components/tactics/paramodulation/inference.ml

   1 (* Copyright (C) 2005, 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 let _profiler = <:profiler<_profiler>>;;
  27
  28 (* $Id$ *)
  29
  30 open Utils;;
  31 open Printf;;
  32
  33 let check_disjoint_invariant subst metasenv msg =
  34   if (List.exists
  35         (fun (i,_,_) -> (Subst.is_in_subst i subst)) metasenv)
  36   then
  37     begin
  38       prerr_endline ("not disjoint: " ^ msg);
  39       assert false
  40     end
  41 ;;
  42
  43 let rec check_irl start = function
  44   | [] -> true
  45   | None::tl -> check_irl (start+1) tl
  46   | (Some (Cic.Rel x))::tl ->
  47       if x = start then check_irl (start+1) tl else false
  48   | _ -> false
  49 ;;
  50
  51 let rec is_simple_term = function
  52   | Cic.Appl ((Cic.Meta _)::_) -> false
  53   | Cic.Appl l -> List.for_all is_simple_term l
  54   | Cic.Meta (i, l) -> let l = [] in check_irl 1 l
  55   | Cic.Rel _ -> true
  56   | Cic.Const _ -> true
  57   | Cic.MutInd (_, _, []) -> true
  58   | Cic.MutConstruct (_, _, _, []) -> true
  59   | _ -> false
  60 ;;
  61
  62 let locked menv i =
  63   List.exists (fun (j,_,_) -> i = j) menv
  64 ;;
  65
  66 let unification_simple locked_menv metasenv context t1 t2 ugraph =
  67   let module C = Cic in
  68   let module M = CicMetaSubst in
  69   let module U = CicUnification in
  70   let lookup = Subst.lookup_subst in
  71   let rec occurs_check subst what where =
  72     match where with
  73     | Cic.Meta(i,_) when i = what -> true
  74     | C.Appl l -> List.exists (occurs_check subst what) l
  75     | C.Meta _ ->
  76         let t = lookup where subst in
  77         if t <> where then occurs_check subst what t else false
  78     | _ -> false
  79   in
  80   let rec unif subst menv s t =
  81     let s = match s with C.Meta _ -> lookup s subst | _ -> s
  82     and t = match t with C.Meta _ -> lookup t subst | _ -> t
  83
  84     in
  85     match s, t with
  86     | s, t when s = t -> subst, menv
  87     (* sometimes the same meta has different local contexts; this
  88        could create "cyclic" substitutions *)
  89     | C.Meta (i, _), C.Meta (j, _) when i=j ->  subst, menv
  90     | C.Meta (i, _), C.Meta (j, _)
  91         when (locked locked_menv i) &&(locked locked_menv j) ->
  92         raise
  93           (U.UnificationFailure (lazy "Inference.unification.unif"))
  94     | C.Meta (i, _), C.Meta (j, _) when (locked locked_menv i) ->
  95         unif subst menv t s
  96     | C.Meta (i, _), C.Meta (j, _) when (i > j) && not (locked locked_menv j) ->
  97         unif subst menv t s
  98     | C.Meta (i,_), t when occurs_check subst i t ->
  99         raise
 100           (U.UnificationFailure (lazy "Inference.unification.unif"))
 101     | C.Meta (i, l), t when (locked locked_menv i) ->
 102         raise
 103           (U.UnificationFailure (lazy "Inference.unification.unif"))
 104     | C.Meta (i, l), t -> (
 105         try
 106           let _, _, ty = CicUtil.lookup_meta i menv in
 107           assert (not (Subst.is_in_subst i subst));
 108           let subst = Subst.buildsubst i context t ty subst in
 109           let menv = menv in (* List.filter (fun (m, _, _) -> i <> m) menv in *)
 110           subst, menv
 111         with CicUtil.Meta_not_found m ->
 112           let names = names_of_context context in
 113           (*debug_print
 114             (lazy*) prerr_endline
 115                (Printf.sprintf "Meta_not_found %d!: %s %s\n%s\n\n%s" m
 116                   (CicPp.pp t1 names) (CicPp.pp t2 names)
 117                   (print_metasenv menv) (print_metasenv metasenv));
 118           assert false
 119       )
 120     | _, C.Meta _ -> unif subst menv t s
 121     | C.Appl (hds::_), C.Appl (hdt::_) when hds <> hdt ->
