add parametric vertex enumeration
[platform/upstream/isl.git] / doc / user.pod
1 =head1 Introduction
2
3 C<isl> is a thread-safe C library for manipulating
4 sets and relations of integer points bounded by affine constraints.
5 The descriptions of the sets and relations may involve
6 both parameters and existentially quantified variables.
7 All computations are performed in exact integer arithmetic
8 using C<GMP>.
9 The C<isl> library offers functionality that is similar
10 to that offered by the C<Omega> and C<Omega+> libraries,
11 but the underlying algorithms are in most cases completely different.
12
13 The library is by no means complete and some fairly basic
14 functionality is still missing.
15 Still, even in its current form, the library has been successfully
16 used as a backend polyhedral library for the polyhedral
17 scanner C<CLooG> and as part of an equivalence checker of
18 static affine programs.
19
20 =head1 Installation
21
22 The source of C<isl> can be obtained either as a tarball
23 or from the git repository.  Both are available from
24 L<http://freshmeat.net/projects/isl/>.
25 The installation process depends on how you obtained
26 the source.
27
28 =head2 Installation from the git repository
29
30 =over
31
32 =item 1 Clone or update the repository
33
34 The first time the source is obtained, you need to clone
35 the repository.
36
37         git clone git://repo.or.cz/isl.git
38
39 To obtain updates, you need to pull in the latest changes
40
41         git pull
42
43 =item 2 Get submodule (optional)
44
45 C<isl> can optionally use the C<piplib> library and provides
46 this library as a submodule.  If you want to use it, then
47 after you have cloned C<isl>, you need to grab the submodules
48
49         git submodule init
50         git submodule update
51
52 To obtain updates, you only need
53
54         git submodule update
55
56 Note that C<isl> currently does not use any C<piplib>
57 functionality by default.
58
59 =item 3 Generate C<configure>
60
61         ./autogen.sh
62
63 =back
64
65 After performing the above steps, continue
66 with the L<Common installation instructions>.
67
68 =head2 Common installation instructions
69
70 =over
71
72 =item 1 Obtain C<GMP>
73
74 Building C<isl> requires C<GMP>, including its headers files.
75 Your distribution may not provide these header files by default
76 and you may need to install a package called C<gmp-devel> or something
77 similar.  Alternatively, C<GMP> can be built from
78 source, available from L<http://gmplib.org/>.
79
80 =item 2 Configure
81
82 C<isl> uses the standard C<autoconf> C<configure> script.
83 To run it, just type
84
85         ./configure
86
87 optionally followed by some configure options.
88 A complete list of options can be obtained by running
89
90         ./configure --help
91
92 Below we discuss some of the more common options.
93
94 C<isl> can optionally use C<piplib>, but no
95 C<piplib> functionality is currently used by default.
96 The C<--with-piplib> option can
97 be used to specify which C<piplib>
98 library to use, either an installed version (C<system>),
99 an externally built version (C<build>)
100 or no version (C<no>).  The option C<build> is mostly useful
101 in C<configure> scripts of larger projects that bundle both C<isl>
102 and C<piplib>.
103
104 =over
105
106 =item C<--prefix>
107
108 Installation prefix for C<isl>
109
110 =item C<--with-gmp-prefix>
111
112 Installation prefix for C<GMP> (architecture-independent files).
113
114 =item C<--with-gmp-exec-prefix>
115
116 Installation prefix for C<GMP> (architecture-dependent files).
117
118 =item C<--with-piplib>
119
120 Which copy of C<piplib> to use, either C<no> (default), C<system> or C<build>.
121
122 =item C<--with-piplib-prefix>
123
124 Installation prefix for C<system> C<piplib> (architecture-independent files).
125
126 =item C<--with-piplib-exec-prefix>
127
128 Installation prefix for C<system> C<piplib> (architecture-dependent files).
129
130 =item C<--with-piplib-builddir>
131
132 Location where C<build> C<piplib> was built.
133
134 =back
135
136 =item 3 Compile
137
138         make
139
140 =item 4 Install (optional)
141
142         make install
143
144 =back
145
146 =head1 Library
147
148 =head2 Initialization
149
150 All manipulations of integer sets and relations occur within
151 the context of an C<isl_ctx>.
