]> matita.cs.unibo.it Git - helm.git/blobdiff - helm/ocaml/tactics/proofEngineReduction.ml
test branch
[helm.git] / helm / ocaml / tactics / proofEngineReduction.ml
diff --git a/helm/ocaml/tactics/proofEngineReduction.ml b/helm/ocaml/tactics/proofEngineReduction.ml
new file mode 100644 (file)
index 0000000..755a098
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,973 @@
+(* Copyright (C) 2002, HELM Team.
+ * 
+ * This file is part of HELM, an Hypertextual, Electronic
+ * Library of Mathematics, developed at the Computer Science
+ * Department, University of Bologna, Italy.
+ * 
+ * HELM is free software; you can redistribute it and/or
+ * modify it under the terms of the GNU General Public License
+ * as published by the Free Software Foundation; either version 2
+ * of the License, or (at your option) any later version.
+ * 
+ * HELM is distributed in the hope that it will be useful,
+ * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
+ * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
+ * GNU General Public License for more details.
+ *
+ * You should have received a copy of the GNU General Public License
+ * along with HELM; if not, write to the Free Software
+ * Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston,
+ * MA  02111-1307, USA.
+ * 
+ * For details, see the HELM World-Wide-Web page,
+ * http://cs.unibo.it/helm/.
+ *)
+
+(******************************************************************************)
+(*                                                                            *)
+(*                               PROJECT HELM                                 *)
+(*                                                                            *)
+(*                Claudio Sacerdoti Coen <sacerdot@cs.unibo.it>               *)
+(*                                 12/04/2002                                 *)
+(*                                                                            *)
+(*                                                                            *)
+(******************************************************************************)
+
+(* $Id$ *)
+
+(* The code of this module is derived from the code of CicReduction *)
+
+exception Impossible of int;;
+exception ReferenceToConstant;;
+exception ReferenceToVariable;;
+exception ReferenceToCurrentProof;;
+exception ReferenceToInductiveDefinition;;
+exception WrongUriToInductiveDefinition;;
+exception WrongUriToConstant;;
+exception RelToHiddenHypothesis;;
+
+let alpha_equivalence =
+ let module C = Cic in
+  let rec aux t t' =
+   if t = t' then true
+   else
+    match t,t' with
+       C.Var (uri1,exp_named_subst1), C.Var (uri2,exp_named_subst2) ->
+        UriManager.eq uri1 uri2 &&
+         aux_exp_named_subst exp_named_subst1 exp_named_subst2
+     | C.Cast (te,ty), C.Cast (te',ty') ->
+        aux te te' && aux ty ty'
+     | C.Prod (_,s,t), C.Prod (_,s',t') ->
+        aux s s' && aux t t'
+     | C.Lambda (_,s,t), C.Lambda (_,s',t') ->
+        aux s s' && aux t t'
+     | C.LetIn (_,s,t), C.LetIn(_,s',t') ->
+        aux s s' && aux t t'
+     | C.Appl l, C.Appl l' ->
+        (try
+          List.fold_left2
+           (fun b t1 t2 -> b && aux t1 t2) true l l'
+         with
+          Invalid_argument _ -> false)
+     | C.Const (uri,exp_named_subst1), C.Const (uri',exp_named_subst2) ->
+        UriManager.eq uri uri' &&
+         aux_exp_named_subst exp_named_subst1 exp_named_subst2
+     | C.MutInd (uri,i,exp_named_subst1), C.MutInd (uri',i',exp_named_subst2) ->
+        UriManager.eq uri uri' && i = i' &&
+         aux_exp_named_subst exp_named_subst1 exp_named_subst2
+     | C.MutConstruct (uri,i,j,exp_named_subst1),
+       C.MutConstruct (uri',i',j',exp_named_subst2) ->
+        UriManager.eq uri uri' && i = i' && j = j' &&
+         aux_exp_named_subst exp_named_subst1 exp_named_subst2
+     | C.MutCase (sp,i,outt,t,pl), C.MutCase (sp',i',outt',t',pl') ->
+        UriManager.eq sp sp' && i = i' &&
+         aux outt outt' && aux t t' &&
+          (try
+            List.fold_left2
+             (fun b t1 t2 -> b && aux t1 t2) true pl pl'
+           with
+            Invalid_argument _ -> false)
+     | C.Fix (i,fl), C.Fix (i',fl') ->
+        i = i' &&
+        (try
+          List.fold_left2
+           (fun b (_,i,ty,bo) (_,i',ty',bo') ->
+             b && i = i' && aux ty ty' && aux bo bo'
+           ) true fl fl'
+         with
+          Invalid_argument _ -> false)
+     | C.CoFix (i,fl), C.CoFix (i',fl') ->
+        i = i' &&
+        (try
+          List.fold_left2
+           (fun b (_,ty,bo) (_,ty',bo') ->
+             b && aux ty ty' && aux bo bo'
+           ) true fl fl'