 122         raise (U.UnificationFailure (lazy "Inference.unification.unif"))
 123     | C.Appl (hds::tls), C.Appl (hdt::tlt) -> (
 124         try
 125           List.fold_left2
 126             (fun (subst', menv) s t -> unif subst' menv s t)
 127             (subst, menv) tls tlt
 128         with Invalid_argument _ ->
 129           raise (U.UnificationFailure (lazy "Inference.unification.unif"))
 130       )
 131     | _, _ ->
 132         raise (U.UnificationFailure (lazy "Inference.unification.unif"))
 133   in
 134   let subst, menv = unif Subst.empty_subst metasenv t1 t2 in
 135   let menv = Subst.filter subst menv in
 136   subst, menv, ugraph
 137 ;;
 138
 139 let profiler = HExtlib.profile "P/Inference.unif_simple[flatten]"
 140 let profiler2 = HExtlib.profile "P/Inference.unif_simple[flatten_fast]"
 141 let profiler3 = HExtlib.profile "P/Inference.unif_simple[resolve_meta]"
 142 let profiler4 = HExtlib.profile "P/Inference.unif_simple[filter]"
 143
 144 let unification_aux b metasenv1 metasenv2 context t1 t2 ugraph =
 145   let metasenv =
 146     HExtlib.list_uniq (List.sort Pervasives.compare (metasenv1 @ metasenv2))
 147     (* metasenv1 @ metasenv2 *)
 148   in
 149   let subst, menv, ug =
 150     if not (is_simple_term t1) || not (is_simple_term t2) then (
 151       debug_print
 152         (lazy
 153            (Printf.sprintf "NOT SIMPLE TERMS: %s %s"
 154               (CicPp.ppterm t1) (CicPp.ppterm t2)));
 155       raise (CicUnification.UnificationFailure (lazy "Inference.unification.unif"))
 156     ) else
 157       if b then
 158         (* full unification *)
 159         unification_simple [] metasenv context t1 t2 ugraph
 160       else
 161         (* matching: metasenv1 is locked *)
 162         unification_simple metasenv1 metasenv context t1 t2 ugraph
 163   in
 164   if Utils.debug_res then
 165             ignore(check_disjoint_invariant subst menv "unif");
 166   (* let flatten subst =
 167     List.map
 168       (fun (i, (context, term, ty)) ->
 169          let context = apply_subst_context subst context in
 170          let term = apply_subst subst term in
 171          let ty = apply_subst subst ty in
 172            (i, (context, term, ty))) subst
 173   in
 174   let flatten subst = profiler.HExtlib.profile flatten subst in
 175   let subst = flatten subst in *)
 176     subst, menv, ug
 177 ;;
 178
 179 exception MatchingFailure;;
 180
 181 (** matching takes in input the _disjoint_ metasenv of t1 and  t2;
 182 it perform unification in the union metasenv, then check that
 183 the first metasenv has not changed *)
 184 let matching metasenv1 metasenv2 context t1 t2 ugraph =
 185   try
 186     unification_aux false metasenv1 metasenv2 context t1 t2 ugraph
 187   with
 188     CicUnification.UnificationFailure _ ->
 189       raise MatchingFailure
 190 ;;
 191
 192 let unification m1 m2 c t1 t2 ug =
 193   try
 194     unification_aux true m1 m2 c t1 t2 ug
 195   with exn ->
 196     raise exn
 197 ;;
 198
 199
 200 let check_eq context msg eq =
 201   let w, proof, (eq_ty, left, right, order), metas = eq in
 202   if not (fst (CicReduction.are_convertible ~metasenv:metas context eq_ty
 203    (fst (CicTypeChecker.type_of_aux' metas context  left CicUniv.empty_ugraph))
 204    CicUniv.empty_ugraph))
 205   then
 206     begin
 207       prerr_endline msg;
 208       assert false;
 209     end
 210   else ()
 211 ;;
 212
 213 let find_equalities context proof =
 214   let module C = Cic in
 215   let module S = CicSubstitution in
 216   let module T = CicTypeChecker in
 217   let newmeta = ProofEngineHelpers.new_meta_of_proof ~proof in
 218   let ok_types ty menv =
 219     List.for_all (fun (_, _, mt) -> mt = ty) menv
 220   in
 221   let rec aux index newmeta = function
 222     | [] -> [], newmeta
