123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960616263646566676869707172737475767778798081828384858687888990919293949596979899100101102103104105106107108109110111112113114115116117118119120121122123124125126127128129130131132133134135136137138139140141142143144145146147148149150151152153154155156157158159160161162163164165166167168169170171172173174175176177178179180181182183184185186187188189190191192193194195196197198199200201202203204205206207208209210211212213214215216217218219220221222223224225226227228229230231232233234235236237238239240241242243244245246247248249250251252253254255256257258259260261262263264265266267268269270271272273274275276277278279280281282283284285286287288289290291292293294295296297298299300301302303304305306307308309310311312313314315316317318319320321322323324325326327328329330331332333334335336337338339340341342343344345346347348349350351352353354355356357358359360361362363364365366367368369370371372373374375376377378379380381382383384385386387388389390391392393394395396397398399400401402403404405406407408409410411412413414415416417418419420421422423424425426427428429430431432433434435436437438439440441442443444445446447448449450451452453454455456457458459460461462463464465466467468469470471472473474475476477478479480481482483484485486487488489490491492493494495496497498499500501502503504505506507508509510511512513514515516517518519520521522523524525526527528529530531532533534535536537538539540541542543544545546547548549550551552553554555556557558559560561562563564565566567568569570571572573574575576577578579580581582583584585586587588589590591592593594595596597598599600601602603604605606607608609610611612613614615616617618619620621622623624625626627628629630631632633634635636637638639640641642643644645646647648649650651652653654655656657658659660661662663664665666667668669670671672673674675676677678679680681682683684685686687688689690691692693694695696697698699700701702703704705706707708709710711712713714715716717718719720721722723724725726727728729730731732733734735736737738739740741742743744745746747748749750751752753754755756757758759760761762763764765766767768769770771772773774775776777778779780781782783784785786787788789790791792793794795796797798799800801802803804805806807808809810811812813814815816817818819820821822823824825826827828829830831832833834835836837838839840841842843844845846847848849850851852853854855856857858859860861862863864865866867868869870871872873874875876877878879880881882883884885886887888889890891892893894895896897898899900901902903904905906907908909910911912913914915916917918 |
- //== Z3Solver.cpp -----------------------------------------------*- C++ -*--==//
- //
- // Part of the LLVM Project, under the Apache License v2.0 with LLVM Exceptions.
- // See https://llvm.org/LICENSE.txt for license information.
- // SPDX-License-Identifier: Apache-2.0 WITH LLVM-exception
- //
- //===----------------------------------------------------------------------===//
- #include "llvm/Config/config.h"
- #include "llvm/Support/SMTAPI.h"
- using namespace llvm;
- #if LLVM_WITH_Z3
- #include "llvm/ADT/SmallString.h"
- #include "llvm/ADT/Twine.h"
- #include <set>
- #error #include <z3.h>
- namespace {
- /// Configuration class for Z3
- class Z3Config {
- friend class Z3Context;
- Z3_config Config;
- public:
- Z3Config() : Config(Z3_mk_config()) {
- // Enable model finding
- Z3_set_param_value(Config, "model", "true");
- // Disable proof generation
- Z3_set_param_value(Config, "proof", "false");
- // Set timeout to 15000ms = 15s
- Z3_set_param_value(Config, "timeout", "15000");
- }
- ~Z3Config() { Z3_del_config(Config); }
- }; // end class Z3Config
- // Function used to report errors
- void Z3ErrorHandler(Z3_context Context, Z3_error_code Error) {
- llvm::report_fatal_error("Z3 error: " +
- llvm::Twine(Z3_get_error_msg(Context, Error)));
- }
- /// Wrapper for Z3 context
- class Z3Context {
- public:
- Z3_context Context;
- Z3Context() {
- Context = Z3_mk_context_rc(Z3Config().Config);
- // The error function is set here because the context is the first object
- // created by the backend
- Z3_set_error_handler(Context, Z3ErrorHandler);
- }
- virtual ~Z3Context() {
- Z3_del_context(Context);
- Context = nullptr;
- }
- }; // end class Z3Context
- /// Wrapper for Z3 Sort
- class Z3Sort : public SMTSort {
- friend class Z3Solver;
- Z3Context &Context;
- Z3_sort Sort;
- public:
- /// Default constructor, mainly used by make_shared
- Z3Sort(Z3Context &C, Z3_sort ZS) : Context(C), Sort(ZS) {
- Z3_inc_ref(Context.Context, reinterpret_cast<Z3_ast>(Sort));
- }
- /// Override implicit copy constructor for correct reference counting.
- Z3Sort(const Z3Sort &Other) : Context(Other.Context), Sort(Other.Sort) {
- Z3_inc_ref(Context.Context, reinterpret_cast<Z3_ast>(Sort));
- }
- /// Override implicit copy assignment constructor for correct reference
- /// counting.
