src/csolver.cc

   1 #include "csolver.h"
   2 #include "set.h"
   3 #include "mutableset.h"
   4 #include "element.h"
   5 #include "boolean.h"
   6 #include "predicate.h"
   7 #include "order.h"
   8 #include "table.h"
   9 #include "function.h"
  10 #include "satencoder.h"
  11 #include "sattranslator.h"
  12 #include "tunable.h"
  13 #include "polarityassignment.h"
  14 #include "transformer.h"
  15 #include "autotuner.h"
  16 #include "astops.h"
  17 #include "structs.h"
  18
  19 CSolver::CSolver() :
  20         boolTrue(new BooleanConst(true)),
  21         boolFalse(new BooleanConst(false)),
  22         unsat(false),
  23         tuner(NULL),
  24         elapsedTime(0)
  25 {
  26         satEncoder = new SATEncoder(this);
  27         transformer = new Transformer(this);
  28 }
  29
  30 /** This function tears down the solver and the entire AST */
  31
  32 CSolver::~CSolver() {
  33         uint size = allBooleans.getSize();
  34         for (uint i = 0; i < size; i++) {
  35                 delete allBooleans.get(i);
  36         }
  37
  38         size = allSets.getSize();
  39         for (uint i = 0; i < size; i++) {
  40                 delete allSets.get(i);
  41         }
  42
  43         size = allElements.getSize();
  44         for (uint i = 0; i < size; i++) {
  45                 delete allElements.get(i);
  46         }
  47
  48         size = allTables.getSize();
  49         for (uint i = 0; i < size; i++) {
  50                 delete allTables.get(i);
  51         }
  52
  53         size = allPredicates.getSize();
  54         for (uint i = 0; i < size; i++) {
  55                 delete allPredicates.get(i);
  56         }
  57
  58         size = allOrders.getSize();
  59         for (uint i = 0; i < size; i++) {
  60                 delete allOrders.get(i);
  61         }
  62
  63         size = allFunctions.getSize();
  64         for (uint i = 0; i < size; i++) {
  65                 delete allFunctions.get(i);
  66         }
  67
  68         delete boolTrue;
  69         delete boolFalse;
  70         delete satEncoder;
  71         delete transformer;
  72 }
  73
  74 CSolver *CSolver::clone() {
  75         CSolver *copy = new CSolver();
  76         CloneMap map;
  77         SetIteratorBoolean *it = getConstraints();
  78         while (it->hasNext()) {
  79                 Boolean *b = it->next();
  80                 copy->addConstraint(b->clone(copy, &map));
  81         }
  82         delete it;
  83         return copy;
  84 }
  85
  86 Set *CSolver::createSet(VarType type, uint64_t *elements, uint numelements) {
  87         Set *set = new Set(type, elements, numelements);
  88         allSets.push(set);
  89         return set;
  90 }
  91
  92 Set *CSolver::createRangeSet(VarType type, uint64_t lowrange, uint64_t highrange) {
  93         Set *set = new Set(type, lowrange, highrange);
  94         allSets.push(set);
  95         return set;
  96 }
  97
  98 MutableSet *CSolver::createMutableSet(VarType type) {
  99         MutableSet *set = new MutableSet(type);
 100         allSets.push(set);
 101         return set;
 102 }
 103
 104 void CSolver::addItem(MutableSet *set, uint64_t element) {
 105         set->addElementMSet(element);
 106 }
 107
 108 uint64_t CSolver::createUniqueItem(MutableSet *set) {
 109         uint64_t element = set->getNewUniqueItem();
 110         set->addElementMSet(element);
 111         return element;
 112 }
 113
 114 Element *CSolver::getElementVar(Set *set) {
 115         Element *element = new ElementSet(set);
 116         allElements.push(element);
 117         return element;
 118 }
 119
 120 Element *CSolver::getElementConst(VarType type, uint64_t value) {
 121         uint64_t array[] = {value};
 122         Set *set = new Set(type, array, 1);
 123         Element *element = new ElementConst(value, type, set);
 124         Element *e = elemMap.get(element);
 125         if (e == NULL) {
 126                 allSets.push(set);
 127                 allElements.push(element);
 128                 elemMap.put(element, element);
 129                 return element;
 130         } else {
 131                 delete set;
 132                 delete element;
 133                 return e;
 134         }
 135 }
 136
 137 Element *CSolver::applyFunction(Function *function, Element **array, uint numArrays, Boolean *overflowstatus) {
 138         Element *element = new ElementFunction(function,array,numArrays,overflowstatus);
 139         Element *e = elemMap.get(element);
 140         if (e == NULL) {
 141                 allElements.push(element);
 142                 elemMap.put(element, element);
 143                 return element;
 144         } else {
 145                 delete element;
 146                 return e;
 147         }
 148 }
 149
 150 Function *CSolver::createFunctionOperator(ArithOp op, Set **domain, uint numDomain, Set *range,OverFlowBehavior overflowbehavior) {
 151         Function *function = new FunctionOperator(op, domain, numDomain, range, overflowbehavior);
 152         allFunctions.push(function);
 153         return function;
 154 }
 155
 156 Predicate *CSolver::createPredicateOperator(CompOp op, Set **domain, uint numDomain) {
