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synced 2024-11-28 07:16:20 +00:00
SharedMemory: first optimization
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parent
f37e9ba34d
commit
a8a8ff0bc6
2 changed files with 432 additions and 7 deletions
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@ -14,6 +14,14 @@ Section trc.
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Hint Constructors trc.
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Hint Constructors trc.
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Theorem trc_one : forall x y, R x y
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-> trc x y.
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Proof.
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eauto.
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Qed.
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Hint Resolve trc_one.
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Theorem trc_trans : forall x y, trc x y
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Theorem trc_trans : forall x y, trc x y
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-> forall z, trc y z
|
-> forall z, trc y z
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-> trc x z.
|
-> trc x z.
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431
SharedMemory.v
431
SharedMemory.v
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@ -90,13 +90,25 @@ Example two_increments_thread :=
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||||||
_ <- Write 0 (n + 1);
|
_ <- Write 0 (n + 1);
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||||||
Unlock 0.
|
Unlock 0.
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||||||
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||||||
Example two_increments := two_increments_thread || two_increments_thread.
|
Example two_increments :=
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||||||
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_ <- (two_increments_thread || two_increments_thread);
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n <- Read 0;
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if n ==n 2 then
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Return 0
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else
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Fail.
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Fixpoint notAboutToFail (c : cmd) : Prop :=
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match c with
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| Fail => False
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| Bind c1 _ => notAboutToFail c1
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| _ => True
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end.
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Theorem two_increments_ok :
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Theorem two_increments_ok :
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invariantFor (trsys_of $0 {} two_increments)
|
invariantFor (trsys_of $0 {} two_increments)
|
||||||
(fun p => let '(h, l, c) := p in
|
(fun p => let '(_, _, c) := p in
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||||||
c = Return 0
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notAboutToFail c).
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||||||
-> h $! 0 = 2).
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Proof.
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Proof.
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||||||
unfold two_increments, two_increments_thread.
|
unfold two_increments, two_increments_thread.
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simplify.
|
simplify.
|
||||||
|
@ -118,10 +130,415 @@ Proof.
|
||||||
model_check_step.
|
model_check_step.
|
||||||
model_check_step.
|
model_check_step.
|
||||||
model_check_step.
|
model_check_step.
|
||||||
|
model_check_step.
|
||||||
|
model_check_step.
|
||||||
|
model_check_step.
|
||||||
model_check_done.
|
model_check_done.
|
||||||
|
|
||||||
simplify.
|
simplify.
|
||||||
propositional; subst; try equality.
|
propositional; subst; simplify; propositional.
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simplify.
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Qed.
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reflexivity.
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|
(** * Optimization #1: always run all purely local actions first. *)
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Fixpoint runLocal (c : cmd) : cmd :=
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match c with
|
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| Return _ => c
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| Bind c1 c2 =>
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|
match runLocal c1 with
|
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| Return v => runLocal (c2 v)
|
||||||
|
| c1' => Bind c1' c2
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||||||
|
end
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||||||
|
| Read _ => c
|
||||||
|
| Write _ _ => c
|
||||||
|
| Fail => c
|
||||||
|
| Par c1 c2 =>
|
||||||
|
match runLocal c1, runLocal c2 with
|
||||||
|
| Return 0, Return 0 => Return 0
|
||||||
|
| c1', c2' => Par c1' c2'
|
||||||
|
end
|
||||||
|
| Lock _ => c
|
||||||
|
| Unlock _ => c
|
||||||
|
end.
|
||||||
|
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||||||
|
Inductive stepL : heap * locks * cmd -> heap * locks * cmd -> Prop :=
|
||||||
|
| StepL : forall h l c h' l' c',
|
||||||
|
step (h, l, c) (h', l', c')
|
||||||
|
-> stepL (h, l, c) (h', l', runLocal c').
|
||||||
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|
Definition trsys_ofL (h : heap) (l : locks) (c : cmd) := {|
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|
Initial := {(h, l, runLocal c)};
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|
Step := stepL
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|}.