- Z3Sort &operator=(const Z3Sort &Other) {
- Z3_inc_ref(Context.Context, reinterpret_cast<Z3_ast>(Other.Sort));
- Z3_dec_ref(Context.Context, reinterpret_cast<Z3_ast>(Sort));
- Sort = Other.Sort;
- return *this;
- }
- Z3Sort(Z3Sort &&Other) = delete;
- Z3Sort &operator=(Z3Sort &&Other) = delete;
- ~Z3Sort() {
- if (Sort)
- Z3_dec_ref(Context.Context, reinterpret_cast<Z3_ast>(Sort));
- }
- void Profile(llvm::FoldingSetNodeID &ID) const override {
- ID.AddInteger(
- Z3_get_ast_id(Context.Context, reinterpret_cast<Z3_ast>(Sort)));
- }
- bool isBitvectorSortImpl() const override {
- return (Z3_get_sort_kind(Context.Context, Sort) == Z3_BV_SORT);
- }
- bool isFloatSortImpl() const override {
- return (Z3_get_sort_kind(Context.Context, Sort) == Z3_FLOATING_POINT_SORT);
- }
- bool isBooleanSortImpl() const override {
- return (Z3_get_sort_kind(Context.Context, Sort) == Z3_BOOL_SORT);
- }
- unsigned getBitvectorSortSizeImpl() const override {
- return Z3_get_bv_sort_size(Context.Context, Sort);
- }
- unsigned getFloatSortSizeImpl() const override {
- return Z3_fpa_get_ebits(Context.Context, Sort) +
- Z3_fpa_get_sbits(Context.Context, Sort);
- }
- bool equal_to(SMTSort const &Other) const override {
- return Z3_is_eq_sort(Context.Context, Sort,
- static_cast<const Z3Sort &>(Other).Sort);
- }
- void print(raw_ostream &OS) const override {
- OS << Z3_sort_to_string(Context.Context, Sort);
- }
- }; // end class Z3Sort
- static const Z3Sort &toZ3Sort(const SMTSort &S) {
- return static_cast<const Z3Sort &>(S);
- }
- class Z3Expr : public SMTExpr {
- friend class Z3Solver;
- Z3Context &Context;
- Z3_ast AST;
- public:
- Z3Expr(Z3Context &C, Z3_ast ZA) : SMTExpr(), Context(C), AST(ZA) {
- Z3_inc_ref(Context.Context, AST);
- }
- /// Override implicit copy constructor for correct reference counting.
- Z3Expr(const Z3Expr &Copy) : SMTExpr(), Context(Copy.Context), AST(Copy.AST) {
- Z3_inc_ref(Context.Context, AST);
- }
- /// Override implicit copy assignment constructor for correct reference
- /// counting.
- Z3Expr &operator=(const Z3Expr &Other) {
- Z3_inc_ref(Context.Context, Other.AST);
- Z3_dec_ref(Context.Context, AST);
- AST = Other.AST;
- return *this;
- }
- Z3Expr(Z3Expr &&Other) = delete;
- Z3Expr &operator=(Z3Expr &&Other) = delete;
- ~Z3Expr() {
- if (AST)
- Z3_dec_ref(Context.Context, AST);
- }
- void Profile(llvm::FoldingSetNodeID &ID) const override {
- ID.AddInteger(Z3_get_ast_id(Context.Context, AST));
- }
- /// Comparison of AST equality, not model equivalence.
- bool equal_to(SMTExpr const &Other) const override {
- assert(Z3_is_eq_sort(Context.Context, Z3_get_sort(Context.Context, AST),
- Z3_get_sort(Context.Context,
- static_cast<const Z3Expr &>(Other).AST)) &&
- "AST's must have the same sort");
- return Z3_is_eq_ast(Context.Context, AST,
- static_cast<const Z3Expr &>(Other).AST);
- }
- void print(raw_ostream &OS) const override {
- OS << Z3_ast_to_string(Context.Context, AST);
- }
- }; // end class Z3Expr
- static const Z3Expr &toZ3Expr(const SMTExpr &E) {
- return static_cast<const Z3Expr &>(E);
- }
- class Z3Model {
- friend class Z3Solver;
- Z3Context &Context;
- Z3_model Model;
- public:
- Z3Model(Z3Context &C, Z3_model ZM) : Context(C), Model(ZM) {
- Z3_model_inc_ref(Context.Context, Model);
- }
- Z3Model(const Z3Model &Other) = delete;
- Z3Model(Z3Model &&Other) = delete;
- Z3Model &operator=(Z3Model &Other) = delete;
- Z3Model &operator=(Z3Model &&Other) = delete;
- ~Z3Model() {
- if (Model)
- Z3_model_dec_ref(Context.Context, Model);
- }
- void print(raw_ostream &OS) const {
- OS << Z3_model_to_string(Context.Context, Model);
- }
- LLVM_DUMP_METHOD void dump() const { print(llvm::errs()); }
- }; // end class Z3Model
- /// Get the corresponding IEEE floating-point type for a given bitwidth.