 157         Predicate *predicate = new PredicateOperator(op, domain,numDomain);
 158         allPredicates.push(predicate);
 159         return predicate;
 160 }
 161
 162 Predicate *CSolver::createPredicateTable(Table *table, UndefinedBehavior behavior) {
 163         Predicate *predicate = new PredicateTable(table, behavior);
 164         allPredicates.push(predicate);
 165         return predicate;
 166 }
 167
 168 Table *CSolver::createTable(Set **domains, uint numDomain, Set *range) {
 169         Table *table = new Table(domains,numDomain,range);
 170         allTables.push(table);
 171         return table;
 172 }
 173
 174 Table *CSolver::createTableForPredicate(Set **domains, uint numDomain) {
 175         return createTable(domains, numDomain, NULL);
 176 }
 177
 178 void CSolver::addTableEntry(Table *table, uint64_t *inputs, uint inputSize, uint64_t result) {
 179         table->addNewTableEntry(inputs, inputSize, result);
 180 }
 181
 182 Function *CSolver::completeTable(Table *table, UndefinedBehavior behavior) {
 183         Function *function = new FunctionTable(table, behavior);
 184         allFunctions.push(function);
 185         return function;
 186 }
 187
 188 Boolean *CSolver::getBooleanVar(VarType type) {
 189         Boolean *boolean = new BooleanVar(type);
 190         allBooleans.push(boolean);
 191         return boolean;
 192 }
 193
 194 Boolean *CSolver::getBooleanTrue() {
 195         return boolTrue;
 196 }
 197
 198 Boolean *CSolver::getBooleanFalse() {
 199         return boolFalse;
 200 }
 201
 202 Boolean *CSolver::applyPredicate(Predicate *predicate, Element **inputs, uint numInputs) {
 203         return applyPredicateTable(predicate, inputs, numInputs, NULL);
 204 }
 205
 206 Boolean *CSolver::applyPredicateTable(Predicate *predicate, Element **inputs, uint numInputs, Boolean *undefinedStatus) {
 207         BooleanPredicate *boolean = new BooleanPredicate(predicate, inputs, numInputs, undefinedStatus);
 208         Boolean * b = boolMap.get(boolean);
 209         if (b == NULL) {
 210                 boolMap.put(boolean, boolean);
 211                 allBooleans.push(boolean);
 212                 return boolean;
 213         } else {
 214                 delete boolean;
 215                 return b;
 216         }
 217 }
 218
 219 Boolean *CSolver::applyLogicalOperation(LogicOp op, Boolean **array, uint asize) {
 220         Boolean * newarray[asize];
 221         switch(op) {
 222         case SATC_NOT: {
 223                 if (array[0]->type == LOGICOP && ((BooleanLogic *)array[0])->op==SATC_NOT) {
 224                         return ((BooleanLogic *) array[0])->inputs.get(0);
 225                 } else if (array[0]->type == BOOLCONST) {
 226                         bool isTrue = ((BooleanConst *) array[0])->isTrue;
 227                         return isTrue ? boolFalse : boolTrue;
 228                 }
 229                 break;
 230         }
 231         case SATC_XOR: {
 232                 for(uint i=0;i<2;i++) {
 233                         if (array[i]->type == BOOLCONST) {
 234                                 bool isTrue = ((BooleanConst *) array[i])->isTrue;
 235                                 if (isTrue) {
 236                                         newarray[0]=array[1-i];
 237                                         return applyLogicalOperation(SATC_NOT, newarray, 1);
 238                                 } else
 239                                         return array[1-i];
 240                         }
 241                 }
 242                 break;
 243         }
 244         case SATC_OR: {
 245                 uint newindex=0;
 246                 for(uint i=0;i<asize;i++) {
 247                         Boolean *b=array[i];
 248                         if (b->type == BOOLCONST) {
 249                                 bool isTrue = ((BooleanConst *) b)->isTrue;
 250                                 if (isTrue)
 251                                         return b;
 252                                 else
 253                                         continue;
 254                         } else
 255                                 newarray[newindex++]=b;
 256                 }
 257                 if (newindex==1)
 258                         return newarray[0];
 259                 else if (newindex == 2) {
 260                         bool isNot0 = (newarray[0]->type==BOOLCONST) && ((BooleanLogic *)newarray[0])->op == SATC_NOT;
 261                         bool isNot1 = (newarray[1]->type==BOOLCONST) && ((BooleanLogic *)newarray[1])->op == SATC_NOT;
 262
 263                         if (isNot0 != isNot1) {
 264                                 if (isNot0) {
 265                                         newarray[0] = ((BooleanLogic *) newarray[0])->inputs.get(0);
 266                                 } else {
 267                                         Boolean *tmp =  ((BooleanLogic *) array[1])->inputs.get(0);
 268                                         array[1] = array[0];
 269                                         array[0] = tmp;
 270                                 }