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|
Hint Constructors step stepL.
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|
Lemma run_Return : forall h l r h' l' c,
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||||||
|
step^* (h, l, Return r) (h', l', c)
|
||||||
|
-> h' = h /\ l' = l /\ c = Return r.
|
||||||
|
Proof.
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||||||
|
induct 1; eauto.
|
||||||
|
invert H.
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|
Qed.
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||||||
|
|
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|
Lemma run_Bind : forall h l c1 c2 h' l' c',
|
||||||
|
step^* (h, l, Bind c1 c2) (h', l', c')
|
||||||
|
-> (exists c1', step^* (h, l, c1) (h', l', c1')
|
||||||
|
/\ c' = Bind c1' c2)
|
||||||
|
\/ (exists h'' l'' r, step^* (h, l, c1) (h'', l'', Return r)
|
||||||
|
/\ step^* (h'', l'', c2 r) (h', l', c')).
|
||||||
|
Proof.
|
||||||
|
induct 1; eauto.
|
||||||
|
invert H; eauto 10.
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||||||
|
Ltac inst H :=
|
||||||
|
repeat match type of H with
|
||||||
|
| _ = _ -> _ => specialize (H eq_refl)
|
||||||
|
| forall x : ?T, _ =>
|
||||||
|
let y := fresh in evar (y : T); let y' := eval unfold y in y in
|
||||||
|
specialize (H y'); clear y
|
||||||
|
end.
|
||||||
|
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||||||
|
inst IHtrc.
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||||||
|
first_order; eauto 10.
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|
Qed.
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||||||
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||||||
|
Lemma StepBindRecur_star : forall c1 c1' c2 h h' l l',
|
||||||
|
step^* (h, l, c1) (h', l', c1')
|
||||||
|
-> step^* (h, l, Bind c1 c2) (h', l', Bind c1' c2).
|
||||||
|
Proof.
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||||||
|
induct 1; eauto.
|
||||||
|
cases y.
|
||||||
|
cases p.
|
||||||
|
eauto.
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||||||
|
Qed.
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||||||
|
|
||||||
|
Lemma StepParRecur1_star : forall h l c1 c2 h' l' c1',
|
||||||
|
step^* (h, l, c1) (h', l', c1')
|
||||||
|
-> step^* (h, l, Par c1 c2) (h', l', Par c1' c2).
|
||||||
|
Proof.
|
||||||
|
induct 1; eauto.
|
||||||
|
cases y.
|
||||||
|
cases p.
|
||||||
|
eauto.
|
||||||
|
Qed.
|
||||||
|
|
||||||
|
Lemma StepParRecur2_star : forall h l c1 c2 h' l' c2',
|
||||||
|
step^* (h, l, c2) (h', l', c2')
|
||||||
|
-> step^* (h, l, Par c1 c2) (h', l', Par c1 c2').
|
||||||
|
Proof.
|
||||||
|
induct 1; eauto.
|
||||||
|
cases y.
|
||||||
|
cases p.
|
||||||
|
eauto.
|
||||||
|
Qed.
|
||||||
|
|
||||||
|
Hint Resolve StepBindRecur_star StepParRecur1_star StepParRecur2_star.
|
||||||
|
|
||||||
|
Lemma runLocal_idem : forall c, runLocal (runLocal c) = runLocal c.
|
||||||
|
Proof.
|
||||||
|
induct c; simplify; eauto.
|
||||||
|
cases (runLocal c); simplify; eauto.
|
||||||
|
rewrite IHc; auto.
|
||||||
|
rewrite IHc; auto.
|
||||||
|
cases (runLocal c1); simplify; eauto.
|
||||||
|
cases (runLocal c2); simplify; eauto.
|
||||||
|
cases r; eauto.
|
||||||
|
cases r0; eauto.
|
||||||
|
cases r; simplify; eauto.
|
||||||
|
rewrite IHc2; auto.
|
||||||
|
rewrite IHc2; auto.
|
||||||
|
cases r; simplify; eauto.