- static const llvm::fltSemantics &getFloatSemantics(unsigned BitWidth) {
- switch (BitWidth) {
- default:
- llvm_unreachable("Unsupported floating-point semantics!");
- break;
- case 16:
- return llvm::APFloat::IEEEhalf();
- case 32:
- return llvm::APFloat::IEEEsingle();
- case 64:
- return llvm::APFloat::IEEEdouble();
- case 128:
- return llvm::APFloat::IEEEquad();
- }
- }
- // Determine whether two float semantics are equivalent
- static bool areEquivalent(const llvm::fltSemantics &LHS,
- const llvm::fltSemantics &RHS) {
- return (llvm::APFloat::semanticsPrecision(LHS) ==
- llvm::APFloat::semanticsPrecision(RHS)) &&
- (llvm::APFloat::semanticsMinExponent(LHS) ==
- llvm::APFloat::semanticsMinExponent(RHS)) &&
- (llvm::APFloat::semanticsMaxExponent(LHS) ==
- llvm::APFloat::semanticsMaxExponent(RHS)) &&
- (llvm::APFloat::semanticsSizeInBits(LHS) ==
- llvm::APFloat::semanticsSizeInBits(RHS));
- }
- class Z3Solver : public SMTSolver {
- friend class Z3ConstraintManager;
- Z3Context Context;
- Z3_solver Solver;
- // Cache Sorts
- std::set<Z3Sort> CachedSorts;
- // Cache Exprs
- std::set<Z3Expr> CachedExprs;
- public:
- Z3Solver() : Solver(Z3_mk_simple_solver(Context.Context)) {
- Z3_solver_inc_ref(Context.Context, Solver);
- }
- Z3Solver(const Z3Solver &Other) = delete;
- Z3Solver(Z3Solver &&Other) = delete;
- Z3Solver &operator=(Z3Solver &Other) = delete;
- Z3Solver &operator=(Z3Solver &&Other) = delete;
- ~Z3Solver() {
- if (Solver)
- Z3_solver_dec_ref(Context.Context, Solver);
- }
- void addConstraint(const SMTExprRef &Exp) const override {
- Z3_solver_assert(Context.Context, Solver, toZ3Expr(*Exp).AST);
- }
- // Given an SMTSort, adds/retrives it from the cache and returns
- // an SMTSortRef to the SMTSort in the cache
- SMTSortRef newSortRef(const SMTSort &Sort) {
- auto It = CachedSorts.insert(toZ3Sort(Sort));
- return &(*It.first);
- }
- // Given an SMTExpr, adds/retrives it from the cache and returns
- // an SMTExprRef to the SMTExpr in the cache
- SMTExprRef newExprRef(const SMTExpr &Exp) {
- auto It = CachedExprs.insert(toZ3Expr(Exp));
- return &(*It.first);
- }
- SMTSortRef getBoolSort() override {
- return newSortRef(Z3Sort(Context, Z3_mk_bool_sort(Context.Context)));
- }
- SMTSortRef getBitvectorSort(unsigned BitWidth) override {
- return newSortRef(
- Z3Sort(Context, Z3_mk_bv_sort(Context.Context, BitWidth)));
- }
- SMTSortRef getSort(const SMTExprRef &Exp) override {
- return newSortRef(
- Z3Sort(Context, Z3_get_sort(Context.Context, toZ3Expr(*Exp).AST)));
- }
- SMTSortRef getFloat16Sort() override {
- return newSortRef(Z3Sort(Context, Z3_mk_fpa_sort_16(Context.Context)));
- }
- SMTSortRef getFloat32Sort() override {
- return newSortRef(Z3Sort(Context, Z3_mk_fpa_sort_32(Context.Context)));
- }
- SMTSortRef getFloat64Sort() override {
- return newSortRef(Z3Sort(Context, Z3_mk_fpa_sort_64(Context.Context)));
- }
- SMTSortRef getFloat128Sort() override {
- return newSortRef(Z3Sort(Context, Z3_mk_fpa_sort_128(Context.Context)));
- }
- SMTExprRef mkBVNeg(const SMTExprRef &Exp) override {
- return newExprRef(
- Z3Expr(Context, Z3_mk_bvneg(Context.Context, toZ3Expr(*Exp).AST)));
- }
- SMTExprRef mkBVNot(const SMTExprRef &Exp) override {
- return newExprRef(
- Z3Expr(Context, Z3_mk_bvnot(Context.Context, toZ3Expr(*Exp).AST)));
- }
- SMTExprRef mkNot(const SMTExprRef &Exp) override {
- return newExprRef(
- Z3Expr(Context, Z3_mk_not(Context.Context, toZ3Expr(*Exp).AST)));
- }
- SMTExprRef mkBVAdd(const SMTExprRef &LHS, const SMTExprRef &RHS) override {
- return newExprRef(
- Z3Expr(Context, Z3_mk_bvadd(Context.Context, toZ3Expr(*LHS).AST,
- toZ3Expr(*RHS).AST)));
- }
- SMTExprRef mkBVSub(const SMTExprRef &LHS, const SMTExprRef &RHS) override {
- return newExprRef(
- Z3Expr(Context, Z3_mk_bvsub(Context.Context, toZ3Expr(*LHS).AST,
- toZ3Expr(*RHS).AST)));
- }
- SMTExprRef mkBVMul(const SMTExprRef &LHS, const SMTExprRef &RHS) override {
- return newExprRef(