 271                                 return applyLogicalOperation(SATC_IMPLIES, newarray, 2);
 272                         }
 273                 } else {
 274                         array = newarray;
 275                         asize = newindex;
 276                 }
 277                 break;
 278         }
 279         case SATC_AND: {
 280                 uint newindex=0;
 281                 for(uint i=0;i<asize;i++) {
 282                         Boolean *b=array[i];
 283                         if (b->type == BOOLCONST) {
 284                                 bool isTrue = ((BooleanConst *) b)->isTrue;
 285                                 if (isTrue)
 286                                         continue;
 287                                 else
 288                                         return b;
 289                         } else
 290                                 newarray[newindex++]=b;
 291                 }
 292                 if(newindex==1) {
 293                         return newarray[0];
 294                 } else {
 295                         array = newarray;
 296                         asize = newindex;
 297                 }
 298                 break;
 299         }
 300         case SATC_IMPLIES: {
 301                 if (array[0]->type == BOOLCONST) {
 302                         BooleanConst *b=(BooleanConst *) array[0];
 303                         if (b->isTrue) {
 304                                 return array[1];
 305                         } else {
 306                                 return boolTrue;
 307                         }
 308                 } else if (array[1]->type == BOOLCONST) {
 309                         BooleanConst *b=(BooleanConst *) array[0];
 310                         if (b->isTrue) {
 311                                 return b;
 312                         } else {
 313                                 return applyLogicalOperation(SATC_NOT, array, 1);
 314                         }
 315                 }
 316                 break;
 317         }
 318         }
 319
 320         Boolean *boolean = new BooleanLogic(this, op, array, asize);
 321         Boolean *b = boolMap.get(boolean);
 322         if (b == NULL) {
 323                 boolMap.put(boolean, boolean);
 324                 allBooleans.push(boolean);
 325                 return boolean;
 326         } else {
 327                 delete boolean;
 328                 return b;
 329         }
 330 }
 331
 332 Boolean *CSolver::orderConstraint(Order *order, uint64_t first, uint64_t second) {
 333         Boolean *constraint = new BooleanOrder(order, first, second);
 334         allBooleans.push(constraint);
 335         return constraint;
 336 }
 337
 338 void CSolver::addConstraint(Boolean *constraint) {
 339         if (constraint == boolTrue)
 340                 return;
 341         else if (constraint == boolFalse)
 342                 setUnSAT();
 343         else
 344                 constraints.add(constraint);
 345 }
 346
 347 Order *CSolver::createOrder(OrderType type, Set *set) {
 348         Order *order = new Order(type, set);
 349         allOrders.push(order);
 350         return order;
 351 }
 352
 353 int CSolver::startEncoding() {
 354         bool deleteTuner = false;
 355         if (tuner == NULL) {
 356                 tuner = new DefaultTuner();
 357                 deleteTuner = true;
 358         }
 359
 360         long long startTime = getTimeNano();
 361         computePolarities(this);
 362         transformer->orderAnalysis();
 363         naiveEncodingDecision(this);
 364         satEncoder->encodeAllSATEncoder(this);
 365         int result = unsat ? IS_UNSAT : satEncoder->solve();
 366         long long finishTime = getTimeNano();
 367         elapsedTime = finishTime - startTime;
 368         if (deleteTuner) {
 369                 delete tuner;
 370                 tuner = NULL;
 371         }
 372         return result;
 373 }
 374
 375 uint64_t CSolver::getElementValue(Element *element) {
 376         switch (element->type) {
 377         case ELEMSET:
 378         case ELEMCONST:
 379         case ELEMFUNCRETURN:
 380                 return getElementValueSATTranslator(this, element);
 381         default:
 382                 ASSERT(0);
 383         }
 384         exit(-1);
 385 }
 386
 387 bool CSolver::getBooleanValue(Boolean *boolean) {
 388         switch (boolean->type) {
 389         case BOOLEANVAR:
 390                 return getBooleanVariableValueSATTranslator(this, boolean);
 391         default:
 392                 ASSERT(0);
 393         }
 394         exit(-1);
 395 }
 396
 397 HappenedBefore CSolver::getOrderConstraintValue(Order *order, uint64_t first, uint64_t second) {
 398         return getOrderConstraintValueSATTranslator(this, order, first, second);
 399 }
 400
 401 long long CSolver::getEncodeTime() { return satEncoder->getEncodeTime(); }
 402
 403 long long CSolver::getSolveTime() { return satEncoder->getSolveTime(); }
 404
 405 void CSolver::autoTune(uint budget) {
 406         AutoTuner * autotuner=new AutoTuner(budget);
 407         autotuner->addProblem(this);
 408         autotuner->tune();
 409         delete autotuner;
 410 }