+         with
+          Invalid_argument _ -> false)
+     | _,_ -> false (* we already know that t != t' *)
+  and aux_exp_named_subst exp_named_subst1 exp_named_subst2 =
+   try
+     List.fold_left2
+      (fun b (uri1,t1) (uri2,t2) ->
+        b && UriManager.eq uri1 uri2 && aux t1 t2
+      ) true exp_named_subst1 exp_named_subst2
+    with
+     Invalid_argument _ -> false
+  in
+   aux
+;;
+
+exception WhatAndWithWhatDoNotHaveTheSameLength;;
+
+(* "textual" replacement of several subterms with other ones *)
+let replace ~equality ~what ~with_what ~where =
+ let module C = Cic in
+  let find_image t =
+   let rec find_image_aux =
+    function
+       [],[] -> raise Not_found
+     | what::tl1,with_what::tl2 ->
+        if equality what t then with_what else find_image_aux (tl1,tl2)
+     | _,_ -> raise WhatAndWithWhatDoNotHaveTheSameLength
+   in
+    find_image_aux (what,with_what)
+  in
+  let rec aux t =
+   try
+    find_image t
+   with Not_found ->
+    match t with
+       C.Rel _ -> t
+     | C.Var (uri,exp_named_subst) ->
+        C.Var (uri,List.map (function (uri,t) -> uri, aux t) exp_named_subst)
+     | C.Meta _ -> t
+     | C.Sort _ -> t
+     | C.Implicit _ as t -> t
+     | C.Cast (te,ty) -> C.Cast (aux te, aux ty)
+     | C.Prod (n,s,t) -> C.Prod (n, aux s, aux t)
+     | C.Lambda (n,s,t) -> C.Lambda (n, aux s, aux t)
+     | C.LetIn (n,s,t) -> C.LetIn (n, aux s, aux t)
+     | C.Appl l ->
+        (* Invariant enforced: no application of an application *)
+        (match List.map aux l with
+            (C.Appl l')::tl -> C.Appl (l'@tl)
+          | l' -> C.Appl l')
+     | C.Const (uri,exp_named_subst) ->
+        C.Const (uri,List.map (function (uri,t) -> uri, aux t) exp_named_subst)
+     | C.MutInd (uri,i,exp_named_subst) ->
+        C.MutInd
+         (uri,i,List.map (function (uri,t) -> uri, aux t) exp_named_subst)
+     | C.MutConstruct (uri,i,j,exp_named_subst) ->
+        C.MutConstruct
+         (uri,i,j,List.map (function (uri,t) -> uri, aux t) exp_named_subst)
+     | C.MutCase (sp,i,outt,t,pl) ->
+        C.MutCase (sp,i,aux outt, aux t,List.map aux pl)
+     | C.Fix (i,fl) ->
+        let substitutedfl =
+         List.map
+          (fun (name,i,ty,bo) -> (name, i, aux ty, aux bo))
+           fl
+        in
+         C.Fix (i, substitutedfl)
+     | C.CoFix (i,fl) ->
+        let substitutedfl =
+         List.map
+          (fun (name,ty,bo) -> (name, aux ty, aux bo))
+           fl
+        in
+         C.CoFix (i, substitutedfl)
+   in
+    aux where
+;;
+
+(* replaces in a term a term with another one. *)
+(* Lifting are performed as usual.             *)
+let replace_lifting ~equality ~what ~with_what ~where =
+ let module C = Cic in
+ let module S = CicSubstitution in
+  let find_image what t =
+   let rec find_image_aux =
+    function
+       [],[] -> raise Not_found
+     | what::tl1,with_what::tl2 ->
+        if equality what t then with_what else find_image_aux (tl1,tl2)
+     | _,_ -> raise WhatAndWithWhatDoNotHaveTheSameLength
+   in
+    find_image_aux (what,with_what)
+  in
+  let rec substaux k what t =
+   try
+    S.lift (k-1) (find_image what t)
+   with Not_found ->
+    match t with
+      C.Rel n as t -> t
+    | C.Var (uri,exp_named_subst) ->
+       let exp_named_subst' =
+        List.map (function (uri,t) -> uri,substaux k what t) exp_named_subst
+       in
+        C.Var (uri,exp_named_subst')
+    | C.Meta (i, l) -> 
+       let l' =
+        List.map
+         (function
+             None -> None
+           | Some t -> Some (substaux k what t)
+         ) l
+       in
+        C.Meta(i,l')
+    | C.Sort _ as t -> t
+    | C.Implicit _ as t -> t
+    | C.Cast (te,ty) -> C.Cast (substaux k what te, substaux k what ty)
+    | C.Prod (n,s,t) ->
+       C.Prod
+        (n, substaux k what s, substaux (k + 1) (List.map (S.lift 1) what) t)
+    | C.Lambda (n,s,t) ->
+       C.Lambda
+        (n, substaux k what s, substaux (k + 1) (List.map (S.lift 1) what) t)
+    | C.LetIn (n,s,t) ->
+       C.LetIn
+        (n, substaux k what s, substaux (k + 1) (List.map (S.lift 1) what) t)
+    | C.Appl (he::tl) ->
+       (* Invariant: no Appl applied to another Appl *)
+       let tl' = List.map (substaux k what) tl in
+        begin
+         match substaux k what he with
+            C.Appl l -> C.Appl (l@tl')
+          | _ as he' -> C.Appl (he'::tl')
+        end
+    | C.Appl _ -> assert false
+    | C.Const (uri,exp_named_subst) ->
+       let exp_named_subst' =
+        List.map (function (uri,t) -> uri,substaux k what t) exp_named_subst
+       in
+       C.Const (uri,exp_named_subst')
+    | C.MutInd (uri,i,exp_named_subst) ->
