Make theory preprocess rewrite equalities a preprocessing pass (#5711)
authorAndrew Reynolds <andrew.j.reynolds@gmail.com>
Tue, 22 Dec 2020 14:24:24 +0000 (08:24 -0600)
committerGitHub <noreply@github.com>
Tue, 22 Dec 2020 14:24:24 +0000 (08:24 -0600)
commita129c57c758b7161be23ebb12d41c05c72154ece
tree6b4a8c91dec9af3e9cd546e68320acf845d942c1
parent85da37188e1b206fb3dccf202633cf4c1d22da7c
Make theory preprocess rewrite equalities a preprocessing pass (#5711)

Some theories rewrite equalities during ppRewrite. An example is arithmetic with the option arith-rewrite-eq, which rewrites (= x y) to (and (>= x y) (<= x y)) during theory preprocessing.

This PR makes it so that ppRewrite is only called on equalities in preprocessing, during a new preprocessing pass "TheoryRewriteEq". On the other hand, ppRewrite is never called on new equalities generated in lemmas from TheoryEngine.

In detail, the motivation for this change:

(1) Rewriting equalities during ppRewrite is dangerous since it may break invariants wrt theory combination. In particular, equalities in splitting lemmas originating from theory combination must not be theory-preprocessed, or else we may be non-terminating or solution unsound. This can happen if a theory requests a split on (= x y) but is not notified of this atom when another theory rewrites (= x y) during ppRewrite.

(2) After this PR, we can simplify our policy for all lemmas generated, in particular, we can say that all lemmas must be theory preprocessed before their literals are asserted to TheoryEngine. This is now possible as the invariant cannot be broken (theoryRewriteEq is relegated to the preprocessor, which is only applied once). This will make LemmaProperty::PREPROCESS obsolete, which in turn will simplify several lemma caches for nonlinear and quantifiers. It will also significantly simplify proof production for the theory preprocessor (which maintains two stacks of utilities for preprocessed vs non-preprocessed lemmas).

(3) Simplifications to the above policy will make it significantly easier to implement theory-preprocessing apply when literals are asserted. It is currently not possible to implement this in a coherent way without tracking which literals were a part of lemmas marked as "do not theory-preprocess".
13 files changed:
src/CMakeLists.txt
src/preprocessing/passes/theory_rewrite_eq.cpp [new file with mode: 0644]
src/preprocessing/passes/theory_rewrite_eq.h [new file with mode: 0644]
src/preprocessing/preprocessing_pass_registry.cpp
src/smt/process_assertions.cpp
src/theory/arith/theory_arith.cpp
src/theory/theory.h
src/theory/theory_engine.cpp
src/theory/theory_engine.h
src/theory/theory_preprocessor.cpp
test/regress/regress1/quantifiers/qbv-simple-2vars-vo.smt2
test/regress/regress1/quantifiers/qbv-subcall.smt2
test/regress/regress1/quantifiers/smtcomp-qbv-053118.smt2