Rust SMT2解析库smt2parser的使用指南

smt2parser是一个用于解析SMT-LIB 2格式数学逻辑公式的Rust库，它提供了高效、类型安全的SMT-LIB 2语言解析功能。

主要特性

• 完全支持SMT-LIB 2.6标准
• 高效解析SMT-LIB 2格式文件
• 提供详细的语法树表示
• 类型安全的API设计
• 良好的错误报告机制

安装方法

在Cargo.toml中添加依赖：

[dependencies]
smt2parser = "0.4"

基本使用方法

1. 解析SMT-LIB 2字符串

use smt2parser::concrete;
use std::str::FromStr;

fn main() {
    let input = "(declare-fun x () Int) (assert (> x 0))";
    let commands = concrete::CommandList::from_str(input).unwrap();
    
    for cmd in commands {
        println!("{:?}", cmd);
    }
}

2. 解析文件内容

use smt2parser::concrete;
use std::fs::File;
use std::io::Read;

fn parse_smt2_file(path: &str) -> Result<(), Box<dyn std::error::Error>> {
    let mut file = File::open(path)?;
    let mut contents = String::new();
    file.read_to_string(&mut contents)?;
    
    let commands = concrete::CommandList::from_str(&contents)?;
    // 处理解析后的命令
    Ok(())
}

3. 处理S表达式

use smt2parser::concrete;

let sexpr = concrete::SExpr::from_str("(+ 1 2)").unwrap();
match sexpr {
    concrete::SExpr::List(list) => {
        println!("Operation: {:?}", list[0]);
        println!("Arguments: {:?}", &list[1..]);
    }
    _ => println!("Simple expression"),
}

高级用法

1. 自定义解析选项

use smt2parser::{concrete, ParseOptions};

let options = ParseOptions {
    strict: true, // 启用严格模式
    ..Default::default()
};

let input = "(set-logic QF_LIA)";
let commands = concrete::CommandList::from_str_with_options(input, &options).unwrap();

2. 构建SMT-LIB 2命令

use smt2parser::concrete;

// 创建一个声明函数命令
let declare_cmd = concrete::Command::DeclareFun {
    symbol: "x".into(),
    parameters: vec![],
    sort: concrete::Sort::Identifier("Int".into(), vec![]),
};

// 创建一个断言命令
let assert_cmd = concrete::Command::Assert {
    term: concrete::Term::Application(
        ">".into(),
        vec![
            concrete::Term::Identifier("x".into()),
            concrete::Term::Literal(concrete::Literal::Numeral(0.into())),
        ),
    ),
};

3. 处理逻辑理论

use smt2parser::concrete;

let input = r#"
(set-logic QF_LIA)
(declare-fun x () Int)
(declare-fun y () Int)
(assert (> x y))
(check-sat)
"#;

let commands = concrete::CommandList::from_str(input).unwrap();

for cmd in commands {
    match cmd {
        concrete::Command::SetLogic(logic) => {
            println!("Logic set to: {}", logic);
        }
        concrete::Command::DeclareFun { symbol, .. } => {
            println!("Declared function: {}", symbol);
        }
        concrete::Command::Assert { term } => {
            println!("Asserted term: {:?}", term);
        }
        concrete::Command::CheckSat => {
            println!("Check satisfiability");
        }
        _ => {}
    }
}

错误处理

smt2parser提供了详细的错误信息：

use smt2parser::concrete;

let input = "(declare-fun x ()"; // 缺少闭合括号
match concrete::CommandList::from_str(input) {
    Ok(_) => println!("Parsed successfully"),
    Err(e) => eprintln!("Parse error: {}", e),
}

性能建议

1. 对于大文件，考虑使用流式解析而非一次性读取全部内容
2. 重用解析器实例以减少分配
3. 在不需要详细语法树时，可以使用更轻量级的解析方式

smt2parser是处理SMT-LIB 2格式的强大工具，特别适用于需要与SMT求解器交互的应用程序，如形式化验证、符号执行和程序分析等领域。

完整示例demo

以下是一个完整的示例，展示了smt2parser的主要功能：

use smt2parser::concrete;
use std::str::FromStr;

fn main() -> Result<(), Box<dyn std::error::Error>> {
    // 示例1: 解析SMT-LIB 2字符串
    println!("--- 示例1: 解析SMT-LIB 2字符串 ---");
    let input1 = "(declare-fun x () Int) (assert (> x 0))";
    let commands1 = concrete::CommandList::from_str(input1)?;
    for cmd in commands1 {
        println!("{:#?}", cmd);
    }

    // 示例2: 处理S表达式
    println!("\n--- 示例2: 处理S表达式 ---");
    let sexpr = concrete::SExpr::from_str("(+ 1 (* 2 3))")?;
    match sexpr {
        concrete::SExpr::List(list) => {
            println!("操作符: {:?}", list[0]);
            println!("参数: {:?}", &list[1..]);
        }
        _ => println!("简单表达式"),
    }

    // 示例3: 自定义解析选项
    println!("\n--- 示例3: 自定义解析选项 ---");
    let options = concrete::ParseOptions {
        strict: true, // 启用严格模式
        ..Default::default()
    };
    let input3 = "(set-logic QF_LIA)";
    let commands3 = concrete::CommandList::from_str_with_options(input3, &options)?;
    for cmd in commands3 {
        println!("{:#?}", cmd);
    }

    // 示例4: 构建和解析更复杂的SMT-LIB 2命令
    println!("\n--- 示例4: 构建和解析复杂命令 ---");
    let input4 = r#"
        (set-logic QF_LIA)
        (declare-fun x () Int)
        (declare-fun y () Int)
        (assert (and (> x 0) (< y 10)))
        (check-sat)
        (get-model)
    "#;
    let commands4 = concrete::CommandList::from_str(input4)?;
    for cmd in commands4 {
        println!("{:#?}", cmd);
    }

    // 示例5: 错误处理
    println!("\n--- 示例5: 错误处理 ---");
    let invalid_input = "(declare-fun x () Int"; // 缺少闭合括号
    match concrete::CommandList::from_str(invalid_input) {
        Ok(_) => println!("解析成功"),
        Err(e) => eprintln!("解析错误: {}", e),
    }

    Ok(())
}

这个完整示例展示了：

1. 基本的SMT-LIB 2字符串解析
2. S表达式处理
3. 自定义解析选项
4. 复杂命令的构建和解析
5. 错误处理机制

要运行此示例，只需将代码复制到main.rs文件中，并确保Cargo.toml中已添加smt2parser依赖。