+       let exp_named_subst' =
+        List.map (function (uri,t) -> uri,substaux k what t) exp_named_subst
+       in
+        C.MutInd (uri,i,exp_named_subst')
+    | C.MutConstruct (uri,i,j,exp_named_subst) ->
+       let exp_named_subst' =
+        List.map (function (uri,t) -> uri,substaux k what t) exp_named_subst
+       in
+        C.MutConstruct (uri,i,j,exp_named_subst')
+    | C.MutCase (sp,i,outt,t,pl) ->
+       C.MutCase (sp,i,substaux k what outt, substaux k what t,
+        List.map (substaux k what) pl)
+    | C.Fix (i,fl) ->
+       let len = List.length fl in
+       let substitutedfl =
+        List.map
+         (fun (name,i,ty,bo) ->
+           (name, i, substaux k what ty,
+             substaux (k+len) (List.map (S.lift len) what) bo)
+         ) fl
+       in
+        C.Fix (i, substitutedfl)
+    | C.CoFix (i,fl) ->
+       let len = List.length fl in
+       let substitutedfl =
+        List.map
+         (fun (name,ty,bo) ->
+           (name, substaux k what ty,
+             substaux (k+len) (List.map (S.lift len) what) bo)
+         ) fl
+       in
+        C.CoFix (i, substitutedfl)
+ in
+  substaux 1 what where
+;;
+
+(* replaces in a term a list of terms with other ones. *)
+(* Lifting are performed as usual.                     *)
+let replace_lifting_csc nnn ~equality ~what ~with_what ~where =
+ let module C = Cic in
+ let module S = CicSubstitution in
+  let find_image t =
+   let rec find_image_aux =
+    function
+       [],[] -> raise Not_found
+     | what::tl1,with_what::tl2 ->
+        if equality what t then with_what else find_image_aux (tl1,tl2)
+     | _,_ -> raise WhatAndWithWhatDoNotHaveTheSameLength
+   in
+    find_image_aux (what,with_what)
+  in
+  let rec substaux k t =
+   try
+    S.lift (k-1) (find_image t)
+   with Not_found ->
+    match t with
+       C.Rel n ->
+        if n < k then C.Rel n else C.Rel (n + nnn)
+     | C.Var (uri,exp_named_subst) ->
+        let exp_named_subst' =
+         List.map (function (uri,t) -> uri,substaux k t) exp_named_subst
+        in
+         C.Var (uri,exp_named_subst')
+     | C.Meta (i, l) -> 
+        let l' =
+         List.map
+          (function
+              None -> None
+            | Some t -> Some (substaux k t)
+          ) l
+        in
+         C.Meta(i,l')
+     | C.Sort _ as t -> t
+     | C.Implicit _ as t -> t
+     | C.Cast (te,ty) -> C.Cast (substaux k te, substaux k ty)
+     | C.Prod (n,s,t) ->
+        C.Prod (n, substaux k s, substaux (k + 1) t)
+     | C.Lambda (n,s,t) ->
+        C.Lambda (n, substaux k s, substaux (k + 1) t)
+     | C.LetIn (n,s,t) ->
+        C.LetIn (n, substaux k s, substaux (k + 1) t)
+     | C.Appl (he::tl) ->
+        (* Invariant: no Appl applied to another Appl *)
+        let tl' = List.map (substaux k) tl in
+         begin
+          match substaux k he with
+             C.Appl l -> C.Appl (l@tl')
+           | _ as he' -> C.Appl (he'::tl')
+         end
+     | C.Appl _ -> assert false
+     | C.Const (uri,exp_named_subst) ->
+        let exp_named_subst' =
+         List.map (function (uri,t) -> uri,substaux k t) exp_named_subst
+        in
+        C.Const (uri,exp_named_subst')
+     | C.MutInd (uri,i,exp_named_subst) ->
+        let exp_named_subst' =
+         List.map (function (uri,t) -> uri,substaux k t) exp_named_subst
+        in
+         C.MutInd (uri,i,exp_named_subst')
+     | C.MutConstruct (uri,i,j,exp_named_subst) ->
+        let exp_named_subst' =
+         List.map (function (uri,t) -> uri,substaux k t) exp_named_subst
+        in
+         C.MutConstruct (uri,i,j,exp_named_subst')
+     | C.MutCase (sp,i,outt,t,pl) ->
+        C.MutCase (sp,i,substaux k outt, substaux k t,
+         List.map (substaux k) pl)
+     | C.Fix (i,fl) ->
+        let len = List.length fl in
+        let substitutedfl =
+         List.map
+          (fun (name,i,ty,bo) ->
+            (name, i, substaux k ty, substaux (k+len) bo))
+           fl
+        in
+         C.Fix (i, substitutedfl)
+     | C.CoFix (i,fl) ->
+        let len = List.length fl in
+        let substitutedfl =
+         List.map
+          (fun (name,ty,bo) ->
+            (name, substaux k ty, substaux (k+len) bo))
+           fl
+        in
+         C.CoFix (i, substitutedfl)
+ in
+  substaux 1 where
+;;
+
+(* Takes a well-typed term and fully reduces it. *)
+(*CSC: It does not perform reduction in a Case *)
+let reduce context =
+ let rec reduceaux context l =
+  let module C = Cic in
+  let module S = CicSubstitution in
+   function
+      C.Rel n as t ->
+       (match List.nth context (n-1) with
+           Some (_,C.Decl _) -> if l = [] then t else C.Appl (t::l)
