Fix CaDiCaL build on Windows (#6764)

The Windows version of CaDiCaL does not require the `sys/resource.h`
file, so this commit removes that check. It does, however, require
linking against the Process Status API (psapi), because of a call to
`GetProcessMemoryInfo()`, so this commit adds that dependency for
Windows builds.

Fix build without libpoly (#6759)

Commit f10087c3b347da6ef625a2ad92846551ad324d73 added new files that do
not compile without libpoly. This commit excludes those files when
building without libpoly. It also updates one of the regressions to
ignore a warning about approximate values in the model.

Make symfpu a required dependency. (#6749)

Archive SMT-COMP 2021 run scripts (#6748)

This commit copies the run-script-smtcomp-current* scripts to run-script-smtcomp2021* to archive them.

Properly consider aliases in option handlers (#6683)

This PR makes sure that option handlers have access to both the canonical option name and the option name that was actually used. It also updates the options README and gets rid of the base_handlers.h of which only a fraction was used.

[Optimization] Use Result in OptimizationResult (#6740)

OptimizationResult now contains:
- cvc5::Result
- optimal value for objective
- whether the objective is unbounded

This gets benefit from cvc5::Result (e.g., we could get explanation for UNKNOWN) and it's slightly easier to integrate to the current API.

Also refactors BV optimizer so that it uses switch statement (instead of if-then-else) to judge the checkSat results (I was planning to do this a long while ago)...

pow2: adding a kind, inference rules, and some implementations in the pow2 solver (#6736)

This PR is the sequel of #6676 .
It adds the `POW2` kind, inference rules that will be used in the `pow2` solver, an implementation of one function of the solver, as well as stubs for the others. The next PR will include more implementations.

Update to a more recent libpoly version. (#6730)

This PR updates to the latest version of libpoly, which has a memory leak fixed.

Add cocoalib (#6731)

This PR adds CoCoALib as an optional dependency. It will be used in the CAD-based nonlinear solver for computer algebra routines beyond the capabilities of libpoly like quotient rings and polynomial factorization.

Remove public option wrappers (#6716)

This PR gets rid of almost all remaining public option wrappers. It does so by
- making base, main and parser options public such that they can directly be used from the driver and the parser
- moving incremental and the resource limiting options to base
- moving dumping options to main

After this PR, the only option wrapper left is becoming obsolete as well after (the follow-up of) #6697.

docs: Fix reference in sep logic reference. (#6747)

CVC4 -> cvc5 in cpp API examples (#6746)

docs: Add references instead of links in theory reference pages. (#6729)

An example for a quick start guide (#6686)

Co-authored-by: Aina Niemetz <aina.niemetz@gmail.com>

Final update to SMT-COMP 2021 options (#6739)

This commit:

- Disables `--tear-down-incremental=X` for the competition since
  it currently does not work correctly on master and a fixed version did
  not show significant benefits.
- Changes the occurrences of `--nl-ext` to `--nl-ext=full` because it
  is now a mode option.
- Removes the use of `--bv-assert-input` because the option currently
  has some issues in incremental mode (#6738)
- Removes the use of `--bitblast=eager` for the model validation track
  because it produces invalid models (#6741)

Minor simplifications to LogicInfo (#6737)

Better support for HOL parsing and set up (#6697)

This commit adds a new parser option, --hol, which marks that HOL is being used. This option has the effect of prepending the problem's logic with "HO_", which teels the solver that the logic is higher order. The parser builder, base parser, and SMT2 and TPTP parsers are all updated to work with this new setting, as is the logic info class.

For now this parser option is enabling the --uf-ho option for internal use, since for now higher-order solving relies it. In a future PR this dependency will be removed (since this information is already given to the SMT solver via the logic).

Add skeleton for new Lazard evaluation (#6732)

This PR add the interface and a dummy implementation for the new Lazard evaluation. The dummy implementation is used when CoCoALib is not available and simply falls back to poly::infeasible_regions. The proper implementation that actually does that the comment says will be added with subsequent PRs.

Remove support for lazy BV extended function reductions and inferences (#6728)

solve-int-as-bv is now the preferred method for solving these benchmarks.

Adds solve-int-as-bv to a regression that became slow in my previous commit.