- Z3Expr(Context, Z3_mk_bvmul(Context.Context, toZ3Expr(*LHS).AST,
- toZ3Expr(*RHS).AST)));
- }
- SMTExprRef mkBVSRem(const SMTExprRef &LHS, const SMTExprRef &RHS) override {
- return newExprRef(
- Z3Expr(Context, Z3_mk_bvsrem(Context.Context, toZ3Expr(*LHS).AST,
- toZ3Expr(*RHS).AST)));
- }
- SMTExprRef mkBVURem(const SMTExprRef &LHS, const SMTExprRef &RHS) override {
- return newExprRef(
- Z3Expr(Context, Z3_mk_bvurem(Context.Context, toZ3Expr(*LHS).AST,
- toZ3Expr(*RHS).AST)));
- }
- SMTExprRef mkBVSDiv(const SMTExprRef &LHS, const SMTExprRef &RHS) override {
- return newExprRef(
- Z3Expr(Context, Z3_mk_bvsdiv(Context.Context, toZ3Expr(*LHS).AST,
- toZ3Expr(*RHS).AST)));
- }
- SMTExprRef mkBVUDiv(const SMTExprRef &LHS, const SMTExprRef &RHS) override {
- return newExprRef(
- Z3Expr(Context, Z3_mk_bvudiv(Context.Context, toZ3Expr(*LHS).AST,
- toZ3Expr(*RHS).AST)));
- }
- SMTExprRef mkBVShl(const SMTExprRef &LHS, const SMTExprRef &RHS) override {
- return newExprRef(
- Z3Expr(Context, Z3_mk_bvshl(Context.Context, toZ3Expr(*LHS).AST,
- toZ3Expr(*RHS).AST)));
- }
- SMTExprRef mkBVAshr(const SMTExprRef &LHS, const SMTExprRef &RHS) override {
- return newExprRef(
- Z3Expr(Context, Z3_mk_bvashr(Context.Context, toZ3Expr(*LHS).AST,
- toZ3Expr(*RHS).AST)));
- }
- SMTExprRef mkBVLshr(const SMTExprRef &LHS, const SMTExprRef &RHS) override {
- return newExprRef(
- Z3Expr(Context, Z3_mk_bvlshr(Context.Context, toZ3Expr(*LHS).AST,
- toZ3Expr(*RHS).AST)));
- }
- SMTExprRef mkBVXor(const SMTExprRef &LHS, const SMTExprRef &RHS) override {
- return newExprRef(
- Z3Expr(Context, Z3_mk_bvxor(Context.Context, toZ3Expr(*LHS).AST,
- toZ3Expr(*RHS).AST)));
- }
- SMTExprRef mkBVOr(const SMTExprRef &LHS, const SMTExprRef &RHS) override {
- return newExprRef(
- Z3Expr(Context, Z3_mk_bvor(Context.Context, toZ3Expr(*LHS).AST,
- toZ3Expr(*RHS).AST)));
- }
- SMTExprRef mkBVAnd(const SMTExprRef &LHS, const SMTExprRef &RHS) override {
- return newExprRef(
- Z3Expr(Context, Z3_mk_bvand(Context.Context, toZ3Expr(*LHS).AST,
- toZ3Expr(*RHS).AST)));
- }
- SMTExprRef mkBVUlt(const SMTExprRef &LHS, const SMTExprRef &RHS) override {
- return newExprRef(
- Z3Expr(Context, Z3_mk_bvult(Context.Context, toZ3Expr(*LHS).AST,
- toZ3Expr(*RHS).AST)));
- }
- SMTExprRef mkBVSlt(const SMTExprRef &LHS, const SMTExprRef &RHS) override {
- return newExprRef(
- Z3Expr(Context, Z3_mk_bvslt(Context.Context, toZ3Expr(*LHS).AST,
- toZ3Expr(*RHS).AST)));
- }
- SMTExprRef mkBVUgt(const SMTExprRef &LHS, const SMTExprRef &RHS) override {
- return newExprRef(
- Z3Expr(Context, Z3_mk_bvugt(Context.Context, toZ3Expr(*LHS).AST,
- toZ3Expr(*RHS).AST)));
- }
- SMTExprRef mkBVSgt(const SMTExprRef &LHS, const SMTExprRef &RHS) override {
- return newExprRef(
- Z3Expr(Context, Z3_mk_bvsgt(Context.Context, toZ3Expr(*LHS).AST,
- toZ3Expr(*RHS).AST)));
- }
- SMTExprRef mkBVUle(const SMTExprRef &LHS, const SMTExprRef &RHS) override {
- return newExprRef(
- Z3Expr(Context, Z3_mk_bvule(Context.Context, toZ3Expr(*LHS).AST,
- toZ3Expr(*RHS).AST)));
- }
- SMTExprRef mkBVSle(const SMTExprRef &LHS, const SMTExprRef &RHS) override {
- return newExprRef(
- Z3Expr(Context, Z3_mk_bvsle(Context.Context, toZ3Expr(*LHS).AST,
- toZ3Expr(*RHS).AST)));
- }
- SMTExprRef mkBVUge(const SMTExprRef &LHS, const SMTExprRef &RHS) override {
- return newExprRef(
- Z3Expr(Context, Z3_mk_bvuge(Context.Context, toZ3Expr(*LHS).AST,
- toZ3Expr(*RHS).AST)));
- }
- SMTExprRef mkBVSge(const SMTExprRef &LHS, const SMTExprRef &RHS) override {
- return newExprRef(
- Z3Expr(Context, Z3_mk_bvsge(Context.Context, toZ3Expr(*LHS).AST,
- toZ3Expr(*RHS).AST)));
- }
- SMTExprRef mkAnd(const SMTExprRef &LHS, const SMTExprRef &RHS) override {
- Z3_ast Args[2] = {toZ3Expr(*LHS).AST, toZ3Expr(*RHS).AST};
- return newExprRef(Z3Expr(Context, Z3_mk_and(Context.Context, 2, Args)));
- }
- SMTExprRef mkOr(const SMTExprRef &LHS, const SMTExprRef &RHS) override {
