syntax *)
 290 (* similar to the one used by Coq                                             *)
 291 let ppobj obj =
 292  let module C = Cic in
 293  let module U = UriManager in
 294   match obj with
 295     C.Constant (name, Some t1, t2, params, _) ->
 296       "Definition of " ^ name ^
 297        "(" ^ String.concat ";" (List.map UriManager.string_of_uri params) ^
 298        ")" ^ ":\n" ^ pp t1 [] ^ " : " ^ pp t2 []
 299    | C.Constant (name, None, ty, params, _) ->
 300       "Axiom " ^ name ^
 301        "(" ^ String.concat ";" (List.map UriManager.string_of_uri params) ^
 302        "):\n" ^ pp ty []
 303    | C.Variable (name, bo, ty, params, _) ->
 304       "Variable " ^ name ^
 305        "(" ^ String.concat ";" (List.map UriManager.string_of_uri params) ^
 306        ")" ^ ":\n" ^
 307        pp ty [] ^ "\n" ^
 308        (match bo with None -> "" | Some bo -> ":= " ^ pp bo [])
 309    | C.CurrentProof (name, conjectures, value, ty, params, _) ->
 310       "Current Proof of " ^ name ^
 311        "(" ^ String.concat ";" (List.map UriManager.string_of_uri params) ^
 312        ")" ^ ":\n" ^
 313       let separate s = if s = "" then "" else s ^ " ; " in
 314        List.fold_right
 315         (fun (n, context, t) i ->
 316           let conjectures',name_context =
 317                  List.fold_right
 318                   (fun context_entry (i,name_context) ->
 319                     (match context_entry with
 320                         Some (n,C.Decl at) ->
 321                    (separate i) ^
 322                      ppname n ^ ":" ^
 323                       pp ~metasenv:conjectures at name_context ^ " ",
 324                       (Some n)::name_context
 325                       | Some (n,C.Def (at,None)) ->
 326                    (separate i) ^
 327                      ppname n ^ ":= " ^ pp ~metasenv:conjectures
 328                       at name_context ^ " ",
 329                       (Some n)::name_context
 330                 | None ->
 331                    (separate i) ^ "_ :? _ ", None::name_context
 332                 | _ -> assert false)
 333             ) context ("",[])
 334           in
 335            conjectures' ^ " |- " ^ "?" ^ (string_of_int n) ^ ": " ^
 336             pp ~metasenv:conjectures t name_context ^ "\n" ^ i
 337         ) conjectures "" ^
 338         "\n" ^ pp ~metasenv:conjectures value [] ^ " : " ^
 339           pp ~metasenv:conjectures ty []
 340    | C.InductiveDefinition (l, params, nparams, _) ->
 341       "Parameters = " ^
 342        String.concat ";" (List.map UriManager.string_of_uri params) ^ "\n" ^
 343        "NParams = " ^ string_of_int nparams ^ "\n" ^
 344         List.fold_right (fun x i -> ppinductiveType x ^ i) l ""
 345 ;;
 346
 347 let ppsort = function
 348   | Cic.Prop -> "Prop"
 349   | Cic.Set -> "Set"
 350   | Cic.Type _ -> "Type"
 351   | Cic.CProp -> "CProp"
 352
 353
 354 (* MATITA NAMING CONVENTION *)
 355
 356 let is_prefix prefix string =
 357   let len = String.length prefix in
 358   let len1 = String.length string in
 359   if len <= len1 then
 360     begin
 361       let head = String.sub string 0 len in
 362       if
 363       (String.compare (String.lowercase head) (String.lowercase prefix)=0) then
 364         begin
 365           let diff = len1-len in
 366           let tail = String.sub string len diff in
 367           if ((diff > 0) && (String.rcontains_from tail 0 '_')) then
 368             Some (String.sub tail 1 (diff-1))
 369             else Some tail
 370           end
 371         else None
 372     end
 373   else None
 374
 375 let remove_prefix prefix (last,string) =
 376   if string = "" then (last,string)
 377   else
 378     match is_prefix prefix string with
 379       None ->
 380         if last <> "" then
 381           match is_prefix last prefix with
 382             None -> (last,string)
 383           | Some _ ->
 384               (match is_prefix prefix (last^string) with
 385                 None -> (last,string)
 386               | Some tail -> (prefix,tail))
 387         else (last,string)
 388     | Some tail -> (prefix, tail)
 389
 390 let legal_suffix string =
 391   if string = "" then true else
 392   begin
 393     let legal_s = Str.regexp "_?\\([0-9]+\\|r\\|l\\|'\\|\"\\)" in
 394     (Str.string_match legal_s string 0) && (Str.matched_string string = string)
 395   end
 396
 397 (** check if a prefix of string_name is legal for term and returns the tail.
 398     chec_rec cannot fail: at worst it return string_name.
 399     The algorithm is greedy, but last contains the last name matched, providing
 400     a one slot buffer.
