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path: root/theories/Bool/Bvector.v
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Diffstat (limited to 'theories/Bool/Bvector.v')
-rw-r--r--theories/Bool/Bvector.v272
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diff --git a/theories/Bool/Bvector.v b/theories/Bool/Bvector.v
new file mode 100644
index 00000000..51d940cf
--- /dev/null
+++ b/theories/Bool/Bvector.v
@@ -0,0 +1,272 @@
+(************************************************************************)
+(* v * The Coq Proof Assistant / The Coq Development Team *)
+(* <O___,, * CNRS-Ecole Polytechnique-INRIA Futurs-Universite Paris Sud *)
+(* \VV/ **************************************************************)
+(* // * This file is distributed under the terms of the *)
+(* * GNU Lesser General Public License Version 2.1 *)
+(************************************************************************)
+
+(*i $Id: Bvector.v,v 1.6.2.1 2004/07/16 19:31:03 herbelin Exp $ i*)
+
+(** Bit vectors. Contribution by Jean Duprat (ENS Lyon). *)
+
+Require Export Bool.
+Require Export Sumbool.
+Require Import Arith.
+
+Open Local Scope nat_scope.
+
+(*
+On s'inspire de PolyList pour fabriquer les vecteurs de bits.
+La dimension du vecteur est un paramètre trop important pour
+se contenter de la fonction "length".
+La première idée est de faire un record avec la liste et la longueur.
+Malheureusement, cette verification a posteriori amene a faire
+de nombreux lemmes pour gerer les longueurs.
+La seconde idée est de faire un type dépendant dans lequel la
+longueur est un paramètre de construction. Cela complique un
+peu les inductions structurelles, la solution qui a ma préférence
+est alors d'utiliser un terme de preuve comme définition.
+
+(En effet une définition comme :
+Fixpoint Vunaire [n:nat; v:(vector n)]: (vector n) :=
+Cases v of
+ | Vnil => Vnil
+ | (Vcons a p v') => (Vcons (f a) p (Vunaire p v'))
+end.
+provoque ce message d'erreur :
+Coq < Error: Inference of annotation not yet implemented in this case).
+
+
+ Inductive list [A : Set] : Set :=
+ nil : (list A) | cons : A->(list A)->(list A).
+ head = [A:Set; l:(list A)] Cases l of
+ | nil => Error
+ | (cons x _) => (Value x)
+ end
+ : (A:Set)(list A)->(option A).
+ tail = [A:Set; l:(list A)]Cases l of
+ | nil => (nil A)
+ | (cons _ m) => m
+ end
+ : (A:Set)(list A)->(list A).
+ length = [A:Set] Fix length {length [l:(list A)] : nat :=
+ Cases l of
+ | nil => O
+ | (cons _ m) => (S (length m))
+ end}
+ : (A:Set)(list A)->nat.
+ map = [A,B:Set; f:(A->B)] Fix map {map [l:(list A)] : (list B) :=
+ Cases l of
+ | nil => (nil B)
+ | (cons a t) => (cons (f a) (map t))
+ end}
+ : (A,B:Set)(A->B)->(list A)->(list B)
+*)
+
+Section VECTORS.
+
+(*
+Un vecteur est une liste de taille n d'éléments d'un ensemble A.
+Si la taille est non nulle, on peut extraire la première composante et
+le reste du vecteur, la dernière composante ou rajouter ou enlever
+une composante (carry) ou repeter la dernière composante en fin de vecteur.
+On peut aussi tronquer le vecteur de ses p dernières composantes ou
+au contraire l'étendre (concaténer) d'un vecteur de longueur p.
+Une fonction unaire sur A génère une fonction des vecteurs de taille n
+dans les vecteurs de taille n en appliquant f terme à terme.
+Une fonction binaire sur A génère une fonction des couple de vecteurs
+de taille n dans les vecteurs de taille n en appliquant f terme à terme.
+*)
+
+Variable A : Set.
+
+Inductive vector : nat -> Set :=
+ | Vnil : vector 0
+ | Vcons : forall (a:A) (n:nat), vector n -> vector (S n).
+
+Definition Vhead : forall n:nat, vector (S n) -> A.
+Proof.
+ intros n v; inversion v; exact a.
+Defined.
+
+Definition Vtail : forall n:nat, vector (S n) -> vector n.
+Proof.
+ intros n v; inversion v; exact H0.
+Defined.
+
+Definition Vlast : forall n:nat, vector (S n) -> A.
+Proof.
+ induction n as [| n f]; intro v.
+ inversion v.
+ exact a.
+
+ inversion v.
+ exact (f H0).
+Defined.
+
+Definition Vconst : forall (a:A) (n:nat), vector n.
+Proof.
+ induction n as [| n v].
+ exact Vnil.
+
+ exact (Vcons a n v).
+Defined.
+
+Lemma Vshiftout : forall n:nat, vector (S n) -> vector n.
+Proof.
+ induction n as [| n f]; intro v.
+ exact Vnil.
+
+ inversion v.
+ exact (Vcons a n (f H0)).
+Defined.
+
+Lemma Vshiftin : forall n:nat, A -> vector n -> vector (S n).
