Support older CMake versions (#7003)

Fixes #7001. Commit c8bc488 introduced the use
of list(PREPEND ...) which was only introduced in version 3.15. We require
CMake 3.9 or later and this commit makes our build system compatible with older
CMake versions again. It also changes our CI to have two builds with Ubuntu
18.04 and two builds with Ubuntu 20.04 to better cover different versions of
build tools (including CMake 3.10).

Merge options cmake into general cmake file (#6989)

This PR removes options/CMakeLists.txt and merges its contents into src/CMakeLists.txt and does some generalization in the mkoptions.py script. This prepares the whole setup so that we can also generate options code in other directories than options/ easily in the future: parts of the options code will be moved to the main folder.

Clear options manager (#6991)

This PR moves the remaining responsibilities from the options manager into option predicates. They belong there anyway, given that this code shall be executed immediately when an option is set. This also allows to remove the infrastructure for an options listener.

Normalize val in BitVector(val_str, base)  (#6955)

Fixes cpp API's mkBitVector(val_str, base) constructor.

Generalize term canonizer for type classes (#6895)

Initial work towards rewrite rule reconstruction.

[Unit Tests] Add missing include (#6990)

For some configurations, the unit test `solver_black` was unable to find
the correct variant `std::find()`. This commit adds an explicit include
of `<algorithm>`, which declares the `std::find()` as required by the
unit test.

Fix policy for rewriting string equalities (#6916)

This PR simplifies our rewriter for string equalities. We do not try to rewrite equalities to true/false by default.

This prevents cases where lemmas may contain vacuous premises that rewrite to false, hence making a lemma rewrite to true.

This PR reorganizes the interplay between the rewrite and the post-processing of rewrites via extended equality rewriting.

Fixes #6913. Also adds benchmarks from #6101 which appear related but were fixed in previous commits, thus fixes #6101 as well.

No longer call solver constructor with an options object. (#6985)

This PR removes calls to the Solver constructor with an Options object, and instead uses the setOption() method.

Consolidate solver resets (#6986)

This PR consolidates the two different reset implementations into a single function.

Proper printing of proofs in the internal calculus (#6975)

Fix policy for merging subproofs (#6981)

This makes it so that we replace subproof A with subproof B if A and B prove the same thing, and B contains no assumptions. This is independent of the scope that A and B are in.

The previous policy replaced subproof A with subproof B if A and B prove the same thing and were in the same scope. This is not safe if A occurs in multiple scopes, where free assumptions can escape.

The new policy is more effective and safer than the previous one.

[proof] [dot] Fix comments on dot printer (#6983)

This PR fixes the escaped characters in the dot printer. The output is now a valid DOT.

Signed-off-by: Diego Della Rocca de Camargos diegodellarocc@gmail.com

Add inference ids for remainder of sygus solver (#6977)

Now, all inferences throughout cvc5 in our regression are properly marked with an InferenceId.

This PR includes minor simplifications to the interface for sygus modules. In particular it changes the behavior to send inferences via the inference manager instead of passing them around as a vector.

Improve error messages for UF catching higher-order (#6982)

Addresses #6979.

syqi: Add debug information for dumping instantiations. (#6978)

Adds the datatype values as debug information for dumping instantiations produced by --sygus-inst.

Add optional debug information for dumping instantiations (#6950)

This complete the implementation of dump-instantiations-debug.

With this option, we can print the source of instantiations. For example:

$ cvc5 regress1/quantifiers/dump-inst-proof.smt2 --dump-instantiations-debug --produce-proofs
unsat
(instantiations (forall ((x Int)) (or (P x) (Q x)))
  (! ( 2 ) :source QUANTIFIERS_INST_E_MATCHING_SIMPLE ((not (= (P x) true))))
)
(instantiations (forall ((x Int)) (or (not (S x)) (not (Q x))))
  (! ( 2 ) :source QUANTIFIERS_INST_E_MATCHING_SIMPLE ((not (= (S x) false))))
)

Update bug_report.md

Add containsAssumption proof utility (#6953)

Work towards making our policy for subproof merging safer.

