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domains/congruence.ml
Normal file
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@ -0,0 +1,146 @@
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open Naked
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open Abstract_syntax_tree
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module Congruence : NAKED_VALUE_DOMAIN = struct
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type t = { multiple : Z.t; offset : Z.t }
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let all_numbers = { multiple = Z.one; offset = Z.zero }
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let const a = { multiple = Z.zero; offset = a }
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let rand a b = if Z.equal a b then const a else all_numbers
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let minus z = { multiple = z.multiple; offset = Z.neg z.offset }
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let is_only_zero z = Z.equal z.multiple Z.zero && Z.equal z.offset Z.zero
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let has_zero z = Z.divisible z.offset z.multiple
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let subset z1 z2 =
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Z.equal z2.multiple Z.zero && Z.equal z1.multiple Z.zero
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&& Z.equal z1.offset z2.offset
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|| (not (Z.equal z2.multiple Z.zero))
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&& (Z.equal z1.multiple Z.zero || Z.divisible z2.multiple z1.multiple)
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&& Z.equal (Z.rem z1.offset z2.multiple) (Z.rem z2.offset z2.multiple)
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let join z1 z2 =
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{
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multiple =
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Z.gcd
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(Z.gcd z1.multiple z2.multiple)
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(Z.abs (Z.sub z1.offset z2.offset));
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offset = z1.offset;
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}
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let meet z1 z2 =
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if Z.equal z1.multiple Z.zero then if subset z1 z2 then z1 else raise Absurd
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else if Z.equal z2.multiple Z.zero then
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if subset z2 z1 then z2 else raise Absurd
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else
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let lcm = Z.lcm z1.multiple z2.multiple in
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let gcd = Z.gcd z1.multiple z2.multiple in
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if Z.equal (Z.rem z1.offset gcd) (Z.rem z2.offset gcd) then
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{ multiple = lcm; offset = Z.rem z1.offset gcd }
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else raise Absurd
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let multiples_of z =
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if is_only_zero z then z
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else if
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(not (Z.equal z.multiple Z.zero))
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&& Z.equal (Z.rem z.offset z.multiple) Z.zero
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then z
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else all_numbers
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let divisors_of z = z
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let remainders z = z
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let convex_sym z = z
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let binary z1 z2 = function
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| AST_PLUS ->
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{
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multiple = Z.gcd z1.multiple z2.multiple;
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offset = Z.add z1.offset z2.offset;
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}
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| AST_MINUS ->
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{
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multiple = Z.gcd z1.multiple z2.multiple;
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offset = Z.sub z1.offset z2.offset;
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}
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| AST_MULTIPLY ->
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{
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multiple =
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Z.gcd
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(Z.gcd
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(Z.mul z1.multiple z2.multiple)
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(Z.mul z1.multiple z2.offset))
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(Z.mul z1.offset z2.multiple);
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offset = Z.mul z1.offset z2.offset;
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}
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| AST_DIVIDE ->
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if is_only_zero z2 then raise Absurd
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else if
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Z.equal z2.multiple Z.zero
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&& Z.divisible z1.offset z2.offset
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&& Z.divisible z1.multiple z2.offset
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then
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{
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multiple = Z.div z1.multiple (Z.abs z2.offset);
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offset = Z.div z1.offset z2.offset;
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}
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else all_numbers
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| AST_MODULO -> all_numbers
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let compatible z = function AST_EQUAL -> z | _ -> raise NeedTop
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let rec compare z1 z2 = function
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| AST_EQUAL ->
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let r = meet z1 z2 in
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(r, r)
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| AST_NOT_EQUAL ->
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if
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Z.equal z1.multiple Z.zero && Z.equal z2.multiple Z.zero
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&& Z.equal z1.offset z2.offset
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then raise Absurd
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else (z1, z2)
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| AST_LESS ->
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if
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Z.equal z1.multiple Z.zero && Z.equal z2.multiple Z.zero
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&& Z.geq z1.offset z2.offset
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then raise Absurd
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else (z1, z2)
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| AST_LESS_EQUAL ->
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if
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Z.equal z1.multiple Z.zero && Z.equal z2.multiple Z.zero
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&& Z.gt z1.offset z2.offset
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then raise Absurd
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else (z1, z2)
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| AST_GREATER ->
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let r1, r2 = compare z2 z1 AST_LESS in
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(r2, r1)
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| AST_GREATER_EQUAL ->
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let r1, r2 = compare z2 z1 AST_LESS_EQUAL in
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(r2, r1)
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let bwd_binary z1 z2 op r =
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match op with
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| AST_PLUS ->
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(meet z1 (binary r z2 AST_MINUS), meet z2 (binary r z1 AST_MINUS))
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| AST_MINUS ->
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(meet z1 (binary r z2 AST_PLUS), meet z2 (binary z1 r AST_MINUS))
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| AST_MULTIPLY ->
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if is_only_zero z1 || is_only_zero z2 then
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if has_zero r then (z1, z2) else raise Absurd
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else
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let z2' = meet z2 (binary r z1 AST_DIVIDE) in
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let z1' = meet z1 (binary r z2 AST_DIVIDE) in
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if has_zero r then
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( (if has_zero z1' then join z1' (const Z.zero) else z1'),
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if has_zero z2' then join z2' (const Z.zero) else z2' )
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else (z1', z2')
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| AST_DIVIDE ->
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(meet z1 (binary r z2 AST_MULTIPLY), meet z2 (binary z1 r AST_DIVIDE))
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| AST_MODULO -> (z1, z2)
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let widen = join
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let narrow = meet
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let print fmt z =
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Z.pp_print fmt z.multiple;
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Format.pp_print_string fmt "Z + ";
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Z.pp_print fmt z.offset
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end
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