Ensure bv2nat and int2bv are not rewritten when using solve-bv-as-int (#6725)

This PR ensures we do not eagerly rewrite bv2nat and int2bv when using solve-bv-as-int. Instead they are rewritten during expandDefinitions (at the end of preprocessing).

It also updates regressions that relied on lazy extended function reductions in the lazy solver to use solve-bv-as-int, and adds a missing case (INT_TO_BITVECTOR) in the solve-int-as-bv preprocessing pass.

A followup PR will remove support for lazy extended function reductions for bv2nat / int2bv altogether.

smtcomp: Change some BV configs for SQ and INC track. (#6721)

docs: Migrate sets and relations theory reference. (#6698)

This migrates page https://cvc4.github.io/sets-and-relations.
It further adds the SMT2 version of examples/api/cpp/sets.cpp and adds
test/regress/regress0/rels/relations-ops.smt2 as smtlib example for
relations.

Make `--solve-int-as-bv=X` robust to rewriting (#6722)

After commit 327a24508ed1d02a3fa233e680ffd0b30aa685a9, the int-to-bv
preprocessing pass is getting rewritten terms. As a result, the terms
can contain negative constants (instead of `(- c)`, i.e., `UMINUS` of a
positive constant) and `NONLINEAR_MULT`. The commit adds support for
those cases, does some minor cleanup, and adds regressions. The
regressions should allow us to detect if/when the preprocessing pass
breaks in the future.

Update CVC4 URLs/macros (#6666)

Reorder ITE rewrites (#6723)

Fixes #6717. Commit 11c1fba added some
new rewrites for ITE. Due to the new rewrites taking precedence over
existing rewrites, it could happen that some of the previous rewrites
did not apply anymore even though they would have further simplified the
ITE. In the example from the issue, (ite c c true) was rewritten to
(or (not T) T) instead of (ite T true true) and then true. The
commit fixes the issue by moving rewrites resulting in
conjunctions/disjunctions to the end.

Make squasing more robust (#6713)

This PR makes squashing olds commits in the docs-cleanup CI job more robust: it makes sure that the squash commit has a proper commit date and that we gracefully handle if there is nothing to squash.

Integrate learned literal manager into preprocessing pass context (#6718)

Towards "learned rewrite" preprocessing pass / improvements to Int <-> BV.

Fixes related to printing tuples, define-fun commands in smt2 (#6679)

This PR fixes some initial issues with printing datatypes in smt2.

It does not yet address further issues on printing define-fun as a result of dump=raw-benchmark, which requires deeper refactoring of the implementation of the API / SmtEngine.

Push complex check inside GetInstantiationsCommand (#6715)

This PR pushes a rather complex check from the CommandExecutor inside the GetInstantiationsCommand.
The aim is to only use the instFormatMode option in the library (command.cpp) but not the main driver (command_executor.cpp).

Update options for SMT-COMP (#6704)

This commit removes obsolete options for BV and strings logics, and
updates QF_NIA to spend more time on our best configuration.

Co-authored-by: Gereon Kremer nafur42@gmail.com
Co-authored-by: Mathias Preiner mathias.preiner@gmail.com

[Optimization] support for push/pop (#6706)

Use CDList for optimization objectives so that optimization solver supports push and pop (just use SmtEngine's push/pop).
SmtEngine::resetAssertions will also clears the optimization objectives, so no need to have the reset objectives function.

Removing spurious HO checks (#6707)

Require statistics for regression (#6714)

This PR makes a new regression explicitly require statistics.

docs: Migrate separation logic theory reference. (#6702)

This migrates page https://cvc4.github.io/separation-logic.

docs: Fix `Kind` description (#6712)

This commit changes the Kind description not to include C/C++
preprocessor statements and updates the kind of bit-vector addtion.
It also marks some of the information as internal to exclude it from the
public documentation.

Fix for 2 dimensional dependent bounded quantifiers (#6710)

This updates 2-dim dependent bounded quantifiers to not map constants to terms when computing ranges, when the type of the variable is closed enumerable. This is require to fix an incorrect model (possible solution unsoundness) issue in the reduction of str.indexof_re.

Fixes the 1st, 4th and 5th benchmarks from #6653. Fixes #6635.