|
||||||
|
cases r; simplify; eauto.
|
||||||
|
cases r; simplify; eauto.
|
||||||
|
cases r; simplify; eauto.
|
||||||
|
rewrite IHc2; eauto.
|
||||||
|
rewrite IHc2; eauto.
|
||||||
|
cases r; simplify; eauto.
|
||||||
|
cases r; simplify; eauto.
|
||||||
|
rewrite IHc2; eauto.
|
||||||
|
rewrite IHc1; eauto.
|
||||||
|
equality.
|
||||||
|
equality.
|
||||||
|
equality.
|
||||||
|
rewrite IHc1; eauto.
|
||||||
|
equality.
|
||||||
|
equality.
|
||||||
|
equality.
|
||||||
|
Qed.
|
||||||
|
|
||||||
|
Lemma step_runLocal : forall h l c h' l' c',
|
||||||
|
step (h, l, c) (h', l', c')
|
||||||
|
-> (runLocal c = runLocal c' /\ h = h' /\ l = l')
|
||||||
|
\/ exists c'', step (h, l, runLocal c) (h', l', c'')
|
||||||
|
/\ runLocal c'' = runLocal c'.
|
||||||
|
Proof.
|
||||||
|
induct 1; simplify; first_order; eauto.
|
||||||
|
|
||||||
|
rewrite H0; equality.
|
||||||
|
|
||||||
|
cases (runLocal c1).
|
||||||
|
invert H0.
|
||||||
|
rewrite <- H1; eauto.
|
||||||
|
rewrite <- H1; eauto.
|
||||||
|
rewrite <- H1; eauto.
|
||||||
|
rewrite <- H1; eauto.
|
||||||
|
rewrite <- H1; eauto.
|
||||||
|
rewrite <- H1; eauto.
|
||||||
|
rewrite <- H1; eauto.
|
||||||
|
|
||||||
|
rewrite H0; equality.
|
||||||
|
|
||||||
|
cases (runLocal c1).
|
||||||
|
invert H0.
|
||||||
|
rewrite <- H1.
|
||||||
|
right.
|
||||||
|
eexists.
|
||||||
|
propositional.
|
||||||
|
eauto.
|
||||||
|
simplify.
|
||||||
|
rewrite runLocal_idem.
|
||||||
|
equality.
|
||||||
|
rewrite <- H1.
|
||||||
|
right.
|
||||||
|
eexists.
|
||||||
|
propositional.
|
||||||
|
eauto.
|
||||||
|
simplify.
|
||||||
|
rewrite runLocal_idem.
|
||||||
|
equality.
|
||||||
|
rewrite <- H1.
|
||||||
|
right.
|
||||||
|
eexists.
|
||||||
|
propositional.
|
||||||
|
eauto.
|
||||||
|
simplify.
|
||||||
|
rewrite runLocal_idem.
|
||||||
|
equality.
|
||||||
|
rewrite <- H1.
|
||||||
|
right.
|
||||||
|
eexists.
|
||||||
|
propositional.
|
||||||
|
eauto.
|
||||||
|
simplify.
|
||||||
|
rewrite runLocal_idem.
|
||||||
|
equality.
|
||||||
|
rewrite <- H1.
|
||||||
|
right.
|
||||||
|
eexists.
|
||||||
|
propositional.
|
||||||
|
eauto.
|
||||||
|
simplify.
|
||||||
|
rewrite runLocal_idem.
|
||||||
|
equality.
|
||||||
|
rewrite <- H1.
|
||||||
|
right.
|
||||||
|
eexists.
|
||||||
|
propositional.
|
||||||
|
eauto.
|
||||||
|
simplify.
|
||||||
|
rewrite runLocal_idem.
|
||||||
|
equality.
|
||||||
|
rewrite <- H1.
|
||||||
|
right.
|
||||||
|
eexists.
|
||||||
|
propositional.
|
||||||
|
eauto.
|
||||||
|
simplify.
|
||||||
|
rewrite runLocal_idem.