152 A given C<isl_ctx> can only be used within a single thread.
153 All arguments of a function are required to have been allocated
154 within the same context.
155 There are currently no functions available for moving an object
156 from one C<isl_ctx> to another C<isl_ctx>.  This means that
157 there is currently no way of safely moving an object from one
158 thread to another, unless the whole C<isl_ctx> is moved.
159
160 An C<isl_ctx> can be allocated using C<isl_ctx_alloc> and
161 freed using C<isl_ctx_free>.
162 All objects allocated within an C<isl_ctx> should be freed
163 before the C<isl_ctx> itself is freed.
164
165         isl_ctx *isl_ctx_alloc();
166         void isl_ctx_free(isl_ctx *ctx);
167
168 =head2 Integers
169
170 All operations on integers, mainly the coefficients
171 of the constraints describing the sets and relations,
172 are performed in exact integer arithmetic using C<GMP>.
173 However, to allow future versions of C<isl> to optionally
174 support fixed integer arithmetic, all calls to C<GMP>
175 are wrapped inside C<isl> specific macros.
176 The basic type is C<isl_int> and the following operations
177 are available on this type.
178 The meanings of these operations are essentially the same
179 as their C<GMP> C<mpz_> counterparts.
180 As always with C<GMP> types, C<isl_int>s need to be
181 initialized with C<isl_int_init> before they can be used
182 and they need to be released with C<isl_int_clear>
183 after the last use.
184
185 =over
186
187 =item isl_int_init(i)
188
189 =item isl_int_clear(i)
190
191 =item isl_int_set(r,i)
192
193 =item isl_int_set_si(r,i)
194
195 =item isl_int_abs(r,i)
196
197 =item isl_int_neg(r,i)
198
199 =item isl_int_swap(i,j)
200
201 =item isl_int_swap_or_set(i,j)
202
203 =item isl_int_add_ui(r,i,j)
204
205 =item isl_int_sub_ui(r,i,j)
206
207 =item isl_int_add(r,i,j)
208
209 =item isl_int_sub(r,i,j)
210
211 =item isl_int_mul(r,i,j)
212
213 =item isl_int_mul_ui(r,i,j)
214
215 =item isl_int_addmul(r,i,j)
216
217 =item isl_int_submul(r,i,j)
218
219 =item isl_int_gcd(r,i,j)
220
221 =item isl_int_lcm(r,i,j)
222
223 =item isl_int_divexact(r,i,j)
224
225 =item isl_int_cdiv_q(r,i,j)
226
227 =item isl_int_fdiv_q(r,i,j)
228
229 =item isl_int_fdiv_r(r,i,j)
230
231 =item isl_int_fdiv_q_ui(r,i,j)
232
233 =item isl_int_read(r,s)
234
235 =item isl_int_print(out,i,width)
236
237 =item isl_int_sgn(i)
238
239 =item isl_int_cmp(i,j)
240
241 =item isl_int_cmp_si(i,si)
242
243 =item isl_int_eq(i,j)
244
245 =item isl_int_ne(i,j)
246
247 =item isl_int_lt(i,j)
248
249 =item isl_int_le(i,j)
250
251 =item isl_int_gt(i,j)
252
253 =item isl_int_ge(i,j)
254
255 =item isl_int_abs_eq(i,j)
256
257 =item isl_int_abs_ne(i,j)
258
259 =item isl_int_abs_lt(i,j)
260
261 =item isl_int_abs_gt(i,j)
262
263 =item isl_int_abs_ge(i,j)
264
265 =item isl_int_is_zero(i)
266
267 =item isl_int_is_one(i)
268
269 =item isl_int_is_negone(i)
270
271 =item isl_int_is_pos(i)
272
273 =item isl_int_is_neg(i)
274
275 =item isl_int_is_nonpos(i)
276
277 =item isl_int_is_nonneg(i)
278
279 =item isl_int_is_divisible_by(i,j)