Add learned literal manager utility (#6709)

This is a simple class to maintain a list of literals that we have learned that may be useful during preprocessing.

This is work towards a "learned rewrite" preprocessing pass / better support for Int/BV translations during preprocessing.

Fix statistics option handler (#6703)

This PR fixes a typo in the option handler for the statistics options, which lead to options not properly propagating.

Make env hold a pointer to the original options to properly initialize subsolvers (#6705)

This PR extends the Env class to hold a pointer to the original options that are owned by the api::Solver. These original options will be used to properly initialize subsolvers as using the current options leads to subtle issues as setDefaults is not (in general) idempotent.

Remove `binary_name` option (#6693)

The binary_name is solely used as a temporary storage to pass the data from the options parser back to the runCvc5 method where it is put in a static variable. This PR gets rid of the option and the public option getter in favor of directly storing the program name in the static variable using an additional argument to parseOptions().

Change output of getRealValue to a fraction. (#6692)

Our documentation for `toPythonObj` says that real values are represented as Fractions. However, getRealValue yields a float approximation thereof.

We should probably stick to Fractions, since they allow us to precisely capture values in LRA. Also, that's more aligned with the C++ API, which returns a string representation of the (unapproximated) Rational.

Also, document some (potential) weirdness with calling mkReal on floating-point values.

Make TheoryUF compatible with central equality engine (#6695)

Work towards central equality engine.

This does some minor reorganization to TheoryUF, related to UF+cardinality constraints that makes it compatible with central equality engine. In particular, preNotifyFact is removed in favor of adding conflicts after cardinality constraints are added to the equality engine. This ensures that the central equality engine can explain conflicts that involve cardinality constraints (which will no longer be the responsibility of UF when --ee-mode=central).

Fix str.update reduction (#6696)

Fixes the 2nd benchmark from #6653.

(proof-new) Fix missing connection in trust substitution proofs (#6685)

This PR fixes a missing connection in trust substitution proofs, which was the cause of open proofs when solved equalities from ppAssert were not justified by proofs.

Also distinguishes TRUST_SUBS_EQ from TRUST_SUBS_MAP for clarity.

Remove `Options::wasSetByUser()` (#6682)

This PR removes the next heavily specialized template function Options::wasSetByUser() in favor of direct access to the *WasSetByUser flags.

(proof-new) Lazy proof chain debug names (#6680)

Support public option modules (#6691)

This PR adds the possibility to make option modules public. As shown on the example of the main driver options, this allows to get rid of the wrappers from options_public.h. We plan to make only very few option modules public (i.e. main and parser).

Remove unwanted side effects in `SPLIT_EQ_STRIP_L` (#6689)

Fixes #6681. When checking whether SPLIT_EQ_STRIP_L applies, we were
using sripSymbolicLength, which changes its inputs depending on how
many elements of the concatenation it could strip. However, one of the
arguments, pfxv0, was reused across multiple checks if the strip did
not result in a rewrite. Later invocations were wrong as a result. This
commit changes the call to stripSymbolicLength() to use a new copy of
the vector instead.

Miscellaneous changes from central ee branch (#6687)

Minor reorganization to make calls to theory engine from combination engine / shared solver more organized.

pow2: header file for pow2 solver (#6676)

This PR adds a header file for the pow2 solver. It also includes an empty test file, to trigger compilation of the header file. The next PR will include implementations and tests.

bv: Enable bitblast solver by default. (#6660)

This commit enables the new bitblast solver by default. This commit also fixes model generation for Boolean variables when --bitblast=eager is enabled.

Fixes #3958, #5396, #5736, #5743, #5947.

Add missing dereference (#6684)

Fix handling of start index in `str.indexof_re` (#6674)

Fixes #6636, fixes #6637. When the start index was non-zero, the result of
str.indexof_re was not properly restricted to be greater or equal to
the start index. This commit fixes the issue by making the eager
reduction lemma more precise. Additionally, the commit fixes an issue
with the lower bound of the length of the match in str.indexof_re.

Some cleanup in `mkoptions.py` (#6667)

This PR does some general cleanup in the mkoptions.py script: removal of obsolete code and some fixes to the comments.

docs: Migrate datatypes theory reference. (#6662)

This migrates https://cvc4.github.io/datatypes.