Refactor managed streams (#6934)

This PR introduces a new ManagedStream class that replaces the previous ManagedOstream. It allows to directly store the (wrapped) stream objects in the options. Handling the stream options is moved from the options manager to option predicates and the different options for input and output streams are combined into a single one.
Some associated utilities (open_ostream.h and update_ostream.h) are now obsolete and thus removed.

Add API function to get list of option names (#6971)

This PR adds a new API function api::Solver::getOptionNames() that exposes a list of all option names as strings. This PR will be followed by another that adds a method to further inspect a particular option by name, and thereby allows to inspect the solver options in a sensible way.

Replace numeric predicates by explicit minimum and maximum (#6976)

This PR replaces some option predicates by explicit minimum and maximum values. This allows us to export information about an options domain/range in the future.

Add missing inference identifiers (#6962)

The only remaining unknown inferences covered by our regressions are from the sygus solver, will address in later PR.

[proof] Add getProof to API and use it in GetProofCommand (#6974)

Also adds a call to get proof in a unit test.

Add IEEE-BV-to-FP to external-to-internal mapping in C++ API (#6951)

Without this, you can't make terms with that kind.

Remove dependencies on smt engine in smt solver (#6965)

This is work towards eliminating circular dependencies on SmtEngine.

This simplifies several interfaces and makes it so that SmtSolver does not take a pointer to its parent SmtEngine.

It is also work towards eliminating the output manager, which is now subsumed by Env.

Use int64_t, uint64_t or double for all numeric options. (#6970)

This PR further simplifies the option setup by only using int64_t or uint64_t for integer options.

Refactor shared solver to use theory builtin inference manager (#6960)

This ensures that e.g. COMBINATION_SPLIT shows up under theory::builtin::inferencesLemmas, and -t im. It also removes outdated interfaces from OutputChannel, and makes the feature TheoryEngine::ensureLemmaAtoms more modular, which was required for making these interfaces more consistent.

It also ensures that TheoryBuiltin has an inference manager, which will simplify special casing in #6956.

Remove "inUnsatCore" flag throughout (#6964)

The internal solver no longer cares about what assertions are named / are in the unsat core.

This simplifies the code so that the (now unused) `inUnsatCore` flag is removed from all interfaces.

This eliminates another external use of `getSmtEngine`.

Properly honor --stats-all and --stats-expert when printing statistics (#6967)

This PR fixes an issue that was introduced with fda4613 where printing the statistics would only show non-defaulted and non-expert options.

Add 'REQUIRES: poly' to regression. (#6966)

This regression times out without libpoly.

bv: Enable equality engine for bitblast-internal. (#6961)

Perform statistics printing via the API (#6952)

This PR changes how the command executor prints the statistics by moving stuff around a bit, eventually using only proper API methods of api::Solver. This PR also removes the smt_engine.h include from command_executor.cpp.

Allow changing certain options while solving (#6945)

This PR allows changing some select options ever after the smt engine has been fully initialized, following the SMT-LIB standard (section 4.1.7).

Simplify smt2 printer (#6954)

The common case of printing function applications is to print the kind in smt2 format, this makes this the default case and removes spurious cases. It also makes a few minor fixes.

Integrate installation instructions into documentation (#6814)

This PR migrates the current INSTALL.md to an rst file and then includes it in the documentation. It also does some minor improvements to this file, in particular it now mentions --dep-path

quickstart: Add python example to docs. (#6949)

[proofs] Set BV solver to better proof-producing one when proofs on (#6903)

Since the internal bitblaster can be way slower, the regressions that would have slow runs when --check-proofs is passed now have the command line that forces the use of the default bitblaster.

Python quick start example (#6939)

This is a translation of quickstart.cpp to python.

Integrate central equality engine approach into theory engine, add option and regressions (#6943)

This commit makes TheoryEngine take into account whether theories are using the central equality engine.

With this commit, the central equality engine can now be optionally enabled via `--ee-mode=central`.

Minor updates to shared terms database for central equality engine (#6929)

Includes proper set up of the proof equality engine it uses (which may be shared over multiple theories). Also makes its assertEquality method robust to non-equality atoms.