|
||||||
|
equality.
|
||||||
|
|
||||||
|
rewrite H0; equality.
|
||||||
|
|
||||||
|
right.
|
||||||
|
cases (runLocal c1).
|
||||||
|
cases r.
|
||||||
|
cases (runLocal c2).
|
||||||
|
invert H0.
|
||||||
|
eexists; propositional.
|
||||||
|
eauto.
|
||||||
|
simplify.
|
||||||
|
rewrite H1; equality.
|
||||||
|
eexists; propositional.
|
||||||
|
eauto.
|
||||||
|
simplify.
|
||||||
|
rewrite H1; equality.
|
||||||
|
eexists; propositional.
|
||||||
|
eauto.
|
||||||
|
simplify.
|
||||||
|
rewrite H1; equality.
|
||||||
|
eexists; propositional.
|
||||||
|
eauto.
|
||||||
|
simplify.
|
||||||
|
rewrite H1; equality.
|
||||||
|
eexists; propositional.
|
||||||
|
eauto.
|
||||||
|
simplify.
|
||||||
|
rewrite H1; equality.
|
||||||
|
eexists; propositional.
|
||||||
|
eauto.
|
||||||
|
simplify.
|
||||||
|
rewrite H1; equality.
|
||||||
|
eexists; propositional.
|
||||||
|
eauto.
|
||||||
|
simplify.
|
||||||
|
rewrite H1; equality.
|
||||||
|
eexists; propositional.
|
||||||
|
eauto.
|
||||||
|
simplify.
|
||||||
|
rewrite H1; equality.
|
||||||
|
eexists; propositional.
|
||||||
|
eauto.
|
||||||
|
|
||||||
|
Lemma runLocal_left : forall c1 c2,
|
||||||
|
(forall r, runLocal c1 <> Return r)
|
||||||
|
-> runLocal (c1 || c2) = runLocal c1 || runLocal c2.
|
||||||
|
Proof.
|
||||||
|
simplify.
|
||||||
|
cases (runLocal c1); eauto.
|
||||||
|
unfold not in *.
|
||||||
|
exfalso; eauto.
|
||||||
|
Qed.
|
||||||
|
|
||||||
|
rewrite runLocal_left.
|
||||||
|
rewrite <- Heq.
|
||||||
|
rewrite runLocal_idem.
|
||||||
|
equality.
|
||||||
|
rewrite <- Heq.
|
||||||
|
rewrite runLocal_idem.
|
||||||
|
rewrite Heq.
|
||||||
|
equality.
|
||||||
|
|
||||||
|
eexists; propositional.
|
||||||
|
eauto.
|
||||||
|
rewrite runLocal_left.
|
||||||
|
rewrite <- Heq.
|
||||||
|
rewrite runLocal_idem.
|
||||||
|
equality.
|
||||||
|
rewrite <- Heq.
|
||||||
|
rewrite runLocal_idem.
|
||||||
|
rewrite Heq.
|
||||||
|
equality.
|
||||||
|
|
||||||
|
eexists; propositional.
|
||||||
|
eauto.
|
||||||
|
rewrite runLocal_left.
|
||||||
|
rewrite <- Heq.
|
||||||
|
rewrite runLocal_idem.
|
||||||
|
equality.
|
||||||
|
rewrite <- Heq.
|
||||||
|
rewrite runLocal_idem.
|
||||||
|
rewrite Heq.
|
||||||
|
equality.
|
||||||
|
|
||||||
|
eexists; propositional.
|
||||||
|
eauto.
|
||||||
|
rewrite runLocal_left.
|
||||||
|
rewrite <- Heq.
|
||||||
|
rewrite runLocal_idem.
|
||||||
|
equality.
|
||||||
|
rewrite <- Heq.
|
||||||
|
rewrite runLocal_idem.
|
||||||
|
rewrite Heq.
|
||||||
|
equality.
|
||||||
|
|
||||||
|
eexists; propositional.
|
||||||
|
eauto.