+         | Some (_,C.Def (bo,_)) -> reduceaux context l (S.lift n bo)
+        | None -> raise RelToHiddenHypothesis
+       )
+    | C.Var (uri,exp_named_subst) ->
+       let exp_named_subst' =
+        reduceaux_exp_named_subst context l exp_named_subst
+       in
+       (let o,_ = CicEnvironment.get_obj CicUniv.empty_ugraph uri in
+        match o with
+           C.Constant _ -> raise ReferenceToConstant
+         | C.CurrentProof _ -> raise ReferenceToCurrentProof
+         | C.InductiveDefinition _ -> raise ReferenceToInductiveDefinition
+         | C.Variable (_,None,_,_,_) ->
+            let t' = C.Var (uri,exp_named_subst') in
+             if l = [] then t' else C.Appl (t'::l)
+         | C.Variable (_,Some body,_,_,_) ->
+            (reduceaux context l
+              (CicSubstitution.subst_vars exp_named_subst' body))
+       )
+    | C.Meta _ as t -> if l = [] then t else C.Appl (t::l)
+    | C.Sort _ as t -> t (* l should be empty *)
+    | C.Implicit _ as t -> t
+    | C.Cast (te,ty) ->
+       C.Cast (reduceaux context l te, reduceaux context l ty)
+    | C.Prod (name,s,t) ->
+       assert (l = []) ;
+       C.Prod (name,
+        reduceaux context [] s,
+        reduceaux ((Some (name,C.Decl s))::context) [] t)
+    | C.Lambda (name,s,t) ->
+       (match l with
+           [] ->
+            C.Lambda (name,
+             reduceaux context [] s,
+             reduceaux ((Some (name,C.Decl s))::context) [] t)
+         | he::tl -> reduceaux context tl (S.subst he t)
+           (* when name is Anonimous the substitution should be superfluous *)
+       )
+    | C.LetIn (n,s,t) ->
+       reduceaux context l (S.subst (reduceaux context [] s) t)
+    | C.Appl (he::tl) ->
+       let tl' = List.map (reduceaux context []) tl in
+        reduceaux context (tl'@l) he
+    | C.Appl [] -> raise (Impossible 1)
+    | C.Const (uri,exp_named_subst) ->
+       let exp_named_subst' =
+        reduceaux_exp_named_subst context l exp_named_subst
+       in
+        (let o,_ = CicEnvironment.get_obj CicUniv.empty_ugraph uri in
+         match o with
+            C.Constant (_,Some body,_,_,_) ->
+             (reduceaux context l
+               (CicSubstitution.subst_vars exp_named_subst' body))
+          | C.Constant (_,None,_,_,_) ->
+             let t' = C.Const (uri,exp_named_subst') in
+              if l = [] then t' else C.Appl (t'::l)
+          | C.Variable _ -> raise ReferenceToVariable
+          | C.CurrentProof (_,_,body,_,_,_) ->
+             (reduceaux context l
+               (CicSubstitution.subst_vars exp_named_subst' body))
+          | C.InductiveDefinition _ -> raise ReferenceToInductiveDefinition
+        )
+    | C.MutInd (uri,i,exp_named_subst) ->
+       let exp_named_subst' =
+        reduceaux_exp_named_subst context l exp_named_subst
+       in
+        let t' = C.MutInd (uri,i,exp_named_subst') in
+         if l = [] then t' else C.Appl (t'::l)
+    | C.MutConstruct (uri,i,j,exp_named_subst) ->
+       let exp_named_subst' =
+        reduceaux_exp_named_subst context l exp_named_subst
+       in
+        let t' = C.MutConstruct (uri,i,j,exp_named_subst') in
+         if l = [] then t' else C.Appl (t'::l)
+    | C.MutCase (mutind,i,outtype,term,pl) ->
+       let decofix =
+        function
+           C.CoFix (i,fl) ->
+             let (_,_,body) = List.nth fl i in
+              let body' =
+               let counter = ref (List.length fl) in
+                List.fold_right
+                 (fun _ -> decr counter ; S.subst (C.CoFix (!counter,fl)))
+                 fl
+                 body
+              in
+               reduceaux context [] body'
+         | C.Appl (C.CoFix (i,fl) :: tl) ->
+             let (_,_,body) = List.nth fl i in
+              let body' =
+               let counter = ref (List.length fl) in
+                List.fold_right
+                 (fun _ -> decr counter ; S.subst (C.CoFix (!counter,fl)))
+                 fl
+                 body
+              in
+               let tl' = List.map (reduceaux context []) tl in
+                reduceaux context tl' body'
+         | t -> t
+       in
+        (match decofix (reduceaux context [] term) with
+            C.MutConstruct (_,_,j,_) -> reduceaux context l (List.nth pl (j-1))
+          | C.Appl (C.MutConstruct (_,_,j,_) :: tl) ->
+             let (arity, r) =
+              let o,_ = CicEnvironment.get_obj CicUniv.empty_ugraph mutind in
+                match o with
+                     C.InductiveDefinition (tl,_,r,_) ->
+                       let (_,_,arity,_) = List.nth tl i in
+                        (arity,r)
+                  | _ -> raise WrongUriToInductiveDefinition
+             in