Fixes for building python wheels on manylinux2014 (#6947)

This PR makes several fixes to the wheel building infrastructure for manylinux2014.

don't statically link to Python (see: this section of PEP-513)
use standard 'build' directory. I noticed that the wheel infrastructure uses directory 'build' to prepare the wheel anyway, so it doesn't make a lot of sense for us to use a separate working directory. I tried changing the name of the build directory in setuptools by setting member variables in initialize_options but that didn't seem to work and I decided it wasn't worth the effort. The wheel should be built in a clean environment anyway, i.e., docker.
find the correct include directory and python library paths for building on manylinux2014 using skbuild. manylinux2014 has several versions of python installed in /opt/python. The CMake infrastructure can't find the necessary information (plus the libraries are deleted from the docker image to save space -- the library is just set to a generic libpython<version>.a). Instead, this PR would manually set them via CMake options.
to allow setting the python information, I extended the configure.sh script to allow directly setting CMake options. There are definitely other options here if you'd rather not change configure.sh. My reasoning was that it could be useful in other situations and I just marked it as an advanced feature. Another approach would be to use skbuild directly in the CMake infrastructure. I didn't like that solution because it would make the CMakeLists.txt more complicated and it wouldn't follow the standard CMake/Cython/Python approach which means we won't benefit from future improvements to that CMake infrastructure. Plus, this issue should only come up on systems with non-standard installations of Python, such as manylinux. This approach (setting CMake options) is basically what scikit-build does automatically if we had used that infrastructure directly.

Minor changes to arrays in preparation for central equality engine (#6917)

Makes arrays more robust to the order in which terms can be added to the equality engine vs. when they are preregistered.

We should probably performance test this.

FYI @barrettcw

Only use libedit on tty inputs (#6946)

This PR improves the check when we use libedit: only when the input is an interactive terminal.
This is motivated by a change to the unit test for the interactive mode that now properly redirects standard input (and output).

Print link to docs preview (#6922)

This commit adds a message to the `docs` target with a link to a preview
of the documentation, e.g.:

```
Preview docs in browser: file://localhost/home/noetzli/repos/cvc5_win/build-docs/docs/sphinx/index.html
```

Make extended rewriter methods const (#6948)

bv: Refactor getEqualityStatus and use for both bitblasting solvers. (#6933)

This commit refactors the getEqualityStatus handling for bitblast and bitblast-internal.

proof: Add eqrange expansion rule. (#6936)

Adds proof support for the eqrange operator.

Co-authored-by: Andrew Reynolds <andrew.j.reynolds@gmail.com>

Track instantiation reasons in proofs (#6935)

This adds optional arguments to INSTANTIATE steps in proofs to track fine-grained reasons for relevant instantiations.

Also simplifies an old argument modEq which was unused.

FYI @MikolasJanota

Add basic LFSC utilities (#6879)

Adds basic utilities in preparation for the LFSC proof conversion.

Depends on #6881, review that first.

Move enum value generator to own file (#6941)

Work towards integrating the enumerator callback into the fast enumerator.

Minor fix for term database + central equality engine (#6928)

Previously we provided a bogus (self) explanation in a rare case of setting up the term database for higher order. This is incompatible with cases where central equality engine = master equality engine.

Revert change to regression (#6940)

Although it works on most machines, it times out in the nightly builds.

Make all dependencies in the fast enumerator optional (#6918)

This allows one to use a fast enumerator without having access to sygus term database, statistics, etc.

Add print expression utility (#6880)

This will be used in the LFSC printer. It may be of general use to other proof printers.

Add regression for fixed `str.indexof_re` issue (#6938)

Fixes #6639. The issue cannot be reproduced on current master and git bisect suggests that commit adf497a
fixed the issue.

Minor changes from proof-new (#6937)

Note the change to the unit test makes it so the test is not dependent on Node ID order.

Miscellaneous fixes from proof-new (#6914)

Add proof letify utility (#6881)

Towards support for external proof conversions.

Fix eq proof conversion for constant merged parameterized ops (#6926)

This issue arises when using the central equality engine on several regressions.