280
281 =back
282
283 =head2 Sets and Relations
284
285 C<isl> uses four types of objects for representing sets and relations,
286 C<isl_basic_set>, C<isl_basic_map>, C<isl_set> and C<isl_map>.
287 C<isl_basic_set> and C<isl_basic_map> represent sets and relations that
288 can be described as a conjunction of affine constraints, while
289 C<isl_set> and C<isl_map> represent unions of
290 C<isl_basic_set>s and C<isl_basic_map>s, respectively.
291 The difference between sets and relations (maps) is that sets have
292 one set of variables, while relations have two sets of variables,
293 input variables and output variables.
294
295 =head2 Memory Management
296
297 Since a high-level operation on sets and/or relations usually involves
298 several substeps and since the user is usually not interested in
299 the intermediate results, most functions that return a new object
300 will also release all the objects passed as arguments.
301 If the user still wants to use one or more of these arguments
302 after the function call, she should pass along a copy of the
303 object rather than the object itself.
304 The user is then responsible for make sure that the original
305 object gets used somewhere else or is explicitly freed.
306
307 The arguments and return values of all documents functions are
308 annotated to make clear which arguments are released and which
309 arguments are preserved.  In particular, the following annotations
310 are used
311
312 =over
313
314 =item C<__isl_give>
315
316 C<__isl_give> means that a new object is returned.
317 The user should make sure that the returned pointer is
318 used exactly once as a value for an C<__isl_take> argument.
319 In between, it can be used as a value for as many
320 C<__isl_keep> arguments as the user likes.
321 There is one exception, and that is the case where the
322 pointer returned is C<NULL>.  Is this case, the user
323 is free to use it as an C<__isl_take> argument or not.
324
325 =item C<__isl_take>
326
327 C<__isl_take> means that the object the argument points to
328 is taken over by the function and may no longer be used
329 by the user as an argument to any other function.
330 The pointer value must be one returned by a function
331 returning an C<__isl_give> pointer.
332 If the user passes in a C<NULL> value, then this will
333 be treated as an error in the sense that the function will
334 not perform its usual operation.  However, it will still
335 make sure that all the the other C<__isl_take> arguments
336 are released.
337
338 =item C<__isl_keep>
339
340 C<__isl_keep> means that the function will only use the object
341 temporarily.  After the function has finished, the user
342 can still use it as an argument to other functions.
343 A C<NULL> value will be treated in the same way as
344 a C<NULL> value for an C<__isl_take> argument.
345
346 =back
347
348 =head2 Dimension Specifications
349
350 Whenever a new set or relation is created from scratch,
351 its dimension needs to be specified using an C<isl_dim>.
352
353         #include <isl_dim.h>
354         __isl_give isl_dim *isl_dim_alloc(isl_ctx *ctx,
355                 unsigned nparam, unsigned n_in, unsigned n_out);
356         __isl_give isl_dim *isl_dim_set_alloc(isl_ctx *ctx,
357                 unsigned nparam, unsigned dim);
358         __isl_give isl_dim *isl_dim_copy(__isl_keep isl_dim *dim);
359         void isl_dim_free(__isl_take isl_dim *dim);
360         unsigned isl_dim_size(__isl_keep isl_dim *dim,
361                 enum isl_dim_type type);
362
363 The dimension specification used for creating a set
364 needs to be created using C<isl_dim_set_alloc>, while
365 that for creating a relation
366 needs to be created using C<isl_dim_alloc>.
367 C<isl_dim_size> can be used
368 to find out the number of dimensions of each type in
369 a dimension specification, where type may be
370 C<isl_dim_param>, C<isl_dim_in> (only for relations),
371 C<isl_dim_out> (only for relations), C<isl_dim_set>
372 (only for sets) or C<isl_dim_all>.