+              let ts =
+               let rec eat_first =
+                function
+                   (0,l) -> l
+                 | (n,he::tl) when n > 0 -> eat_first (n - 1, tl)
+                 | _ -> raise (Impossible 5)
+               in
+                eat_first (r,tl)
+              in
+               reduceaux context (ts@l) (List.nth pl (j-1))
+         | C.Cast _ | C.Implicit _ ->
+            raise (Impossible 2) (* we don't trust our whd ;-) *)
+         | _ ->
+           let outtype' = reduceaux context [] outtype in
+           let term' = reduceaux context [] term in
+           let pl' = List.map (reduceaux context []) pl in
+            let res =
+             C.MutCase (mutind,i,outtype',term',pl')
+            in
+             if l = [] then res else C.Appl (res::l)
+       )
+    | C.Fix (i,fl) ->
+       let tys =
+        List.map (function (name,_,ty,_) -> Some (C.Name name, C.Decl ty)) fl
+       in
+        let t' () =
+         let fl' =
+          List.map
+           (function (n,recindex,ty,bo) ->
+             (n,recindex,reduceaux context [] ty, reduceaux (tys@context) [] bo)
+           ) fl
+         in
+          C.Fix (i, fl')
+        in
+         let (_,recindex,_,body) = List.nth fl i in
+          let recparam =
+           try
+            Some (List.nth l recindex)
+           with
+            _ -> None
+          in
+           (match recparam with
+               Some recparam ->
+                (match reduceaux context [] recparam with
+                    C.MutConstruct _
+                  | C.Appl ((C.MutConstruct _)::_) ->
+                     let body' =
+                      let counter = ref (List.length fl) in
+                       List.fold_right
+                        (fun _ -> decr counter ; S.subst (C.Fix (!counter,fl)))
+                        fl
+                        body
+                     in
+                      (* Possible optimization: substituting whd recparam in l*)
+                      reduceaux context l body'
+                  | _ -> if l = [] then t' () else C.Appl ((t' ())::l)
+                )
+             | None -> if l = [] then t' () else C.Appl ((t' ())::l)
+           )
+    | C.CoFix (i,fl) ->
+       let tys =
+        List.map (function (name,ty,_) -> Some (C.Name name, C.Decl ty)) fl
+       in
+        let t' =
+         let fl' =
+          List.map
+           (function (n,ty,bo) ->
+             (n,reduceaux context [] ty, reduceaux (tys@context) [] bo)
+           ) fl
+         in
+          C.CoFix (i, fl')
+        in
+         if l = [] then t' else C.Appl (t'::l)
+ and reduceaux_exp_named_subst context l =
+  List.map (function uri,t -> uri,reduceaux context [] t)
+ in
+  reduceaux context []
+;;
+
+exception WrongShape;;
+exception AlreadySimplified;;
+
+(* Takes a well-typed term and                                               *)
+(*  1) Performs beta-iota-zeta reduction until delta reduction is needed     *)
+(*  2) Attempts delta-reduction. If the residual is a Fix lambda-abstracted  *)
+(*     w.r.t. zero or more variables and if the Fix can be reductaed, than it*)
+(*     is reduced, the delta-reduction is succesfull and the whole algorithm *)
+(*     is applied again to the new redex; Step 3.1) is applied to the result *)
+(*     of the recursive simplification. Otherwise, if the Fix can not be     *)
+(*     reduced, than the delta-reductions fails and the delta-redex is       *)
+(*     not reduced. Otherwise, if the delta-residual is not the              *)
+(*     lambda-abstraction of a Fix, then it performs step 3.2).              *)
+(* 3.1) Folds the application of the constant to the arguments that did not  *)
+(*     change in every iteration, i.e. to the actual arguments for the       *)
+(*     lambda-abstractions that precede the Fix.                             *)
+(* 3.2) Computes the head beta-zeta normal form of the term. Then it tries   *)
+(*     reductions. If the reduction cannot be performed, it returns the      *)
+(*     original term (not the head beta-zeta normal form of the definiendum) *)
+(*CSC: It does not perform simplification in a Case *)
+
+let simpl context =
+ (* reduceaux is equal to the reduceaux locally defined inside *)
+ (* reduce, but for the const case.                            *) 
+ (**** Step 1 ****)
+ let rec reduceaux context l =
+  let module C = Cic in
+  let module S = CicSubstitution in
+   function
+      C.Rel n as t ->
+       (try
+         match List.nth context (n-1) with
+            Some (_,C.Decl _) -> if l = [] then t else C.Appl (t::l)
+          | Some (_,C.Def (bo,_)) ->
+             try_delta_expansion context l t (S.lift n bo)
