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