373
374 It is often useful to create objects that live in the
375 same space as some other object.  This can be accomplished
376 by creating the new objects
377 (see L<Creating New Sets and Relations> or
378 L<Creating New (Piecewise) Quasipolynomials>) based on the dimension
379 specification of the original object.
380
381         #include <isl_set.h>
382         __isl_give isl_dim *isl_basic_set_get_dim(
383                 __isl_keep isl_basic_set *bset);
384         __isl_give isl_dim *isl_set_get_dim(__isl_keep isl_set *set);
385
386         #include <isl_map.h>
387         __isl_give isl_dim *isl_basic_map_get_dim(
388                 __isl_keep isl_basic_map *bmap);
389         __isl_give isl_dim *isl_map_get_dim(__isl_keep isl_map *map);
390
391         #include <isl_polynomial.h>
392         __isl_give isl_dim *isl_qpolynomial_get_dim(
393                 __isl_keep isl_qpolynomial *qp);
394         __isl_give isl_dim *isl_pw_qpolynomial_get_dim(
395                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial *pwqp);
396
397 The names of the individual dimensions may be set or read off
398 using the following functions.
399
400         #include <isl_dim.h>
401         __isl_give isl_dim *isl_dim_set_name(__isl_take isl_dim *dim,
402                                  enum isl_dim_type type, unsigned pos,
403                                  __isl_keep const char *name);
404         __isl_keep const char *isl_dim_get_name(__isl_keep isl_dim *dim,
405                                  enum isl_dim_type type, unsigned pos);
406
407 Note that C<isl_dim_get_name> returns a pointer to some internal
408 data structure, so the result can only be used while the
409 corresponding C<isl_dim> is alive.
410 Also note that every function that operates on two sets or relations
411 requires that both arguments have the same parameters.  This also
412 means that if one of the arguments has named parameters, then the
413 other needs to have named parameters too and the names need to match.
414
415 =head2 Input and Output
416
417 C<isl> supports its own input/output format, which is similar
418 to the C<Omega> format, but also supports the C<PolyLib> format
419 in some cases.
420
421 =head3 C<isl> format
422
423 The C<isl> format is similar to that of C<Omega>, but has a different
424 syntax for describing the parameters and allows for the definition
425 of an existentially quantified variable as the integer division
426 of an affine expression.
427 For example, the set of integers C<i> between C<0> and C<n>
428 such that C<i % 10 <= 6> can be described as
429
430         [n] -> { [i] : exists (a = [i/10] : 0 <= i and i <= n and
431                                 i - 10 a <= 6) }
432
433 A set or relation can have several disjuncts, separated
434 by the keyword C<or>.  Each disjunct is either a conjunction
435 of constraints or a projection (C<exists>) of a conjunction
436 of constraints.  The constraints are separated by the keyword
437 C<and>.
438
439 =head3 C<PolyLib> format
440
441 If the represented set is a union, then the first line
442 contains a single number representing the number of disjuncts.
443 Otherwise, a line containing the number C<1> is optional.
444
445 Each disjunct is represented by a matrix of constraints.
446 The first line contains two numbers representing
447 the number of rows and columns,
448 where the number of rows is equal to the number of constraints
449 and the number of columns is equal to two plus the number of variables.
450 The following lines contain the actual rows of the constraint matrix.
451 In each row, the first column indicates whether the constraint
452 is an equality (C<0>) or inequality (C<1>).  The final column
453 corresponds to the constant term.
454
455 If the set is parametric, then the coefficients of the parameters
456 appear in the last columns before the constant column.
457 The coefficients of any existentially quantified variables appear
458 between those of the set variables and those of the parameters.