+         | None -> raise RelToHiddenHypothesis
+        with
+         Failure _ -> assert false)
+    | C.Var (uri,exp_named_subst) ->
+       let exp_named_subst' =
+        reduceaux_exp_named_subst context l exp_named_subst
+       in
+        (let o,_ = CicEnvironment.get_obj CicUniv.empty_ugraph uri in
+         match o with
+            C.Constant _ -> raise ReferenceToConstant
+          | C.CurrentProof _ -> raise ReferenceToCurrentProof
+          | C.InductiveDefinition _ -> raise ReferenceToInductiveDefinition
+          | C.Variable (_,None,_,_,_) ->
+            let t' = C.Var (uri,exp_named_subst') in
+             if l = [] then t' else C.Appl (t'::l)
+          | C.Variable (_,Some body,_,_,_) ->
+             reduceaux context l
+              (CicSubstitution.subst_vars exp_named_subst' body)
+        )
+    | C.Meta _ as t -> if l = [] then t else C.Appl (t::l)
+    | C.Sort _ as t -> t (* l should be empty *)
+    | C.Implicit _ as t -> t
+    | C.Cast (te,ty) ->
+       C.Cast (reduceaux context l te, reduceaux context l ty)
+    | C.Prod (name,s,t) ->
+       assert (l = []) ;
+       C.Prod (name,
+        reduceaux context [] s,
+        reduceaux ((Some (name,C.Decl s))::context) [] t)
+    | C.Lambda (name,s,t) ->
+       (match l with
+           [] ->
+            C.Lambda (name,
+             reduceaux context [] s,
+             reduceaux ((Some (name,C.Decl s))::context) [] t)
+         | he::tl -> reduceaux context tl (S.subst he t)
+           (* when name is Anonimous the substitution should be superfluous *)
+       )
+    | C.LetIn (n,s,t) ->
+       reduceaux context l (S.subst (reduceaux context [] s) t)
+    | C.Appl (he::tl) ->
+       let tl' = List.map (reduceaux context []) tl in
+        reduceaux context (tl'@l) he
+    | C.Appl [] -> raise (Impossible 1)
+    | C.Const (uri,exp_named_subst) ->
+       let exp_named_subst' =
+        reduceaux_exp_named_subst context l exp_named_subst
+       in
+        (let o,_ = CicEnvironment.get_obj CicUniv.empty_ugraph uri in
+         match o with
+           C.Constant (_,Some body,_,_,_) ->
+            try_delta_expansion context l
+             (C.Const (uri,exp_named_subst'))
+             (CicSubstitution.subst_vars exp_named_subst' body)
+         | C.Constant (_,None,_,_,_) ->
+            let t' = C.Const (uri,exp_named_subst') in
+             if l = [] then t' else C.Appl (t'::l)
+         | C.Variable _ -> raise ReferenceToVariable
+         | C.CurrentProof (_,_,body,_,_,_) -> reduceaux context l body
+         | C.InductiveDefinition _ -> raise ReferenceToInductiveDefinition
+       )
+    | C.MutInd (uri,i,exp_named_subst) ->
+       let exp_named_subst' =
+        reduceaux_exp_named_subst context l exp_named_subst
+       in
+        let t' = C.MutInd (uri,i,exp_named_subst') in
+         if l = [] then t' else C.Appl (t'::l)
+    | C.MutConstruct (uri,i,j,exp_named_subst) ->
+       let exp_named_subst' =
+        reduceaux_exp_named_subst context l exp_named_subst
+       in
+        let t' = C.MutConstruct(uri,i,j,exp_named_subst') in
+         if l = [] then t' else C.Appl (t'::l)
+    | C.MutCase (mutind,i,outtype,term,pl) ->
+       let decofix =
+        function
+           C.CoFix (i,fl) ->
+             let (_,_,body) = List.nth fl i in
+              let body' =
+               let counter = ref (List.length fl) in
+                List.fold_right
+                 (fun _ -> decr counter ; S.subst (C.CoFix (!counter,fl)))
+                 fl
+                 body
+              in
+               reduceaux context [] body'
+         | C.Appl (C.CoFix (i,fl) :: tl) ->
+            let tys =
+             List.map (function (name,ty,_) -> Some (C.Name name, C.Decl ty)) fl            in
+             let (_,_,body) = List.nth fl i in
+              let body' =
+               let counter = ref (List.length fl) in
+                List.fold_right
+                 (fun _ -> decr counter ; S.subst (C.CoFix (!counter,fl)))
+                 fl
+                 body
+              in
+               let tl' = List.map (reduceaux context []) tl in
+                reduceaux context tl' body'
+         | t -> t
+       in
+        (match decofix (CicReduction.whd context term) with
+            C.MutConstruct (_,_,j,_) -> reduceaux context l (List.nth pl (j-1))
+          | C.Appl (C.MutConstruct (_,_,j,_) :: tl) ->
+             let (arity, r) =
+              let o,_ = CicEnvironment.get_obj CicUniv.empty_ugraph mutind in
+                match o with
+                     C.InductiveDefinition (tl,ingredients,r,_) ->
+                       let (_,_,arity,_) = List.nth tl i in