Adding unit tests for the datatypes python API (#6658)

This commit adds unit tests that are translated from `datatype_api_black.cpp`. One API function is also added to the python API.
This is the last part of the python api unit tests for datatypes.

Co-authored-by: Andres Noetzli <andres.noetzli@gmail.com>

Simplify automatic set-logic in smt2 parser (#6678)

This simplifies the smt2 parser so that automatically setting the logic is done directly instead of being buffered as a command.

This prevents spurious errors for features that require (A) checking the logic is set and (B) fully intialize the underlying SMT engine.  `declare-pool` is an example of an smt2 command where the user will get an error (instead of a warning) when set-logic is not used due to setting the logic, after fully initing SMT engine and then executing the buffered set-logic command.

Note this should also make dump=raw-benchmark more accurate (no set-logic is included when dumping benchmarks with no set-logic command).

[GitHub Actions] Make caching of dependencies depend on image version (#6677)

Our Clang builds started to fail to link when the environment changed. This commit changes our CI to only use cached dependencies if the build environment has not changed.

Renaming pow2 to p2 in regression tests (#6675)

We plan to add a unary pow2 operator to cvc5, that is obtained from the binary operator pow by fixing the first argument to 2.
An initial working branch is here: https://github.com/yoni206/cvc5/tree/pow2

This PR does the first step, which is to rename some uninterpreted symbols in regression tests from pow2 to p2, to avoid clashing with the new operator.

Remove references to `bv-div-zero-const` in docs (#6672)

The bv-div-zero-const option has been removed and is now always
enabled, so this commit updates the documentation of the kinds to
reflect that. It also makes the language to describe the special cases a
bit more uniform.

Fixes for printing define-fun-rec (#6673)

Remove option to ignore negative memberships (#6665)

Fixes #6661. The option `--strings-inm` could be used to ignore negative
membership constraints. However, this option made the string solver
model-unsound or produced incorrect models if the user provided a
benchmark that actually contained negative membership constraints. The
solver did not check for negative membership constraints and did not
warn the user about them. Because the option is not really being used,
this commit removes it.

Adding getters to the python API and testing them (#6652)

This PR adds missing API functions from the cpp Term API to the python API.
Corresponding tests are translated from term_black.cpp.

Remove redundant logic ALL_SUPPORTED. (#6664)

Move `toPythonObj` tests to the new API unit test directory (#6656)

This is the last test file that we move from the old directory to the new one, and so the old directory is deleted.

Use proper variable name (#6670)

This PR fixes the driver which used an incorrect variable name in competition mode.

Fix unsat core proofs (#6655)

Fixes cases of satisfiable unsat cores when proofs are enabled.

Unfortunately, this bug was also preventing us from doing the final scope check for all proof checking. As this was not being tested, this PR uncovers that proof checking is now failing on 6 regressions. I'm disabling proof checking here and will address these issues on later PRs.

Make `STRINGS_CTN_DECOMPOSE` an explicit conflict  (#6663)

Fixes #6643. The STRINGS_CTN_DECOMPOSE inference is always a conflict
but we sometimes sent it as an inference. To make sure that the
inference manager actually recognizes the inference as a conflict, this
commit ensures that the conclusion is always false and modifies the
explanation accordingly.

Remove `Options::operator[]` (#6649)

This PR removes the next heavily specialized template function Options::operator[] in favor of direct access to the option data.

Move public wrapper functions out of options class (#6600)

This PR moves options wrapper functions out of the Options class. These wrapper functions are meant to be called by "external" code that should not access the options modules. This PR thereby significantly reduces the interface of the Options class.

Fix issues with double negation in circuit propagator (#6669)

This PR fixes a subtle issue with double negations when producing proofs in the circuit propagator.
Adds the test case as a new regression, as well as some similar instances.
Fixes cvc5/cvc5-projects#277.

Fix issues when poly is disabled (#6668)

Recent changes introduced issues when libpoly is disabled.

Make `Options::assign()` specializations free functions (#6648)

This PR removes the next two heavily specialized template functions. Both Options::assign() and Options::assignBool() are only used within options.cpp now and there is thus no reason to keep them in the public interface. Furthermore, we can just make them properly named functions instead of template functions.