Default equality proofs for bags and separation logic (#6932)

This is the last 2 remaining theories not to use the default handling of equality proofs.

In preparation for proofs in central equality engine.

Add sygus enumerator callback (#6923)

This class will make the uses of the fast enumerator customizable.

Move public options functions to separate file (#6671)

This PR moves the remaining special purpose functions out of the Options class. This set of functions is only used to implement API functions in the smt engine (getting and setting options by string), and by the main driver for parsing and printing usage information.

Enable default equality proofs for sets (#6931)

This enables default support for equality proofs in the theory of sets.

This is in preparation for proofs in the central equality engine, which requires that all active theories that use the central equality engine at least support the default interaction with the equality engine.

More updates to arithmetic in preparation for central equality engine (#6927)

Makes arithEqSolver more robust to propagations from multiple sources, changes the default relationship to congruence manager based on preliminary results on SMT-LIB.

Changes to datatypes in preparation for central equality engine (#6901)

This adds changes from the centralEeDev branch for datatypes.

The changes in behavior are that the inference manager clears its pending inferences when the state is in conflict, and preCheck processes pending facts immediately (which may have been enqueued prior to the call to check via ee merges). These are required to make datatypes robust to the order in which check / merge / backtracks can occur.

Refactor equality engine setup for arithmetic congruence manager (#6902)

Allows congruence manager to use its own (non-official) equality engine if both it and the arithmetic equality solver are enabled.

Fix CLN build (#6920)

Currently, the CLN `CONFIGURE_COMMAND` chains multiple commands using
`&&` but this does not seem to work with CMake 3.20.4 and CMake 3.19.7
and is also not the recommended way of doing it. The commit fixes the
issue by using additional `COMMAND`s and also switches to using the
CMake's `chdir` instead of `cd`.

Configuration: Indicate dependencies being built (#6921)

This commit changes the output of our configuration to show which
dependencies are being built as part of the cvc5 build. For example:

```
ABC                       : off
CryptoMiniSat             : off
GLPK                      : off
Kissat                    : off
LibPoly                   : on (local)
CoCoALib                  : off

Build libcvc5 only        : off
MP library                : gmp (system)
Editline                  : off
```

Indicates that `LibPoly` was not found in the system and is thus built
as part of the cvc5 build and GMP was found in the system.

Fix CoCoA build for newer compilers (#6919)

Newer compilers, such as GCC 11, default to C++17. CoCoA does not
compile with C++17 and its check for the C++ version used by the
compiler does not take into account newer C++ versions. As a result,
building CoCoA using `--auto-download` fails with GCC 11. This commit
adds a patch that makes the test in CoCoA take into account compilers
that default to C++17 or newer.

FP: Add option to word-blast more lazily. (#6904)

When enabled, this does not word-blast when registering term but at preNotifyFact (= more lazily) instead.
This is enabled via option --fp-lazy-wb.

Simplify computation of relevant terms in datatypes (#6885)

This makes it so that we do not consider non-singleton equivalence classes of DT for non-datatype terms to be relevant. This impacts how model construction is done for datatypes.

It's not clear why this method considered such terms to be relevant, I believe this was done to mask a previous bug; regressions now pass when this method is simplified.

Doing this is definitely wrong when using central equality engine, hence the motivation for this simplification.

Add the central equality engine manager (#6893)

This class is responsible for setting up the central equality engine. It relies on a new static method Theory::usesCentralEqualityEngine, which will be refined in followup PRs.

This PR does not change the behavior, it only adds the class.

Further PRs will connect this class to CombinationEngine, make it optionally enabled, and make the remaining changes to TheoryEngine to make it compatible.

Miscellaneous changes in preparation for central equality engine (#6900)

Add support for minimal unsat cores (#4605)

This commit adds support for computing minimal unsat cores. The
algorithm implemented in this commit is just a trivial deletion-based
algorithm that tries to remove each assertion in the unsat core
individually.