- Z3_ast Args[2] = {toZ3Expr(*LHS).AST, toZ3Expr(*RHS).AST};
- return newExprRef(Z3Expr(Context, Z3_mk_or(Context.Context, 2, Args)));
- }
- SMTExprRef mkEqual(const SMTExprRef &LHS, const SMTExprRef &RHS) override {
- return newExprRef(
- Z3Expr(Context, Z3_mk_eq(Context.Context, toZ3Expr(*LHS).AST,
- toZ3Expr(*RHS).AST)));
- }
- SMTExprRef mkFPNeg(const SMTExprRef &Exp) override {
- return newExprRef(
- Z3Expr(Context, Z3_mk_fpa_neg(Context.Context, toZ3Expr(*Exp).AST)));
- }
- SMTExprRef mkFPIsInfinite(const SMTExprRef &Exp) override {
- return newExprRef(Z3Expr(
- Context, Z3_mk_fpa_is_infinite(Context.Context, toZ3Expr(*Exp).AST)));
- }
- SMTExprRef mkFPIsNaN(const SMTExprRef &Exp) override {
- return newExprRef(
- Z3Expr(Context, Z3_mk_fpa_is_nan(Context.Context, toZ3Expr(*Exp).AST)));
- }
- SMTExprRef mkFPIsNormal(const SMTExprRef &Exp) override {
- return newExprRef(Z3Expr(
- Context, Z3_mk_fpa_is_normal(Context.Context, toZ3Expr(*Exp).AST)));
- }
- SMTExprRef mkFPIsZero(const SMTExprRef &Exp) override {
- return newExprRef(Z3Expr(
- Context, Z3_mk_fpa_is_zero(Context.Context, toZ3Expr(*Exp).AST)));
- }
- SMTExprRef mkFPMul(const SMTExprRef &LHS, const SMTExprRef &RHS) override {
- SMTExprRef RoundingMode = getFloatRoundingMode();
- return newExprRef(
- Z3Expr(Context,
- Z3_mk_fpa_mul(Context.Context, toZ3Expr(*RoundingMode).AST,
- toZ3Expr(*LHS).AST, toZ3Expr(*RHS).AST)));
- }
- SMTExprRef mkFPDiv(const SMTExprRef &LHS, const SMTExprRef &RHS) override {
- SMTExprRef RoundingMode = getFloatRoundingMode();
- return newExprRef(
- Z3Expr(Context,
- Z3_mk_fpa_div(Context.Context, toZ3Expr(*RoundingMode).AST,
- toZ3Expr(*LHS).AST, toZ3Expr(*RHS).AST)));
- }
- SMTExprRef mkFPRem(const SMTExprRef &LHS, const SMTExprRef &RHS) override {
- return newExprRef(
- Z3Expr(Context, Z3_mk_fpa_rem(Context.Context, toZ3Expr(*LHS).AST,
- toZ3Expr(*RHS).AST)));
- }
- SMTExprRef mkFPAdd(const SMTExprRef &LHS, const SMTExprRef &RHS) override {
- SMTExprRef RoundingMode = getFloatRoundingMode();
- return newExprRef(
- Z3Expr(Context,
- Z3_mk_fpa_add(Context.Context, toZ3Expr(*RoundingMode).AST,
- toZ3Expr(*LHS).AST, toZ3Expr(*RHS).AST)));
- }
- SMTExprRef mkFPSub(const SMTExprRef &LHS, const SMTExprRef &RHS) override {
- SMTExprRef RoundingMode = getFloatRoundingMode();
- return newExprRef(
- Z3Expr(Context,
- Z3_mk_fpa_sub(Context.Context, toZ3Expr(*RoundingMode).AST,
- toZ3Expr(*LHS).AST, toZ3Expr(*RHS).AST)));
- }
- SMTExprRef mkFPLt(const SMTExprRef &LHS, const SMTExprRef &RHS) override {
- return newExprRef(
- Z3Expr(Context, Z3_mk_fpa_lt(Context.Context, toZ3Expr(*LHS).AST,
- toZ3Expr(*RHS).AST)));
- }
- SMTExprRef mkFPGt(const SMTExprRef &LHS, const SMTExprRef &RHS) override {
- return newExprRef(
- Z3Expr(Context, Z3_mk_fpa_gt(Context.Context, toZ3Expr(*LHS).AST,
- toZ3Expr(*RHS).AST)));
- }
- SMTExprRef mkFPLe(const SMTExprRef &LHS, const SMTExprRef &RHS) override {
- return newExprRef(
- Z3Expr(Context, Z3_mk_fpa_leq(Context.Context, toZ3Expr(*LHS).AST,
- toZ3Expr(*RHS).AST)));
- }
- SMTExprRef mkFPGe(const SMTExprRef &LHS, const SMTExprRef &RHS) override {
- return newExprRef(
- Z3Expr(Context, Z3_mk_fpa_geq(Context.Context, toZ3Expr(*LHS).AST,
- toZ3Expr(*RHS).AST)));
- }
- SMTExprRef mkFPEqual(const SMTExprRef &LHS, const SMTExprRef &RHS) override {
- return newExprRef(
- Z3Expr(Context, Z3_mk_fpa_eq(Context.Context, toZ3Expr(*LHS).AST,
- toZ3Expr(*RHS).AST)));
- }
- SMTExprRef mkIte(const SMTExprRef &Cond, const SMTExprRef &T,
- const SMTExprRef &F) override {
- return newExprRef(
- Z3Expr(Context, Z3_mk_ite(Context.Context, toZ3Expr(*Cond).AST,
- toZ3Expr(*T).AST, toZ3Expr(*F).AST)));
- }
- SMTExprRef mkBVSignExt(unsigned i, const SMTExprRef &Exp) override {
- return newExprRef(Z3Expr(
- Context, Z3_mk_sign_ext(Context.Context, i, toZ3Expr(*Exp).AST)));
- }
- SMTExprRef mkBVZeroExt(unsigned i, const SMTExprRef &Exp) override {
- return newExprRef(Z3Expr(