Do manual squash cleanup for docs (#6646)

This PR abandons the attempt to do the cleanup in a single rebase command, and instead squashes the old commits manually. The current solution does not handle conflicts properly. The new approach (which seems to be more robust) proceeds as follows (to squash $first..$last):

- checkout $last
- soft reset to $first (checkout $first, but keep changes in working copy)
- commit to squashed commit
- cherry-pick $last..HEAD from main branch

docs: Migrate input languages page. (#6659)

This migrates page https://cvc4.github.io/input-languages.

docs: Restructure index page, fix style issue. (#6657)

Some additions to the datatypes python API (#6640)

This commit makes the following additions, in order to sync the python API with the cpp API.

1. adding `getName` functions to datatypes related classes
2. allowing `mkDatatypeSorts` with 1 or 2 arguments (previously allowed only 2).
3. In case there is a second argument to `mkDatatypeSorts`, we make sure it is a set.
4. Corresponding changes to the tests.

Use top-level substitutions in ITE simp (#6651)

With this PR, we use the central top-level substitutions instance in the ITE simplification preprocessing pass. Previously the ITE simplification pass maintained its own copy of the substitutions.

Since the top-level substitutions now are the authority on models, this led to model failures after this change: ac8cf53#diff-30677c5a1752b1d0e83ef25fd2cfb8949576ea42cf7821fe0ac00ebbd0122f8aL276.
This PR corrects the issue.

This is required for SMT-COMP.

Disable timeout regressions (#6650)

Disables two regressions that have been timing out causing nightlies to fail.

FP value support in python API (#6644)

This PR adds new is* functions from the cpp API to the python API.
In particular, it adds getFloatingPointValue() function from the cpp API.
A test (translated from term_black.cpp) is added.

getFloatingPointValue() returns a tuple, and so this requires importing an instance of tuples into cython.

Remove Options::ref() (#6647)

This PR gets rid of the templated Options::ref() method (and all its specializations for every option).

Remove invalid options from run scripts (#6645)

This commit removes some of the options in the run scripts that are not
supported anymore: `--bv-div-zero-const` and `--rewrite-divk`. Both of
those options are effectively enabled by default in cvc5.

Update `toPythonObj` to use new getters -- part 1 (#6623)

Following #6496 , this PR adds new getters to the python API, as well as tests for them. This makes toPythonObj simpler.

A future PR will add more getters to the python API.

Co-authored-by: Gereon Kremer nafur42@gmail.com

Compute model values for nested sequences in order (#6631)

Fixes #6337 (the other benchmarks in this issue are either solved
correctly or time out after the changes in #6615) and fixes #5665.

While computing the model for a nested equivalence class containing
seq.unit, we were looking up the representative of the argument in
(seq.unit (seq.unit j)) and the representative was simpliy (seq.unit j). However, we had assigned (seq.unit 0) to (seq.unit j) earlier.
A second equivalence class of type (Seq (Seq Int)) and length 1 was
later assigned (seq.unit (seq.unit 0)) and we didn't detect that
(seq.unit (seq.unit j)) and (seq.unit (seq.unit 0)) have the same
value. This was incorrect because we do not allow assigning the same
value to different equivalence classes. In this case, it led to one of
the assertions being false.

This commit fixes the issues in two ways: it ensures that types are
processed in ascending order of nesting (e.g., (Seq Int) terms are
processed before (Seq (Seq Int)) terms) and it changes the procedure
to look up the representative in the model instead of the theory state
to take into account the model values assigned to the elements of
sequences.

cc @yoni206

Remove `Options::set()` method (#6556)

This PR gets rid of the Options::set() method, replacing it by direct access to the options data.
This method was only used internally and did nothing except for resolving the options data from the option tag type via template specializations (via ref()), which is no longer necessary.

(Optimization) remove popObjective, add resetObjectives, rename pushObjective => addObjective (#6634)

In order for OptimizationSolver to support pushing & popping,
we could remove popObjective because it might be difficult to handle cases like:

optSlv->pushObjective(...);
optSlv->push();
optSlv->popObjective();
optSlv->pop();
In this case we need to add back the popped objective...
If push/pop is supported, pop does not bring back objectives if you resetObjective
but it will revert the objs you add.
just like assertFormula and resetAssertions.