Preparation for carry the rewrite rule database in the proof checker (#6915)

Add std::vector<Term> Op:: getIndices() and operator[] for Op (#6397)

[AUTHORS] Add CVC4 as part of CVC series (#6907)

ANTLR3: Install into `CMAKE_INSTALL_LIBDIR` (#6912)

On some platforms, autotools installs ANTLR3's libraries into lib but
CMAKE_INSTALL_LIBDIR is set to lib64 (e.g., Fedora 33). This commit
sets --libdir to force autotools to install the library into the
directory specified by CMAKE_INSTALL_LIBDIR.

'CryptoMiniSat_LIBRARIES' should respect lib/lib64 (#6905)

On 64-bit openSUSE (and maybe other distributions), the default install directory for static libraries is `lib64` *not* `lib`. This has an impact on cvc5 when it is automatically building CMS (e.g., with `./configure.sh --cryptominisat --auto-download`): CMS adheres to the default value of `CMAKE_INSTALL_LIBDIR` to work out where to install the library files (so `lib64` on openSUSE), which fails when cvc5 tries to find these in `lib`.

Without this change, the build fails as follows:

```
<snip>
src/CMakeFiles/cvc5.dir/theory/type_enumerator.cpp.o  -Wl,-rpath,::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::  deps/lib/libcadical.a  deps/lib/libcryptominisat5.a  ../deps/install/lib64/libglpk.a  deps/lib/libpicpolyxx.a  /usr/lib64/libgmp.so  deps/lib/libpicpoly.a  /usr/lib64/libgmp.so && :
/usr/lib64/gcc/x86_64-suse-linux/11/../../../../x86_64-suse-linux/bin/ld: cannot find deps/lib/libcryptominisat5.a: No such file or directory
collect2: error: ld returned 1 exit status
ninja: build stopped: subcommand failed.
```

and where:

```
avj@platypus ~/clones/cvc5/master/build$ find . -iname "libcryptominisat5.a"
./deps/src/CryptoMiniSat-EP-build/lib/libcryptominisat5.a
./deps/lib64/libcryptominisat5.a
```

(notice: `lib64` in the second path!)

This commit fixes this discrepancy to ensure that cvc5 checks for CMS on `CMAKE_INSTALL_LIBDIR` as well.

**Note**: `CMAKE_INSTALL_LIBDIR` comes from `GNUInstallDirs`, and this is `include`'d in cvc5's top-level `CMakeLists.txt`

Signed-off-by: Andrew V. Jones <andrewvaughanj@gmail.com>

'ANTLR3_RUNTIME' should respect lib/lib64 (#6906)

On 64-bit openSUSE (and maybe other distributions), the default install directory for static libraries is `lib64` *not* `lib`. This has an impact on cvc5 when it is automatically building ANTLR3: ANTLR3 follows the system-wide default of `lib64`, which fails when cvc5 tries to find these in `lib`.

Without this change, the build fails as follows:

```
<snip>
src/parser/CMakeFiles/cvc5parser.dir/smt2/Smt2Parser.c.o  -Wl,-rpath,/home/avj/clones/cvc5/lib64_cms/build/src::::::::::::::::::::::::  src/libcvc5.so.1  deps/lib/libantlr3c.a && :
/usr/lib64/gcc/x86_64-suse-linux/11/../../../../x86_64-suse-linux/bin/ld: cannot find deps/lib/libantlr3c.a: No such file or directory
collect2: error: ld returned 1 exit status
ninja: build stopped: subcommand failed.
```

and where:

```
avj@platypus ~/clones/cvc5/lib64_cms/build$ find . -iname "libantlr3c.a"
./deps/src/ANTLR3-EP-runtime/.libs/libantlr3c.a
./deps/lib64/libantlr3c.a
```

(notice: `lib64` in the second path!)

This commit fixes this discrepancy to ensure that cvc5 checks for ANTLR3 on `CMAKE_INSTALL_LIBDIR`, which matches that `autotools` will use.

**Note**: `CMAKE_INSTALL_LIBDIR` comes from `GNUInstallDirs`, and this is `include`'d in cvc5's top-level `CMakeLists.txt`

Signed-off-by: Andrew V. Jones <andrewvaughanj@gmail.com>

Add n-ary term utilities (#6896)

Initial work towards rewrite rule reconstruction

Do not exhaustive instantiation when FMF is disabled (#6899)

This makes FMF not handle quantified formulas when FMF options are disabled, apart from those marked internal.