459
460 =head3 Input
461
462         #include <isl_set.h>
463         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_read_from_file(
464                 isl_ctx *ctx, FILE *input, int nparam);
465         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_read_from_str(
466                 isl_ctx *ctx, const char *str, int nparam);
467         __isl_give isl_set *isl_set_read_from_file(isl_ctx *ctx,
468                 FILE *input, int nparam);
469         __isl_give isl_set *isl_set_read_from_str(isl_ctx *ctx,
470                 const char *str, int nparam);
471
472         #include <isl_map.h>
473         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_read_from_file(
474                 isl_ctx *ctx, FILE *input, int nparam);
475         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_read_from_str(
476                 isl_ctx *ctx, const char *str, int nparam);
477         __isl_give isl_map *isl_map_read_from_file(
478                 struct isl_ctx *ctx, FILE *input, int nparam);
479         __isl_give isl_map *isl_map_read_from_str(isl_ctx *ctx,
480                 const char *str, int nparam);
481
482 The input format is autodetected and may be either the C<PolyLib> format
483 or the C<isl> format.
484 C<nparam> specifies how many of the final columns in
485 the C<PolyLib> format correspond to parameters.
486 If input is given in the C<isl> format, then the number
487 of parameters needs to be equal to C<nparam>.
488 If C<nparam> is negative, then any number of parameters
489 is accepted in the C<isl> format and zero parameters
490 are assumed in the C<PolyLib> format.
491
492 =head3 Output
493
494 Before anything can be printed, an C<isl_printer> needs to
495 be created.
496
497         __isl_give isl_printer *isl_printer_to_file(isl_ctx *ctx,
498                 FILE *file);
499         __isl_give isl_printer *isl_printer_to_str(isl_ctx *ctx);
500         void isl_printer_free(__isl_take isl_printer *printer);
501         __isl_give char *isl_printer_get_str(
502                 __isl_keep isl_printer *printer);
503
504 The behavior of the printer can be modified in various ways
505
506         __isl_give isl_printer *isl_printer_set_output_format(
507                 __isl_take isl_printer *p, int output_format);
508         __isl_give isl_printer *isl_printer_set_indent(
509                 __isl_take isl_printer *p, int indent);
510         __isl_give isl_printer *isl_printer_set_prefix(
511                 __isl_take isl_printer *p, const char *prefix);
512         __isl_give isl_printer *isl_printer_set_suffix(
513                 __isl_take isl_printer *p, const char *suffix);
514
515 The C<output_format> may be either C<ISL_FORMAT_ISL>, C<ISL_FORMAT_OMEGA>
516 or C<ISL_FORMAT_POLYLIB> and defaults to C<ISL_FORMAT_ISL>.
517 Each line in the output is indented by C<indent> spaces
518 (default: 0), prefixed by C<prefix> and suffixed by C<suffix>.
519 In the C<PolyLib> format output,
520 the coefficients of the existentially quantified variables
521 appear between those of the set variables and those
522 of the parameters.
523
524 To actually print something, use
525
526         #include <isl_set.h>
527         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_basic_set(
528                 __isl_take isl_printer *printer,
529                 __isl_keep isl_basic_set *bset);
530         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_set(
531                 __isl_take isl_printer *printer,
532                 __isl_keep isl_set *set);
533
534         #include <isl_map.h>
535         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_basic_map(
536                 __isl_take isl_printer *printer,
537                 __isl_keep isl_basic_map *bmap);
538         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_map(
539                 __isl_take isl_printer *printer,
540                 __isl_keep isl_map *map);
541
542 When called on a file printer, the following function flushes
543 the file.  When called on a string printer, the buffer is cleared.
544
545         __isl_give isl_printer *isl_printer_flush(
546                 __isl_take isl_printer *p);
547
548 =head2 Creating New Sets and Relations
549
550 C<isl> has functions for creating some standard sets and relations.
551
552 =over
553
554 =item * Empty sets and relations
555
556         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_empty(
557                 __isl_take isl_dim *dim);
558         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_empty(
559                 __isl_take isl_dim *dim);
560         __isl_give isl_set *isl_set_empty(
561                 __isl_take isl_dim *dim);
562         __isl_give isl_map *isl_map_empty(
563                 __isl_take isl_dim *dim);
564
565 =item * Universe sets and relations
566
567         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_universe(
568                 __isl_take isl_dim *dim);
569         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_universe(
570                 __isl_take isl_dim *dim);
571         __isl_give isl_set *isl_set_universe(
572                 __isl_take isl_dim *dim);
573         __isl_give isl_map *isl_map_universe(
574                 __isl_take isl_dim *dim);
575
576 =item * Identity relations
577
578         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_identity(
579                 __isl_take isl_dim *set_dim);
580         __isl_give isl_map *isl_map_identity(
581                 __isl_take isl_dim *set_dim);
582
583 These functions take a dimension specification for a B<set>
584 and return an identity relation between two such sets.