+                        (arity,r)
+                  | _ -> raise WrongUriToInductiveDefinition
+             in
+              let ts =
+               let rec eat_first =
+                function
+                   (0,l) -> l
+                 | (n,he::tl) when n > 0 -> eat_first (n - 1, tl)
+                 | _ -> raise (Impossible 5)
+               in
+                eat_first (r,tl)
+              in
+               reduceaux context (ts@l) (List.nth pl (j-1))
+         | C.Cast _ | C.Implicit _ ->
+            raise (Impossible 2) (* we don't trust our whd ;-) *)
+         | _ ->
+           let outtype' = reduceaux context [] outtype in
+           let term' = reduceaux context [] term in
+           let pl' = List.map (reduceaux context []) pl in
+            let res =
+             C.MutCase (mutind,i,outtype',term',pl')
+            in
+             if l = [] then res else C.Appl (res::l)
+       )
+    | C.Fix (i,fl) ->
+       let tys =
+        List.map (function (name,_,ty,_) -> Some (C.Name name, C.Decl ty)) fl
+       in
+        let t' () =
+         let fl' =
+          List.map
+           (function (n,recindex,ty,bo) ->
+             (n,recindex,reduceaux context [] ty, reduceaux (tys@context) [] bo)
+           ) fl
+         in
+          C.Fix (i, fl')
+        in
+         let (_,recindex,_,body) = List.nth fl i in
+          let recparam =
+           try
+            Some (List.nth l recindex)
+           with
+            _ -> None
+          in
+           (match recparam with
+               Some recparam ->
+                (match reduceaux context [] recparam with
+                    C.MutConstruct _
+                  | C.Appl ((C.MutConstruct _)::_) ->
+                     let body' =
+                      let counter = ref (List.length fl) in
+                       List.fold_right
+                        (fun _ -> decr counter ; S.subst (C.Fix (!counter,fl)))
+                        fl
+                        body
+                     in
+                      (* Possible optimization: substituting whd recparam in l*)
+                      reduceaux context l body'
+                  | _ -> if l = [] then t' () else C.Appl ((t' ())::l)
+                )
+             | None -> if l = [] then t' () else C.Appl ((t' ())::l)
+           )
+    | C.CoFix (i,fl) ->
+       let tys =
+        List.map (function (name,ty,_) -> Some (C.Name name, C.Decl ty)) fl
+       in
+        let t' =
+         let fl' =
+          List.map
+           (function (n,ty,bo) ->
+             (n,reduceaux context [] ty, reduceaux (tys@context) [] bo)
+           ) fl
+         in
+         C.CoFix (i, fl')
+       in
+         if l = [] then t' else C.Appl (t'::l)
+ and reduceaux_exp_named_subst context l =
+  List.map (function uri,t -> uri,reduceaux context [] t)
+ (**** Step 2 ****)
+ and try_delta_expansion context l term body =
+  let module C = Cic in
+  let module S = CicSubstitution in
+   try
+    let res,constant_args =
+     let rec aux rev_constant_args l =
+      function
+         C.Lambda (name,s,t) ->
+          begin
+           match l with
+              [] -> raise WrongShape
+            | he::tl ->
+               (* when name is Anonimous the substitution should *)
+               (* be superfluous                                 *)
+               aux (he::rev_constant_args) tl (S.subst he t)
+          end
+       | C.LetIn (_,s,t) ->
+          aux rev_constant_args l (S.subst s t)
+       | C.Fix (i,fl) ->
+           let (_,recindex,_,body) = List.nth fl i in
+            let recparam =
+             try
+              List.nth l recindex
+             with
+              _ -> raise AlreadySimplified
+            in
+             (match CicReduction.whd context recparam with
+                 C.MutConstruct _
+               | C.Appl ((C.MutConstruct _)::_) ->
+                  let body' =
+                   let counter = ref (List.length fl) in
+                    List.fold_right
+                     (function _ ->
+                       decr counter ; S.subst (C.Fix (!counter,fl))
+                     ) fl body
+                  in
+                   (* Possible optimization: substituting whd *)
+                   (* recparam in l                           *)
+                   reduceaux context l body',
+                    List.rev rev_constant_args
+               | _ -> raise AlreadySimplified
+             )
+       | _ -> raise WrongShape
+     in
+      aux [] l body
+    in
+     (**** Step 3.1 ****)
+     let term_to_fold, delta_expanded_term_to_fold =
+      match constant_args with
+         [] -> term,body
