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 w = 0 in
 248                     let proof = Equality.Exact p in
 249                     let e = Equality.mk_equality (w, proof, stat, newmetas) in
 250                     Some e, (newmeta+1)
 251                 | _ -> None, newmeta
 252               )
 253           | C.Appl [C.MutInd (uri, _, _); ty; t1; t2]
 254               when LibraryObjects.is_eq_URI uri ->
 255               let ty = S.lift index ty in
 256               let t1 = S.lift index t1 in
 257               let t2 = S.lift index t2 in
 258               let o = !Utils.compare_terms t1 t2 in
 259               let stat = (ty,t1,t2,o) in
 260               let w = compute_equality_weight stat in
 261               let p = C.Rel index in
 262               let proof = Equality.Exact p in
 263               let e = Equality.mk_equality (w, proof,stat,[]) in
 264               Some e, (newmeta+1)
 265           | _ -> None, newmeta
 266         in (
 267           match do_find context term with
 268           | Some p, newmeta ->
 269               let tl, newmeta' = (aux (index+1) newmeta tl) in
 270               if newmeta' < newmeta then
 271                 prerr_endline "big trouble";
 272               (index, p)::tl, newmeta' (* max???? *)
 273           | None, _ ->
 274               aux (index+1) newmeta tl
 275         )
 276     | _::tl ->
 277         aux (index+1) newmeta tl
 278   in
 279   let il, maxm = aux 1 newmeta context in
 280   let indexes, equalities = List.split il in
 281   (* ignore (List.iter (check_eq context "find") equalities); *)
 282   indexes, equalities, maxm
 283 ;;
 284
 285
 286 (*
 287 let equations_blacklist =
 288   List.fold_left
 289     (fun s u -> UriManager.UriSet.add (UriManager.uri_of_string u) s)
 290     UriManager.UriSet.empty [
 291       "cic:/Coq/Init/Logic/eq.ind#xpointer(1/1/1)";
 292       "cic:/Coq/Init/Logic/trans_eq.con";
 293       "cic:/Coq/Init/Logic/f_equal.con";
 294       "cic:/Coq/Init/Logic/f_equal2.con";
 295       "cic:/Coq/Init/Logic/f_equal3.con";
 296       "cic:/Coq/Init/Logic/f_equal4.con";
 297       "cic:/Coq/Init/Logic/f_equal5.con";
 298       "cic:/Coq/Init/Logic/sym_eq.con";
 299       "cic:/Coq/Init/Logic/eq_ind.con";
 300       "cic:/Coq/Init/Logic/eq_ind_r.con";
 301       "cic:/Coq/Init/Logic/eq_rec.con";
 302       "cic:/Coq/Init/Logic/eq_rec_r.con";
 303       "cic:/Coq/Init/Logic/eq_rect.con";
 304       "cic:/Coq/Init/Logic/eq_rect_r.con";
 305       "cic:/Coq/Logic/Eqdep/UIP.con";
 306       "cic:/Coq/Logic/Eqdep/UIP_refl.con";
 307       "cic:/Coq/Logic/Eqdep_dec/eq2eqT.con";
 308       "cic:/Coq/ZArith/Zcompare/rename.con";
 309       (* ALB !!!! questo e` imbrogliare, ma x ora lo lasciamo cosi`...