+Proof.
+ induction n as [| n f]; intros a v.
+ exact (Vcons a 0 v).
+
+ inversion v.
+ exact (Vcons a (S n) (f a H0)).
+Defined.
+
+Lemma Vshiftrepeat : forall n:nat, vector (S n) -> vector (S (S n)).
+Proof.
+ induction n as [| n f]; intro v.
+ inversion v.
+ exact (Vcons a 1 v).
+
+ inversion v.
+ exact (Vcons a (S (S n)) (f H0)).
+Defined.
+
+(*
+Lemma S_minus_S : (n,p:nat) (gt n (S p)) -> (S (minus n (S p)))=(minus n p).
+Proof.
+ Intros.
+Save.
+*)
+
+Lemma Vtrunc : forall n p:nat, n > p -> vector n -> vector (n - p).
+Proof.
+ induction p as [| p f]; intros H v.
+ rewrite <- minus_n_O.
+ exact v.
+
+ apply (Vshiftout (n - S p)).
+
+rewrite minus_Sn_m.
+apply f.
+auto with *.
+exact v.
+auto with *.
+Defined.
+
+Lemma Vextend : forall n p:nat, vector n -> vector p -> vector (n + p).
+Proof.
+ induction n as [| n f]; intros p v v0.
+ simpl in |- *; exact v0.
+
+ inversion v.
+ simpl in |- *; exact (Vcons a (n + p) (f p H0 v0)).
+Defined.
+
+Variable f : A -> A.
+
+Lemma Vunary : forall n:nat, vector n -> vector n.
+Proof.
+ induction n as [| n g]; intro v.
+ exact Vnil.
+
+ inversion v.
+ exact (Vcons (f a) n (g H0)).
+Defined.
+
+Variable g : A -> A -> A.
+
+Lemma Vbinary : forall n:nat, vector n -> vector n -> vector n.
+Proof.
+ induction n as [| n h]; intros v v0.
+ exact Vnil.
+
+ inversion v; inversion v0.
+ exact (Vcons (g a a0) n (h H0 H2)).
+Defined.
+
+End VECTORS.
+
+(* suppressed: incompatible with Coq-Art book
+Implicit Arguments Vnil [A].
+Implicit Arguments Vcons [A n].
+*)
+
+Section BOOLEAN_VECTORS.
+
+(*
+Un vecteur de bits est un vecteur sur l'ensemble des booléens de longueur fixe.
+ATTENTION : le stockage s'effectue poids FAIBLE en tête.
+On en extrait le bit de poids faible (head) et la fin du vecteur (tail).
+On calcule la négation d'un vecteur, le et, le ou et le xor bit à bit de 2 vecteurs.
+On calcule les décalages d'une position vers la gauche (vers les poids forts, on
+utilise donc Vshiftout, vers la droite (vers les poids faibles, on utilise Vshiftin) en
+insérant un bit 'carry' (logique) ou en répétant le bit de poids fort (arithmétique).
+ATTENTION : Tous les décalages prennent la taille moins un comme paramètre
+(ils ne travaillent que sur des vecteurs au moins de longueur un).
+*)
+
+Definition Bvector := vector bool.
+
+Definition Bnil := @Vnil bool.
+
+Definition Bcons := @Vcons bool.
+
+Definition Bvect_true := Vconst bool true.
+
+Definition Bvect_false := Vconst bool false.
+
+Definition Blow := Vhead bool.
+
+Definition Bhigh := Vtail bool.
+
+Definition Bsign := Vlast bool.
+
+Definition Bneg := Vunary bool negb.
+
+Definition BVand := Vbinary bool andb.
+
+Definition BVor := Vbinary bool orb.
+
+Definition BVxor := Vbinary bool xorb.
+
+Definition BshiftL (n:nat) (bv:Bvector (S n)) (carry:bool) :=
+ Bcons carry n (Vshiftout bool n bv).
+
+Definition BshiftRl (n:nat) (bv:Bvector (S n)) (carry:bool) :=
+ Bhigh (S n) (Vshiftin bool (S n) carry bv).
+
+Definition BshiftRa (n:nat) (bv:Bvector (S n)) :=
+ Bhigh (S n) (Vshiftrepeat bool n bv).
+
+Fixpoint BshiftL_iter (n:nat) (bv:Bvector (S n)) (p:nat) {struct p} :
+ Bvector (S n) :=
+ match p with
+ | O => bv
+ | S p' => BshiftL n (BshiftL_iter n bv p') false
+ end.
+
+Fixpoint BshiftRl_iter (n:nat) (bv:Bvector (S n)) (p:nat) {struct p} :
+ Bvector (S n) :=
+ match p with
+ | O => bv
+ | S p' => BshiftRl n (BshiftRl_iter n bv p') false
+ end.
+
+Fixpoint BshiftRa_iter (n:nat) (bv:Bvector (S n)) (p:nat) {struct p} :
+ Bvector (S n) :=
+ match p with
+ | O => bv
+ | S p' => BshiftRa n (BshiftRa_iter n bv p')
+ end.
+
+End BOOLEAN_VECTORS.