+       | _ -> C.Appl (term::constant_args), C.Appl (body::constant_args)
+     in
+      let simplified_term_to_fold =
+       reduceaux context [] delta_expanded_term_to_fold
+      in
+       replace (=) [simplified_term_to_fold] [term_to_fold] res
+   with
+      WrongShape ->
+       (**** Step 3.2 ****)
+       let rec aux l =
+        function
+           C.Lambda (name,s,t) ->
+             (match l with
+                [] -> raise AlreadySimplified
+              | he::tl ->
+                 (* when name is Anonimous the substitution should *)
+                 (* be superfluous                                 *)
+                 aux tl (S.subst he t))
+         | C.LetIn (_,s,t) -> aux l (S.subst s t)
+         | t ->
+            let simplified = reduceaux context l t in
+            if t = simplified then
+             raise AlreadySimplified
+            else
+             simplified
+       in
+        (try aux l body
+         with
+          AlreadySimplified ->
+           if l = [] then term else C.Appl (term::l))
+    | AlreadySimplified ->
+       (* If we performed delta-reduction, we would find a Fix   *)
+       (* not applied to a constructor. So, we refuse to perform *)
+       (* delta-reduction.                                       *)
+       if l = [] then term else C.Appl (term::l)
+ in
+  reduceaux context []
+;;
+
+let unfold ?what context where =
+ let contextlen = List.length context in
+ let first_is_the_expandable_head_of_second context' t1 t2 =
+  match t1,t2 with
+     Cic.Const (uri,_), Cic.Const (uri',_)
+   | Cic.Var (uri,_), Cic.Var (uri',_)
+   | Cic.Const (uri,_), Cic.Appl (Cic.Const (uri',_)::_)
+   | Cic.Var (uri,_), Cic.Appl (Cic.Var (uri',_)::_) -> UriManager.eq uri uri'
+   | Cic.Const _, _
+   | Cic.Var _, _ -> false
+   | Cic.Rel n, Cic.Rel m
+   | Cic.Rel n, Cic.Appl (Cic.Rel m::_) ->
+      n + (List.length context' - contextlen) = m
+   | Cic.Rel _, _ -> false
+   | _,_ ->
+     raise
+      (ProofEngineTypes.Fail
+        (lazy "The term to unfold is not a constant, a variable or a bound variable "))
+ in
+ let appl he tl =
+  if tl = [] then he else Cic.Appl (he::tl) in
+ let cannot_delta_expand t =
+  raise
+   (ProofEngineTypes.Fail
+     (lazy ("The term " ^ CicPp.ppterm t ^ " cannot be delta-expanded"))) in
+ let rec hd_delta_beta context tl =
+  function
+    Cic.Rel n as t ->
+     (try
+       match List.nth context (n-1) with
+          Some (_,Cic.Decl _) -> cannot_delta_expand t
+        | Some (_,Cic.Def (bo,_)) ->
+           CicReduction.head_beta_reduce
+            (appl (CicSubstitution.lift n bo) tl)
+        | None -> raise RelToHiddenHypothesis
+      with
+         Failure _ -> assert false)
+  | Cic.Const (uri,exp_named_subst) as t ->
+     let o,_ = CicEnvironment.get_obj CicUniv.empty_ugraph uri in
+      (match o with
+          Cic.Constant (_,Some body,_,_,_) ->
+           CicReduction.head_beta_reduce
+            (appl (CicSubstitution.subst_vars exp_named_subst body) tl)
+        | Cic.Constant (_,None,_,_,_) -> cannot_delta_expand t
+        | Cic.Variable _ -> raise ReferenceToVariable
+        | Cic.CurrentProof _ -> raise ReferenceToCurrentProof
+        | Cic.InductiveDefinition _ -> raise ReferenceToInductiveDefinition
+      )
+  | Cic.Var (uri,exp_named_subst) as t ->
+     let o,_ = CicEnvironment.get_obj CicUniv.empty_ugraph uri in
+      (match o with
+          Cic.Constant _ -> raise ReferenceToConstant
+        | Cic.CurrentProof _ -> raise ReferenceToCurrentProof
+        | Cic.InductiveDefinition _ -> raise ReferenceToInductiveDefinition
+        | Cic.Variable (_,Some body,_,_,_) ->
+           CicReduction.head_beta_reduce
+            (appl (CicSubstitution.subst_vars exp_named_subst body) tl)
+        | Cic.Variable (_,None,_,_,_) -> cannot_delta_expand t
+      )
+   | Cic.Appl [] -> assert false
+   | Cic.Appl (he::tl) -> hd_delta_beta context tl he
+   | t -> cannot_delta_expand t
+ in
+ let context_and_matched_term_list =
+  match what with
+     None -> [context, where]
+   | Some what ->
+      let res =
+       ProofEngineHelpers.locate_in_term
+        ~equality:first_is_the_expandable_head_of_second
+        what ~where context
+      in
+       if res = [] then
+        raise
+         (ProofEngineTypes.Fail
+           (lazy ("Term "^ CicPp.ppterm what ^ " not found in " ^ CicPp.ppterm where)))
+       else
+        res
+ in
+  let reduced_terms =
+   List.map
+    (function (context,where) -> hd_delta_beta context [] where)
+    context_and_matched_term_list in
+  let whats = List.map snd context_and_matched_term_list in
+   replace ~equality:(==) ~what:whats ~with_what:reduced_terms ~where
+;;