Python API: bugfix + translating tests from cpp unit tests (#6559)

This PR fixes an issue in the python API for datatypes, and also introduces tests translated from https://github.com/cvc5/cvc5/blob/master/test/unit/api/datatype_api_black.cpp

The next PR will translate more tests and will also introduce missing functions in the python API for datatypes.

Add non-templated method to set option defaults (#6540)

This PR replaces the templated Options::setDefault() methods by new non-templated free functions options::{module}::setDefault{option}().
These methods should be used instead of the common if (!set by user) { set option value } pattern.

Disable `--jh-rlv-order` for slow regressions (#6633)

This commit adds --no-jh-rlv-order to two string regressions that take
over 2 minutes to run in debug after #6613, which increases the overall
regression runtime significantly.

`STRINGS_CTN_DECOMPOSE`: Avoid multiple conflicts (#6632)

Fixes #5508. `STRINGS_CTN_DECOMPOSE` could be triggered multiple times
by the same term, which resulted in an assertion failure. This commit
returns immediately after the first conflict to avoid the assertion
failure.

Fix regular expression aggressive elim (#6627)

Fixes #6620, fixes #6622. Fixes cvc5/cvc5-projects#254.

The benchmarks from the 2 issues timeout, a regression is added for the projects issue.

Fix `str.replace_re` and `str.replace_re_all` (#6615)

Fixes #6057. The reductions of `str.replace_re` and `str.replace_re_all`
were not correctly enforcing that the operations replace the _first_
occurrence of some regular expression in a string. This commit fixes the
issue by introducing a new operator `str.indexof_re(s, r, n)`, which,
analoguously to `str.indexof`, returns the index of the first match of
the regular expression `r` in `s`. The commit adds basic rewrites for
evaluating the operator as well as its reduction. Additionally, it
converts the reductions of `str.replace_re` and `str.replace_re_all` to
use that new operator. This simplifies the reductions of the two
operators and ensures that the semantics are consistent between the two.

Add Lexicographic + Pareto Optimizations (#6626)

Lexicographic optimizations: Optimize the objectives one-by-one, in the order they are pushed.
Pareto optimizations: Optimize the objectives to the extend that further optimization on any objective will worsen the other objective.
Units tests are of course added.

Lexicographic optimization is using iterative implementation, pretty similar to the naive box optimization.

Update proof namespaces (#6614)

This removes namespace theory from proof utilities, and moves MethodId to its own file in src/proof/.

Fix CEGQI for datatypes with Boolean subfields (#6630)

Fixes a solution soundness issue caused by allowing ineligible terms of kind BOOLEAN_TERM_VARIABLE to appear in instantiations.

This also corrects the expected solution on a benchmark that had an incorrect status.

Fixes #6603.

Fix spurious assertion for trivial abduction (#6629)

Fixes 2nd benchmark from #6605.

FP: Rename FLOATINGPOINT_PLUS to FLOATINGPOINT_ADD. (#6628)

This is to make it consistent with the name of the SMT-LIB operator
(fp.add).

Return `REWRITE_AGAIN` after rewriting bvcomp (#6624)

This commit fixes an assertion failure in the rewriter on some of the
SMT-LIB QF_ABVFP benchmarks (the regression in this commit is the
minified version of
`non_incremental/QF_ABVFP/20170428-Liew-KLEE/imperial_gsl_benchmarks_statistics_klee.x86_64/query.14.smt2`).
The problem was that after applying the `BvComp` rewrite, the bit-vector
rewriter was returning `REWRITE_DONE` instead of `REWRITE_AGAIN`. The
rewrite simplifies expressions of the form `bvcomp(t, c)` where `c` is a
constant of bit-width 1. If `c` is zero, then the rewrite returns
`bvnot(t)`. This node can potentially be rewritten further, e.g., if `t`
is `bvnot(x)`. This commit fixes the response and adds the corresponding
tests.

Add support for Box optimization (#6599)

Add support for box optimization -- independently optimize each goal as if the other goals do not exist.
Single minimize() / maximize() now maintains the pushed / popped context.
Of course unit tests are here as well.

Avoid uploading docs if they did not change (#6621)

Fixes an oversight from #6601.