- Context, Z3_mk_zero_ext(Context.Context, i, toZ3Expr(*Exp).AST)));
- }
- SMTExprRef mkBVExtract(unsigned High, unsigned Low,
- const SMTExprRef &Exp) override {
- return newExprRef(Z3Expr(Context, Z3_mk_extract(Context.Context, High, Low,
- toZ3Expr(*Exp).AST)));
- }
- /// Creates a predicate that checks for overflow in a bitvector addition
- /// operation
- SMTExprRef mkBVAddNoOverflow(const SMTExprRef &LHS, const SMTExprRef &RHS,
- bool isSigned) override {
- return newExprRef(Z3Expr(
- Context, Z3_mk_bvadd_no_overflow(Context.Context, toZ3Expr(*LHS).AST,
- toZ3Expr(*RHS).AST, isSigned)));
- }
- /// Creates a predicate that checks for underflow in a signed bitvector
- /// addition operation
- SMTExprRef mkBVAddNoUnderflow(const SMTExprRef &LHS,
- const SMTExprRef &RHS) override {
- return newExprRef(Z3Expr(
- Context, Z3_mk_bvadd_no_underflow(Context.Context, toZ3Expr(*LHS).AST,
- toZ3Expr(*RHS).AST)));
- }
- /// Creates a predicate that checks for overflow in a signed bitvector
- /// subtraction operation
- SMTExprRef mkBVSubNoOverflow(const SMTExprRef &LHS,
- const SMTExprRef &RHS) override {
- return newExprRef(Z3Expr(
- Context, Z3_mk_bvsub_no_overflow(Context.Context, toZ3Expr(*LHS).AST,
- toZ3Expr(*RHS).AST)));
- }
- /// Creates a predicate that checks for underflow in a bitvector subtraction
- /// operation
- SMTExprRef mkBVSubNoUnderflow(const SMTExprRef &LHS, const SMTExprRef &RHS,
- bool isSigned) override {
- return newExprRef(Z3Expr(
- Context, Z3_mk_bvsub_no_underflow(Context.Context, toZ3Expr(*LHS).AST,
- toZ3Expr(*RHS).AST, isSigned)));
- }
- /// Creates a predicate that checks for overflow in a signed bitvector
- /// division/modulus operation
- SMTExprRef mkBVSDivNoOverflow(const SMTExprRef &LHS,
- const SMTExprRef &RHS) override {
- return newExprRef(Z3Expr(
- Context, Z3_mk_bvsdiv_no_overflow(Context.Context, toZ3Expr(*LHS).AST,
- toZ3Expr(*RHS).AST)));
- }
- /// Creates a predicate that checks for overflow in a bitvector negation
- /// operation
- SMTExprRef mkBVNegNoOverflow(const SMTExprRef &Exp) override {
- return newExprRef(Z3Expr(
- Context, Z3_mk_bvneg_no_overflow(Context.Context, toZ3Expr(*Exp).AST)));
- }
- /// Creates a predicate that checks for overflow in a bitvector multiplication
- /// operation
- SMTExprRef mkBVMulNoOverflow(const SMTExprRef &LHS, const SMTExprRef &RHS,
- bool isSigned) override {
- return newExprRef(Z3Expr(
- Context, Z3_mk_bvmul_no_overflow(Context.Context, toZ3Expr(*LHS).AST,
- toZ3Expr(*RHS).AST, isSigned)));
- }
- /// Creates a predicate that checks for underflow in a signed bitvector
- /// multiplication operation
- SMTExprRef mkBVMulNoUnderflow(const SMTExprRef &LHS,
- const SMTExprRef &RHS) override {
- return newExprRef(Z3Expr(
- Context, Z3_mk_bvmul_no_underflow(Context.Context, toZ3Expr(*LHS).AST,
- toZ3Expr(*RHS).AST)));
- }
- SMTExprRef mkBVConcat(const SMTExprRef &LHS, const SMTExprRef &RHS) override {
- return newExprRef(
- Z3Expr(Context, Z3_mk_concat(Context.Context, toZ3Expr(*LHS).AST,
- toZ3Expr(*RHS).AST)));
- }
- SMTExprRef mkFPtoFP(const SMTExprRef &From, const SMTSortRef &To) override {
- SMTExprRef RoundingMode = getFloatRoundingMode();
- return newExprRef(Z3Expr(
- Context,
- Z3_mk_fpa_to_fp_float(Context.Context, toZ3Expr(*RoundingMode).AST,
- toZ3Expr(*From).AST, toZ3Sort(*To).Sort)));
- }
- SMTExprRef mkSBVtoFP(const SMTExprRef &From, const SMTSortRef &To) override {
- SMTExprRef RoundingMode = getFloatRoundingMode();
- return newExprRef(Z3Expr(
- Context,
- Z3_mk_fpa_to_fp_signed(Context.Context, toZ3Expr(*RoundingMode).AST,
- toZ3Expr(*From).AST, toZ3Sort(*To).Sort)));
- }
- SMTExprRef mkUBVtoFP(const SMTExprRef &From, const SMTSortRef &To) override {
- SMTExprRef RoundingMode = getFloatRoundingMode();
- return newExprRef(Z3Expr(
- Context,
- Z3_mk_fpa_to_fp_unsigned(Context.Context, toZ3Expr(*RoundingMode).AST,
- toZ3Expr(*From).AST, toZ3Sort(*To).Sort)));
- }
- SMTExprRef mkFPtoSBV(const SMTExprRef &From, unsigned ToWidth) override {