 223     | (Some (_, C.Decl (term)))::tl ->
 224         let do_find context term =
 225           match term with
 226           | C.Prod (name, s, t) ->
 227               let (head, newmetas, args, newmeta) =
 228                 ProofEngineHelpers.saturate_term newmeta []
 229                   context (S.lift index term) 0
 230               in
 231               let p =
 232                 if List.length args = 0 then
 233                   C.Rel index
 234                 else
 235                   C.Appl ((C.Rel index)::args)
 236               in (
 237                 match head with
 238                 | C.Appl [C.MutInd (uri, _, _); ty; t1; t2]
 239                     when (LibraryObjects.is_eq_URI uri) &&
 240                          (ok_types ty newmetas) ->
 241                     debug_print
 242                       (lazy
 243                          (Printf.sprintf "OK: %s" (CicPp.ppterm term)));
 244                     let o = !Utils.compare_terms t1 t2 in
 245                     let stat = (ty,t1,t2,o) in
 246                     let w = compute_equality_weight stat in
 247                     let proof = Equality.Exact p in
 248                     let e = Equality.mk_equality (w, proof, stat, newmetas) in
 249                     Some e, (newmeta+1)
 250                 | _ -> None, newmeta
 251               )
 252           | C.Appl [C.MutInd (uri, _, _); ty; t1; t2]
 253               when LibraryObjects.is_eq_URI uri ->
 254               let ty = S.lift index ty in
 255               let t1 = S.lift index t1 in
 256               let t2 = S.lift index t2 in
 257               let o = !Utils.compare_terms t1 t2 in
 258               let stat = (ty,t1,t2,o) in
 259               let w = compute_equality_weight stat in
 260               let p = C.Rel index in
 261               let proof = Equality.Exact p in
 262               let e = Equality.mk_equality (w, proof,stat,[]) in
 263               Some e, (newmeta+1)
 264           | _ -> None, newmeta
 265         in (
 266           match do_find context term with
 267           | Some p, newmeta ->
 268               let tl, newmeta' = (aux (index+1) newmeta tl) in
 269               if newmeta' < newmeta then
 270                 prerr_endline "big trouble";
 271               (index, p)::tl, newmeta' (* max???? *)
 272           | None, _ ->
 273               aux (index+1) newmeta tl
 274         )
 275     | _::tl ->
 276         aux (index+1) newmeta tl
 277   in
 278   let il, maxm = aux 1 newmeta context in
 279   let indexes, equalities = List.split il in
 280   (* ignore (List.iter (check_eq context "find") equalities); *)
 281   indexes, equalities, maxm
 282 ;;
 283
 284
 285 (*
 286 let equations_blacklist =
 287   List.fold_left
 288     (fun s u -> UriManager.UriSet.add (UriManager.uri_of_string u) s)
 289     UriManager.UriSet.empty [
 290       "cic:/Coq/Init/Logic/eq.ind#xpointer(1/1/1)";
 291       "cic:/Coq/Init/Logic/trans_eq.con";
 292       "cic:/Coq/Init/Logic/f_equal.con";
 293       "cic:/Coq/Init/Logic/f_equal2.con";
 294       "cic:/Coq/Init/Logic/f_equal3.con";
 295       "cic:/Coq/Init/Logic/f_equal4.con";
 296       "cic:/Coq/Init/Logic/f_equal5.con";
 297       "cic:/Coq/Init/Logic/sym_eq.con";
 298       "cic:/Coq/Init/Logic/eq_ind.con";
 299       "cic:/Coq/Init/Logic/eq_ind_r.con";
 300       "cic:/Coq/Init/Logic/eq_rec.con";
 301       "cic:/Coq/Init/Logic/eq_rec_r.con";
 302       "cic:/Coq/Init/Logic/eq_rect.con";
 303       "cic:/Coq/Init/Logic/eq_rect_r.con";
 304       "cic:/Coq/Logic/Eqdep/UIP.con";
 305       "cic:/Coq/Logic/Eqdep/UIP_refl.con";
 306       "cic:/Coq/Logic/Eqdep_dec/eq2eqT.con";
 307       "cic:/Coq/ZArith/Zcompare/rename.con";
 308       (* ALB !!!! questo e` imbrogliare, ma x ora lo lasciamo cosi`...