 310          perche' questo cacchio di teorema rompe le scatole :'( *)
 311       "cic:/Rocq/SUBST/comparith/mult_n_2.con";
 312
 313       "cic:/matita/logic/equality/eq_f.con";
 314       "cic:/matita/logic/equality/eq_f2.con";
 315       "cic:/matita/logic/equality/eq_rec.con";
 316       "cic:/matita/logic/equality/eq_rect.con";
 317     ]
 318 ;;
 319 *)
 320 let equations_blacklist = UriManager.UriSet.empty;;
 321
 322 let tty_of_u u =
 323   let _ = <:start<tty_of_u>> in
 324   let t = CicUtil.term_of_uri u in
 325   let ty, _ = CicTypeChecker.type_of_aux' [] [] t CicUniv.empty_ugraph in
 326   let _ = <:stop<tty_of_u>> in
 327   t, ty
 328 ;;
 329
 330 let utty_of_u u =
 331   let t,ty = tty_of_u u in
 332   u, t, ty
 333 ;;
 334
 335 let find_library_equalities caso_strano dbd context status maxmeta =
 336   let module C = Cic in
 337   let module S = CicSubstitution in
 338   let module T = CicTypeChecker in
 339   let _ = <:start<equations_for_goal>> in
 340   let signature =
 341     if caso_strano then
 342       begin
 343         let proof, goalno = status in
 344         let _,metasenv,_,_ = proof in
 345         let metano,context,ty = CicUtil.lookup_meta goalno metasenv in
 346         match ty with
 347         | Cic.Appl[Cic.MutInd(u,0,_);eq_ty;l;r] ->
 348             (let mainl, sigl = MetadataConstraints.signature_of l in
 349             let mainr, sigr = MetadataConstraints.signature_of r in
 350             match mainl,mainr with
 351             | Some (uril,tyl), Some (urir, tyr)
 352                 when LibraryObjects.is_eq_URI uril &&
 353                      LibraryObjects.is_eq_URI urir &&
 354                      tyl = tyr ->
 355                   Some (mainl,MetadataConstraints.UriManagerSet.union sigl sigr)
 356             | _ ->
 357                 let u = (UriManager.uri_of_string
 358                   (UriManager.string_of_uri u ^ "#xpointer(1/1)")) in
 359                 let main = Some (u, []) in
 360                 Some (main,MetadataConstraints.UriManagerSet.union sigl sigr))
 361         | _ -> assert false
 362       end
 363     else
 364       None
 365   in
 366   let eqs = (MetadataQuery.equations_for_goal ~dbd ?signature status) in
 367   let _ = <:stop<equations_for_goal>> in
 368   let candidates =
 369     List.fold_left
 370       (fun l uri ->
 371         if LibraryObjects.is_eq_refl_URI uri ||
 372            LibraryObjects.is_sym_eq_URI uri ||
 373            LibraryObjects.is_trans_eq_URI uri ||
 374            LibraryObjects.is_eq_ind_URI uri ||
 375            LibraryObjects.is_eq_ind_r_URI uri
 376          then
 377            l
 378          else
 379            (utty_of_u uri)::l)
 380       [] eqs
 381   in
 382   let ok_types ty menv =
 383     List.for_all (fun (_, _, mt) -> mt = ty) menv
 384   in
 385   let rec has_vars = function
 386     | C.Meta _ | C.Rel _ | C.Const _ -> false
 387     | C.Var _ -> true
 388     | C.Appl l -> List.exists has_vars l
 389     | C.Prod (_, s, t) | C.Lambda (_, s, t)
 390     | C.LetIn (_, s, t) | C.Cast (s, t) ->
 391         (has_vars s) || (has_vars t)
 392     | _ -> false
 393  in
 394   let rec aux newmeta = function
 395     | [] -> [], newmeta
 396     | (uri, term, termty)::tl ->
 397         debug_print
 398           (lazy
 399              (Printf.sprintf "Examining: %s (%s)"
 400                 (CicPp.ppterm term) (CicPp.ppterm termty)));
 401         let res, newmeta =
 402           match termty with
 403           | C.Prod (name, s, t) when not (has_vars termty) ->
 404               let head, newmetas, args, newmeta =
 405                 ProofEngineHelpers.saturate_term newmeta [] context termty 0
 406               in
 407               let p =
 408                 if List.length args = 0 then
 409                   term
 410                 else
 411                   C.Appl (term::args)
 412               in (
 413                   match head with
 414                     | C.Appl [C.MutInd (uri, _, _); ty; t1; t2]
 415                         when (LibraryObjects.is_eq_URI uri ||