- SMTExprRef RoundingMode = getFloatRoundingMode();
- return newExprRef(Z3Expr(
- Context, Z3_mk_fpa_to_sbv(Context.Context, toZ3Expr(*RoundingMode).AST,
- toZ3Expr(*From).AST, ToWidth)));
- }
- SMTExprRef mkFPtoUBV(const SMTExprRef &From, unsigned ToWidth) override {
- SMTExprRef RoundingMode = getFloatRoundingMode();
- return newExprRef(Z3Expr(
- Context, Z3_mk_fpa_to_ubv(Context.Context, toZ3Expr(*RoundingMode).AST,
- toZ3Expr(*From).AST, ToWidth)));
- }
- SMTExprRef mkBoolean(const bool b) override {
- return newExprRef(Z3Expr(Context, b ? Z3_mk_true(Context.Context)
- : Z3_mk_false(Context.Context)));
- }
- SMTExprRef mkBitvector(const llvm::APSInt Int, unsigned BitWidth) override {
- const Z3_sort Z3Sort = toZ3Sort(*getBitvectorSort(BitWidth)).Sort;
- // Slow path, when 64 bits are not enough.
- if (LLVM_UNLIKELY(!Int.isRepresentableByInt64())) {
- SmallString<40> Buffer;
- Int.toString(Buffer, 10);
- return newExprRef(Z3Expr(
- Context, Z3_mk_numeral(Context.Context, Buffer.c_str(), Z3Sort)));
- }
- const int64_t BitReprAsSigned = Int.getExtValue();
- const uint64_t BitReprAsUnsigned =
- reinterpret_cast<const uint64_t &>(BitReprAsSigned);
- Z3_ast Literal =
- Int.isSigned()
- ? Z3_mk_int64(Context.Context, BitReprAsSigned, Z3Sort)
- : Z3_mk_unsigned_int64(Context.Context, BitReprAsUnsigned, Z3Sort);
- return newExprRef(Z3Expr(Context, Literal));
- }
- SMTExprRef mkFloat(const llvm::APFloat Float) override {
- SMTSortRef Sort =
- getFloatSort(llvm::APFloat::semanticsSizeInBits(Float.getSemantics()));
- llvm::APSInt Int = llvm::APSInt(Float.bitcastToAPInt(), false);
- SMTExprRef Z3Int = mkBitvector(Int, Int.getBitWidth());
- return newExprRef(Z3Expr(
- Context, Z3_mk_fpa_to_fp_bv(Context.Context, toZ3Expr(*Z3Int).AST,
- toZ3Sort(*Sort).Sort)));
- }
- SMTExprRef mkSymbol(const char *Name, SMTSortRef Sort) override {
- return newExprRef(
- Z3Expr(Context, Z3_mk_const(Context.Context,
- Z3_mk_string_symbol(Context.Context, Name),
- toZ3Sort(*Sort).Sort)));
- }
- llvm::APSInt getBitvector(const SMTExprRef &Exp, unsigned BitWidth,
- bool isUnsigned) override {
- return llvm::APSInt(
- llvm::APInt(BitWidth,
- Z3_get_numeral_string(Context.Context, toZ3Expr(*Exp).AST),
- 10),
- isUnsigned);
- }
- bool getBoolean(const SMTExprRef &Exp) override {
- return Z3_get_bool_value(Context.Context, toZ3Expr(*Exp).AST) == Z3_L_TRUE;
- }
- SMTExprRef getFloatRoundingMode() override {
- // TODO: Don't assume nearest ties to even rounding mode
- return newExprRef(Z3Expr(Context, Z3_mk_fpa_rne(Context.Context)));
- }
- bool toAPFloat(const SMTSortRef &Sort, const SMTExprRef &AST,
- llvm::APFloat &Float, bool useSemantics) {
- assert(Sort->isFloatSort() && "Unsupported sort to floating-point!");
- llvm::APSInt Int(Sort->getFloatSortSize(), true);
- const llvm::fltSemantics &Semantics =
- getFloatSemantics(Sort->getFloatSortSize());
- SMTSortRef BVSort = getBitvectorSort(Sort->getFloatSortSize());
- if (!toAPSInt(BVSort, AST, Int, true)) {
- return false;
- }
- if (useSemantics && !areEquivalent(Float.getSemantics(), Semantics)) {
- assert(false && "Floating-point types don't match!");
- return false;
- }
- Float = llvm::APFloat(Semantics, Int);
- return true;
- }
- bool toAPSInt(const SMTSortRef &Sort, const SMTExprRef &AST,
- llvm::APSInt &Int, bool useSemantics) {
- if (Sort->isBitvectorSort()) {
- if (useSemantics && Int.getBitWidth() != Sort->getBitvectorSortSize()) {
- assert(false && "Bitvector types don't match!");
- return false;
- }
- // FIXME: This function is also used to retrieve floating-point values,
- // which can be 16, 32, 64 or 128 bits long. Bitvectors can be anything
- // between 1 and 64 bits long, which is the reason we have this weird
- // guard. In the future, we need proper calls in the backend to retrieve
- // floating-points and its special values (NaN, +/-infinity, +/-zero),
- // then we can drop this weird condition.