 309          perche' questo cacchio di teorema rompe le scatole :'( *)
 310       "cic:/Rocq/SUBST/comparith/mult_n_2.con";
 311
 312       "cic:/matita/logic/equality/eq_f.con";
 313       "cic:/matita/logic/equality/eq_f2.con";
 314       "cic:/matita/logic/equality/eq_rec.con";
 315       "cic:/matita/logic/equality/eq_rect.con";
 316     ]
 317 ;;
 318 *)
 319 let equations_blacklist = UriManager.UriSet.empty;;
 320
 321 let tty_of_u u =
 322   let _ = <:start<tty_of_u>> in
 323   let t = CicUtil.term_of_uri u in
 324   let ty, _ = CicTypeChecker.type_of_aux' [] [] t CicUniv.empty_ugraph in
 325   let _ = <:stop<tty_of_u>> in
 326   t, ty
 327 ;;
 328
 329 let utty_of_u u =
 330   let t,ty = tty_of_u u in
 331   u, t, ty
 332 ;;
 333
 334 let find_library_equalities dbd context status maxmeta =
 335   let module C = Cic in
 336   let module S = CicSubstitution in
 337   let module T = CicTypeChecker in
 338   let _ = <:start<equations_for_goal>> in
 339   let eqs = (MetadataQuery.equations_for_goal ~dbd status) in
 340   let _ = <:stop<equations_for_goal>> in
 341   let candidates =
 342     List.fold_left
 343       (fun l uri ->
 344         if LibraryObjects.is_eq_refl_URI uri ||
 345            LibraryObjects.is_sym_eq_URI uri ||
 346            LibraryObjects.is_trans_eq_URI uri ||
 347            LibraryObjects.is_eq_ind_URI uri ||
 348            LibraryObjects.is_eq_ind_r_URI uri
 349          then
 350            l
 351          else
 352            (utty_of_u uri)::l)
 353       [] eqs
 354   in
 355   let ok_types ty menv =
 356     List.for_all (fun (_, _, mt) -> mt = ty) menv
 357   in
 358   let rec has_vars = function
 359     | C.Meta _ | C.Rel _ | C.Const _ -> false
 360     | C.Var _ -> true
 361     | C.Appl l -> List.exists has_vars l
 362     | C.Prod (_, s, t) | C.Lambda (_, s, t)
 363     | C.LetIn (_, s, t) | C.Cast (s, t) ->
 364         (has_vars s) || (has_vars t)
 365     | _ -> false
 366  in
 367   let rec aux newmeta = function
 368     | [] -> [], newmeta
 369     | (uri, term, termty)::tl ->
 370         debug_print
 371           (lazy
 372              (Printf.sprintf "Examining: %s (%s)"
 373                 (CicPp.ppterm term) (CicPp.ppterm termty)));
 374         let res, newmeta =
 375           match termty with
 376           | C.Prod (name, s, t) when not (has_vars termty) ->
 377               let head, newmetas, args, newmeta =
 378                 ProofEngineHelpers.saturate_term newmeta [] context termty 0
 379               in
 380               let p =
 381                 if List.length args = 0 then
 382                   term
 383                 else
 384                   C.Appl (term::args)
 385               in (
 386                   match head with
 387                     | C.Appl [C.MutInd (uri, _, _); ty; t1; t2]
 388                         when (LibraryObjects.is_eq_URI uri ||
 389                               LibraryObjects.is_eq_refl_URI uri) &&
 390                              (ok_types ty newmetas) ->
 391                     debug_print
 392                       (lazy
 393                          (Printf.sprintf "OK: %s" (CicPp.ppterm term)));
 394                     let o = !Utils.compare_terms t1 t2 in
 395                     let stat = (ty,t1,t2,o) in
 396                     let w = compute_equality_weight stat in
 397                     let proof = Equality.Exact p in
 398                     let e = Equality.mk_equality (w, proof, stat, newmetas) in
 399                     Some e, (newmeta+1)