This is required for combinations of sequences + quantified formulas.

[Unit Tests] Avoid linking against external libs (#6898)

Fixes #6866. The `theory_airth_cad_white` unit test has been failing on
some platforms (e.g., macOS) due to statically linking libpoly in
libcvc5 and then separately linking it in the unit tests. This resulted
in issues with `static` variables. This commit fixes the issue by
avoiding linking libpoly in the unit tests and instead relying solely on
libcvc5.

Co-authored-by: Ouyancheng <1024842937@qq.com>

[Unit Tests] Reenable `top_scope_context_obj` (#6892)

Fixes #6047. The test was disabled because ASan found a use-after-free
due to an object allocated in the top scope being destroyed after the
scope (see #2607 for a detailed explanation). At first, the plan was to
add support for this use case. However, we have decided that we
currently don't need support for this feature and added a guard against
it (#6082). This commit reenables the test but changes it to destroy the
object allocated in the top level scope before the corresponding level
is popped. It additionally adds a test of the guard from #6082.

Fix context for proofs of instantiations (#6890)

Caught by a regression on proof-new, where an instantiation was the symmetric equality of an instantiation on a previous call to check-sat. Proofs of instantiation should be user-context dependent.

Distinguish quantifiers preprocess as its own proof rule (#6897)

Connect the equality solver to theory arith (#6894)

--arith-eq-solver is a new option to enable the equality solver in arithmetic, disabled by default.

This PR connects the equality solver to TheoryArith when this option is enabled.

This is in preparation for the central equality engine.

Arithmetic equality solver (#6876)

This is work towards the central equality engine. This adds a module of arithmetic that uses the equality engine in the default way.

This class will be incorporated into theory_arith.cpp. It will be the replacement for CongruenceManager when we use the central equality engine architecture.

Move master equality engine notification to own file (#6877)

Preparation for central equality engine.

Add node converter utility (#6878)

Adds a utility for converting nodes. This is the first step towards the LFSC proof conversion.

bv: Disable bv-assert-input if proofs are enabled. (#6886)

bv: Rename BBSimple to NodeBitblaster. (#6891)

bv: Rename lazy solver to layered solver. (#6889)

bv: Rename simple solver to bitblast-internal. (#6888)

[proof] Fix open proof issues in SAT proof (#6887)

Commit d1eee40cc (PR #6346), in a foolish attempt to prevent speculated issues, introduced an overwriting policy to addition of resolution chains during SAT solving at the SAT proof manager. First, this is nonsensical because the lazy proof chain is context-dependent and at the same level other ways of proving that clause are simply redundant and therefore should be ignored. Second, and catastrophically, this policy, for reasons beyond me, can lead to open SAT proofs when the same clause is rederived at the same level.

So this commit simply reverts the change and adds an optimization that when the clause would be rederived at the same level we do nothing and leave the method.

Add option that exercises the previously buggy behavior (#6884)

Generalize congruence handling for HO in eq proofs (#6883)

Previously we were not considering proofs for HO equalities (i.e., between operators) that were transitivity chains. This commit generalizes the elaboration procedure in eq_proof to do so.

Fix for context on input proof generator (#6873)

The preprocess proof generator uses a dummy CDProof to mark input assertions that do not need justification. This CDProof should be user-context dependent to avoid rare cases where an input assertion was the symmetric equality of another, it was previously context independent.

This also refactors the debugging traces in this class.

Move synthesis verification check to own file (#6882)

In preparation for more extensions to this aspect of the synthesis solver.

Refactor setup of proof equality engine for central EE (#6831)

Users of an equality engine should each use the same proof equality engine that wraps it. This ensures that theory inference managers do so, by tracking the official proof equality engine for an equality engine in theory inference manager.

This is in preparation for (proper equality proofs for) central equality engine.

It also adds some debugging code that is highly useful for debugging issues related to when equalities are processed in theory inference manager.