- if (Sort->getBitvectorSortSize() <= 64 ||
- Sort->getBitvectorSortSize() == 128) {
- Int = getBitvector(AST, Int.getBitWidth(), Int.isUnsigned());
- return true;
- }
- assert(false && "Bitwidth not supported!");
- return false;
- }
- if (Sort->isBooleanSort()) {
- if (useSemantics && Int.getBitWidth() < 1) {
- assert(false && "Boolean type doesn't match!");
- return false;
- }
- Int = llvm::APSInt(llvm::APInt(Int.getBitWidth(), getBoolean(AST)),
- Int.isUnsigned());
- return true;
- }
- llvm_unreachable("Unsupported sort to integer!");
- }
- bool getInterpretation(const SMTExprRef &Exp, llvm::APSInt &Int) override {
- Z3Model Model(Context, Z3_solver_get_model(Context.Context, Solver));
- Z3_func_decl Func = Z3_get_app_decl(
- Context.Context, Z3_to_app(Context.Context, toZ3Expr(*Exp).AST));
- if (Z3_model_has_interp(Context.Context, Model.Model, Func) != Z3_L_TRUE)
- return false;
- SMTExprRef Assign = newExprRef(
- Z3Expr(Context,
- Z3_model_get_const_interp(Context.Context, Model.Model, Func)));
- SMTSortRef Sort = getSort(Assign);
- return toAPSInt(Sort, Assign, Int, true);
- }
- bool getInterpretation(const SMTExprRef &Exp, llvm::APFloat &Float) override {
- Z3Model Model(Context, Z3_solver_get_model(Context.Context, Solver));
- Z3_func_decl Func = Z3_get_app_decl(
- Context.Context, Z3_to_app(Context.Context, toZ3Expr(*Exp).AST));
- if (Z3_model_has_interp(Context.Context, Model.Model, Func) != Z3_L_TRUE)
- return false;
- SMTExprRef Assign = newExprRef(
- Z3Expr(Context,
- Z3_model_get_const_interp(Context.Context, Model.Model, Func)));
- SMTSortRef Sort = getSort(Assign);
- return toAPFloat(Sort, Assign, Float, true);
- }
- std::optional<bool> check() const override {
- Z3_lbool res = Z3_solver_check(Context.Context, Solver);
- if (res == Z3_L_TRUE)
- return true;
- if (res == Z3_L_FALSE)
- return false;
- return std::nullopt;
- }
- void push() override { return Z3_solver_push(Context.Context, Solver); }
- void pop(unsigned NumStates = 1) override {
- assert(Z3_solver_get_num_scopes(Context.Context, Solver) >= NumStates);
- return Z3_solver_pop(Context.Context, Solver, NumStates);
- }
- bool isFPSupported() override { return true; }
- /// Reset the solver and remove all constraints.
- void reset() override { Z3_solver_reset(Context.Context, Solver); }
- void print(raw_ostream &OS) const override {
- OS << Z3_solver_to_string(Context.Context, Solver);
- }
- }; // end class Z3Solver
- } // end anonymous namespace
- #endif
- llvm::SMTSolverRef llvm::CreateZ3Solver() {
- #if LLVM_WITH_Z3
- return std::make_unique<Z3Solver>();
- #else
- llvm::report_fatal_error("LLVM was not compiled with Z3 support, rebuild "
- "with -DLLVM_ENABLE_Z3_SOLVER=ON",
- false);
- return nullptr;
- #endif
- }
- LLVM_DUMP_METHOD void SMTSort::dump() const { print(llvm::errs()); }
- LLVM_DUMP_METHOD void SMTExpr::dump() const { print(llvm::errs()); }
- LLVM_DUMP_METHOD void SMTSolver::dump() const { print(llvm::errs()); }
|