 416                               LibraryObjects.is_eq_refl_URI uri) &&
 417                              (ok_types ty newmetas) ->
 418                     debug_print
 419                       (lazy
 420                          (Printf.sprintf "OK: %s" (CicPp.ppterm term)));
 421                     let o = !Utils.compare_terms t1 t2 in
 422                     let stat = (ty,t1,t2,o) in
 423                     let w = compute_equality_weight stat in
 424                     let proof = Equality.Exact p in
 425                     let e = Equality.mk_equality (w, proof, stat, newmetas) in
 426                     Some e, (newmeta+1)
 427                 | _ -> None, newmeta
 428               )
 429           | C.Appl [C.MutInd (uri, _, _); ty; t1; t2]
 430               when
 431                 (LibraryObjects.is_eq_URI uri ||
 432                  LibraryObjects.is_eq_refl_URI uri) &&
 433                 not (has_vars termty) ->
 434               let o = !Utils.compare_terms t1 t2 in
 435               let stat = (ty,t1,t2,o) in
 436               let w = compute_equality_weight stat in
 437               let proof = Equality.Exact term in
 438               let e = Equality.mk_equality (w, proof, stat, []) in
 439               Some e, (newmeta+1)
 440           | _ -> None, newmeta
 441         in
 442         match res with
 443         | Some e ->
 444             let tl, newmeta' = aux newmeta tl in
 445               if newmeta' < newmeta then
 446                 prerr_endline "big trouble";
 447               (uri, e)::tl, newmeta' (* max???? *)
 448         | None ->
 449             aux newmeta tl
 450   in
 451   let found, maxm = aux maxmeta candidates in
 452   let uriset, eqlist =
 453     let mceq = Equality.meta_convertibility_eq in
 454     (List.fold_left
 455        (fun (s, l) (u, e) ->
 456           if List.exists (mceq e) (List.map snd l) then (
 457             debug_print
 458               (lazy
 459                  (Printf.sprintf "NO!! %s already there!"
 460                     (Equality.string_of_equality e)));
 461             (UriManager.UriSet.add u s, l)
 462           ) else (UriManager.UriSet.add u s, (u, e)::l))
 463        (UriManager.UriSet.empty, []) found)
 464   in
 465   uriset, eqlist, maxm
 466 ;;
 467
 468
 469 let find_library_theorems dbd env status equalities_uris =
 470   let module C = Cic in
 471   let module S = CicSubstitution in
 472   let module T = CicTypeChecker in
 473   let candidates =
 474     List.fold_left
 475       (fun l uri ->
 476         if LibraryObjects.is_sym_eq_URI uri ||
 477            LibraryObjects.is_trans_eq_URI uri ||
 478            LibraryObjects.is_eq_ind_URI uri ||
 479            LibraryObjects.is_eq_ind_r_URI uri
 480          then l
 481          else
 482            (let t,ty = tty_of_u uri in t, ty, [] )::l)
 483       [] (MetadataQuery.signature_of_goal ~dbd status)
 484   in
 485   let refl_equal =
 486     let eq =
 487       match LibraryObjects.eq_URI () with
 488       | Some u -> u
 489       | None ->
 490           raise
 491             (ProofEngineTypes.Fail
 492               (lazy "No default eq defined when running find_library_theorems"))
 493     in
 494     let t = CicUtil.term_of_uri (LibraryObjects.eq_refl_URI ~eq) in
 495     let ty, _ = CicTypeChecker.type_of_aux' [] [] t CicUniv.empty_ugraph in
 496     (t, ty, [])
 497   in
 498   let res = refl_equal::candidates in
 499   res
 500 ;;
 501
 502
 503 let find_context_hypotheses env equalities_indexes =
 504   let metasenv, context, ugraph = env in
 505   let _, res =
 506     List.fold_left
 507       (fun (n, l) entry ->
 508          match entry with
 509          | None -> (n+1, l)
 510          | Some _ ->
 511              if List.mem n equalities_indexes then
 512                (n+1, l)
 513              else
 514                let t = Cic.Rel n in
 515                let ty, _ =
 516                  CicTypeChecker.type_of_aux' metasenv context t ugraph in
 517                (n+1, (t, ty, [])::l))
 518       (1, []) context
 519   in
 520   res
 521 ;;
 522
 523 let get_stats () = <:show<Inference.>> ;;