 401     string_name is here a pair (last,string_name).*)
 402
 403 let rec check_rec ctx string_name =
 404   function
 405     | Cic.Rel m ->
 406         (match List.nth ctx (m-1) with
 407           Cic.Name name ->
 408             remove_prefix name string_name
 409         | Cic.Anonymous -> string_name)
 410     | Cic.Meta _ -> string_name
 411     | Cic.Sort sort -> remove_prefix (ppsort sort) string_name
 412     | Cic.Implicit _ -> string_name
 413     | Cic.Cast (te,ty) -> check_rec ctx string_name te
 414     | Cic.Prod (name,so,dest) ->
 415         let l_string_name = check_rec ctx string_name so in
 416         check_rec (name::ctx) string_name dest
 417     | Cic.Lambda (name,so,dest) ->
 418         let string_name =
 419           match name with
 420             Cic.Anonymous -> string_name
 421           | Cic.Name name -> remove_prefix name string_name in
 422         let l_string_name = check_rec ctx string_name so in
 423         check_rec (name::ctx) l_string_name dest
 424     | Cic.LetIn (name,so,dest) ->
 425         let string_name = check_rec ctx string_name so in
 426         check_rec (name::ctx) string_name dest
 427     | Cic.Appl l ->
 428         List.fold_left (check_rec ctx) string_name l
 429     | Cic.Var (uri,exp_named_subst) ->
 430         let name = UriManager.name_of_uri uri in
 431         remove_prefix name string_name
 432     | Cic.Const (uri,exp_named_subst) ->
 433         let name = UriManager.name_of_uri uri in
 434         remove_prefix name string_name
 435     | Cic.MutInd (uri,_,exp_named_subst) ->
 436         let name = UriManager.name_of_uri uri in
 437         remove_prefix name string_name
 438     | Cic.MutConstruct (uri,n,m,exp_named_subst) ->
 439         let name =
 440           (match fst(CicEnvironment.get_obj CicUniv.empty_ugraph uri) with
 441             Cic.InductiveDefinition (dl,_,_,_) ->
 442               let (_,_,_,cons) = get_nth dl (n+1) in
 443               let (id,_) = get_nth cons m in
 444               id
 445           | _ -> assert false) in
 446         remove_prefix name string_name
 447     | Cic.MutCase (_,_,_,te,pl) ->
 448         let string_name = remove_prefix "match" string_name in
 449         let string_name = check_rec ctx string_name te in
 450         List.fold_right (fun t s -> check_rec ctx s t) pl string_name
 451     | Cic.Fix (_,fl) ->
 452         let string_name = remove_prefix "fix" string_name in
 453         let names = List.map (fun (name,_,_,_) -> name) fl in
 454         let onames =
 455           List.rev (List.map (function name -> Cic.Name name) names)
 456         in
 457         List.fold_right
 458           (fun (_,_,_,bo) s -> check_rec (onames@ctx) s bo) fl string_name
 459     | Cic.CoFix (_,fl) ->
 460         let string_name = remove_prefix "cofix" string_name in
 461         let names = List.map (fun (name,_,_) -> name) fl in
 462         let onames =
 463           List.rev (List.map (function name -> Cic.Name name) names)
 464         in
 465         List.fold_right
 466           (fun (_,_,bo) s -> check_rec (onames@ctx) s bo) fl string_name
 467
 468 let check_name ?(allow_suffix=false) ctx name term =
 469   let (_,tail) = check_rec ctx ("",name) term in
 470   if (not allow_suffix) then (String.length tail = 0)
 471   else legal_suffix tail
 472
 473 let check_elim ctx conclusion_name =
 474   let elim = Str.regexp "_elim\\|_case" in
 475   if (Str.string_match elim conclusion_name 0) then
 476     let len = String.length conclusion_name in
 477     let tail = String.sub conclusion_name 5 (len-5) in
 478     legal_suffix tail
 479   else false
 480
 481 let rec check_names ctx hyp_names conclusion_name t =
 482   match t with
 483     | Cic.Prod (name,s,t) ->
 484         (match hyp_names with
 485              [] -> check_names (name::ctx) hyp_names conclusion_name t
 486            | hd::tl ->
 487                if check_name ctx hd s then
 488                  check_names (name::ctx) tl conclusion_name t
 489                else
 490                  check_names (name::ctx) hyp_names conclusion_name t)
 491     | Cic.Appl ((Cic.Rel n)::args) ->
 492         (match hyp_names with
 493           | [] ->
 494               (check_name ~allow_suffix:true ctx conclusion_name t) ||
 495               (check_elim ctx conclusion_name)
 496           | [what_to_elim] ->
 497               (* what to elim could be an argument
 498                  of the predicate: e.g. leb_elim *)
 499               let (last,tail) =
 500                 List.fold_left (check_rec ctx) ("",what_to_elim) args in
 501               (tail = "" && check_elim ctx conclusion_name)
 502           | _ -> false)
 503     | Cic.MutCase  (_,_,Cic.Lambda(name,so,ty),te,_) ->
 504         (match hyp_names with
 505           | [] ->
 506                (match is_prefix "match" conclusion_name with
 507                    None -> check_name ~allow_suffix:true ctx conclusion_name t
 508                | Some tail -> check_name ~allow_suffix:true ctx tail t)
 509           | [what_to_match] ->
 510               (* what to match could be the term te or its type so; in this case the
 511                  conclusion name should match ty *)
 512               check_name ~allow_suffix:true (name::ctx) conclusion_name ty &&
 513               (check_name ctx what_to_match te || check_name ctx what_to_match so)
 514           | _ -> false)
 515     | _ ->
 516         hyp_names=[] && check_name ~allow_suffix:true ctx conclusion_name t
 517
 518 let check name term =
 519   let names = Str.split (Str.regexp_string "_to_") name in
 520   let hyp_names,conclusion_name =
 521     match List.rev names with
 522         [] -> assert false
 523       | hd::tl ->
 524           let elim = Str.regexp "_elim\\|_case" in
 525           let len = String.length hd in
 526           try
 527             let pos = Str.search_backward elim hd len in
 528             let hyp = String.sub hd 0 pos in
 529             let concl = String.sub hd pos (len-pos) in
 530             List.rev (hyp::tl),concl
 531           with Not_found -> (List.rev tl),hd in
 532   check_names [] hyp_names conclusion_name term
 533 ;;
 534
 535