 400                 | _ -> None, newmeta
 401               )
 402           | C.Appl [C.MutInd (uri, _, _); ty; t1; t2]
 403               when
 404                 (LibraryObjects.is_eq_URI uri ||
 405                  LibraryObjects.is_eq_refl_URI uri) &&
 406                 not (has_vars termty) ->
 407               let o = !Utils.compare_terms t1 t2 in
 408               let stat = (ty,t1,t2,o) in
 409               let w = compute_equality_weight stat in
 410               let proof = Equality.Exact term in
 411               let e = Equality.mk_equality (w, proof, stat, []) in
 412               Some e, (newmeta+1)
 413           | _ -> None, newmeta
 414         in
 415         match res with
 416         | Some e ->
 417             let tl, newmeta' = aux newmeta tl in
 418               if newmeta' < newmeta then
 419                 prerr_endline "big trouble";
 420               (uri, e)::tl, newmeta' (* max???? *)
 421         | None ->
 422             aux newmeta tl
 423   in
 424   let found, maxm = aux maxmeta candidates in
 425   let uriset, eqlist =
 426     let mceq = Equality.meta_convertibility_eq in
 427     (List.fold_left
 428        (fun (s, l) (u, e) ->
 429           if List.exists (mceq e) (List.map snd l) then (
 430             debug_print
 431               (lazy
 432                  (Printf.sprintf "NO!! %s already there!"
 433                     (Equality.string_of_equality e)));
 434             (UriManager.UriSet.add u s, l)
 435           ) else (UriManager.UriSet.add u s, (u, e)::l))
 436        (UriManager.UriSet.empty, []) found)
 437   in
 438   uriset, eqlist, maxm
 439 ;;
 440
 441
 442 let find_library_theorems dbd env status equalities_uris =
 443   let module C = Cic in
 444   let module S = CicSubstitution in
 445   let module T = CicTypeChecker in
 446   let candidates =
 447     List.fold_left
 448       (fun l uri ->
 449         if LibraryObjects.is_sym_eq_URI uri ||
 450            LibraryObjects.is_trans_eq_URI uri ||
 451            LibraryObjects.is_eq_ind_URI uri ||
 452            LibraryObjects.is_eq_ind_r_URI uri
 453          then l
 454          else
 455            (let t,ty = tty_of_u uri in t, ty, [] )::l)
 456       [] (MetadataQuery.signature_of_goal ~dbd status)
 457   in
 458   let refl_equal =
 459     let eq =
 460       match LibraryObjects.eq_URI () with
 461       | Some u -> u
 462       | None ->
 463           raise
 464             (ProofEngineTypes.Fail
 465               (lazy "No default eq defined when running find_library_theorems"))
 466     in
 467     let t = CicUtil.term_of_uri (LibraryObjects.eq_refl_URI ~eq) in
 468     let ty, _ = CicTypeChecker.type_of_aux' [] [] t CicUniv.empty_ugraph in
 469     (t, ty, [])
 470   in
 471   let res = refl_equal::candidates in
 472   res
 473 ;;
 474
 475
 476 let find_context_hypotheses env equalities_indexes =
 477   let metasenv, context, ugraph = env in
 478   let _, res =
 479     List.fold_left
 480       (fun (n, l) entry ->
 481          match entry with
 482          | None -> (n+1, l)
 483          | Some _ ->
 484              if List.mem n equalities_indexes then
 485                (n+1, l)
 486              else
 487                let t = Cic.Rel n in
 488                let ty, _ =
 489                  CicTypeChecker.type_of_aux' metasenv context t ugraph in
 490                (n+1, (t, ty, [])::l))
 491       (1, []) context
 492   in
 493   res
 494 ;;
 495
 496 let get_stats () = <:show<Inference.>> ;;