|
||||||
|
rewrite runLocal_left.
|
||||||
|
rewrite <- Heq.
|
||||||
|
rewrite runLocal_idem.
|
||||||
|
equality.
|
||||||
|
rewrite <- Heq.
|
||||||
|
rewrite runLocal_idem.
|
||||||
|
rewrite Heq.
|
||||||
|
equality.
|
||||||
|
|
||||||
|
eexists; propositional.
|
||||||
|
eauto.
|
||||||
|
rewrite runLocal_left.
|
||||||
|
rewrite <- Heq.
|
||||||
|
rewrite runLocal_idem.
|
||||||
|
equality.
|
||||||
|
rewrite <- Heq.
|
||||||
|
rewrite runLocal_idem.
|
||||||
|
rewrite Heq.
|
||||||
|
equality.
|
||||||
|
|
||||||
|
eexists; propositional.
|
||||||
|
eauto.
|
||||||
|
rewrite runLocal_left.
|
||||||
|
rewrite <- Heq.
|
||||||
|
rewrite runLocal_idem.
|
||||||
|
equality.
|
||||||
|
rewrite <- Heq.
|
||||||
|
rewrite runLocal_idem.
|
||||||
|
rewrite Heq.
|
||||||
|
equality.
|
||||||
|
Qed.
|
||||||
|
|
||||||
|
Lemma step_stepL' : forall h l c h' l' c',
|
||||||
|
step^* (h, l, c) (h', l', c')
|
||||||
|
-> stepL^* (h, l, runLocal c) (h', l', runLocal c').
|
||||||
|
Proof.
|
||||||
|
induct 1; simplify; eauto.
|
||||||
|
cases y.
|
||||||
|
cases p.
|
||||||
|
inst IHtrc.
|
||||||
|
apply step_runLocal in H; first_order; subst.
|
||||||
|
rewrite H; eauto.
|
||||||
|
econstructor.
|
||||||
|
econstructor.
|
||||||
|
eauto.
|
||||||
|
equality.
|
||||||
|
Qed.
|
||||||
|
|
||||||
|
Theorem notAboutToFail_runLocal : forall c,
|
||||||
|
notAboutToFail (runLocal c)
|
||||||
|
-> notAboutToFail c.
|
||||||
|
Proof.
|
||||||
|
induct c; simplify; auto.
|
||||||
|
cases (runLocal c); simplify; auto.
|
||||||
|
Qed.
|
||||||
|
|
||||||
|
Theorem step_stepL : forall h l c ,
|
||||||
|
invariantFor (trsys_ofL h l c) (fun p => let '(_, _, c) := p in
|
||||||
|
notAboutToFail c)
|
||||||
|
-> invariantFor (trsys_of h l c) (fun p =>
|
||||||
|
let '(_, _, c) := p in
|
||||||
|
notAboutToFail c).
|
||||||
|
Proof.
|
||||||
|
unfold invariantFor; simplify.
|
||||||
|
propositional; subst.
|
||||||
|
|
||||||
|
cases s'.
|
||||||
|
cases p.
|
||||||
|
apply step_stepL' in H1.
|
||||||
|
apply H in H1; eauto using notAboutToFail_runLocal.
|
||||||
|
Qed.
|
||||||
|
|
||||||
|
Theorem two_increments_ok_again :
|
||||||
|
invariantFor (trsys_of $0 {} two_increments)
|
||||||
|
(fun p => let '(_, _, c) := p in
|
||||||
|
notAboutToFail c).
|
||||||
|
Proof.
|
||||||
|
apply step_stepL.
|
||||||
|
unfold two_increments, two_increments_thread.
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simplify.
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eapply invariant_weaken.
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apply multiStepClosure_ok; simplify.
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model_check_step.
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model_check_step.
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model_check_step.
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model_check_step.
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model_check_step.
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model_check_step.
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model_check_step.
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model_check_step.
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model_check_step.
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model_check_done.
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simplify.
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propositional; subst; simplify; propositional.
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Qed.
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Qed.
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