585
586 =item * Lexicographic order
587
588         __isl_give isl_map *isl_map_lex_lt(
589                 __isl_take isl_dim *set_dim);
590         __isl_give isl_map *isl_map_lex_le(
591                 __isl_take isl_dim *set_dim);
592         __isl_give isl_map *isl_map_lex_gt(
593                 __isl_take isl_dim *set_dim);
594         __isl_give isl_map *isl_map_lex_ge(
595                 __isl_take isl_dim *set_dim);
596         __isl_give isl_map *isl_map_lex_lt_first(
597                 __isl_take isl_dim *dim, unsigned n);
598         __isl_give isl_map *isl_map_lex_le_first(
599                 __isl_take isl_dim *dim, unsigned n);
600         __isl_give isl_map *isl_map_lex_gt_first(
601                 __isl_take isl_dim *dim, unsigned n);
602         __isl_give isl_map *isl_map_lex_ge_first(
603                 __isl_take isl_dim *dim, unsigned n);
604
605 The first four functions take a dimension specification for a B<set>
606 and return relations that express that the elements in the domain
607 are lexicographically less
608 (C<isl_map_lex_lt>), less or equal (C<isl_map_lex_le>),
609 greater (C<isl_map_lex_gt>) or greater or equal (C<isl_map_lex_ge>)
610 than the elements in the range.
611 The last four functions take a dimension specification for a map
612 and return relations that express that the first C<n> dimensions
613 in the domain are lexicographically less
614 (C<isl_map_lex_lt_first>), less or equal (C<isl_map_lex_le_first>),
615 greater (C<isl_map_lex_gt_first>) or greater or equal (C<isl_map_lex_ge_first>)
616 than the first C<n> dimensions in the range.
617
618 =back
619
620 A basic set or relation can be converted to a set or relation
621 using the following functions.
622
623         __isl_give isl_set *isl_set_from_basic_set(
624                 __isl_take isl_basic_set *bset);
625         __isl_give isl_map *isl_map_from_basic_map(
626                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
627
628 Sets and relations can be copied and freed again using the following
629 functions.
630
631         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_copy(
632                 __isl_keep isl_basic_set *bset);
633         __isl_give isl_set *isl_set_copy(__isl_keep isl_set *set);
634         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_copy(
635                 __isl_keep isl_basic_map *bmap);
636         __isl_give isl_map *isl_map_copy(__isl_keep isl_map *map);
637         void isl_basic_set_free(__isl_take isl_basic_set *bset);
638         void isl_set_free(__isl_take isl_set *set);
639         void isl_basic_map_free(__isl_take isl_basic_map *bmap);
640         void isl_map_free(__isl_take isl_map *map);
641
642 Other sets and relations can be constructed by starting
643 from a universe set or relation, adding equality and/or
644 inequality constraints and then projecting out the
645 existentially quantified variables, if any.
646 Constraints can be constructed, manipulated and
647 added to basic sets and relations using the following functions.
648
649         #include <isl_constraint.h>
650         __isl_give isl_constraint *isl_equality_alloc(
651                 __isl_take isl_dim *dim);
652         __isl_give isl_constraint *isl_inequality_alloc(
653                 __isl_take isl_dim *dim);
654         void isl_constraint_set_constant(
655                 __isl_keep isl_constraint *constraint, isl_int v);
656         void isl_constraint_set_coefficient(
657                 __isl_keep isl_constraint *constraint,
658                 enum isl_dim_type type, int pos, isl_int v);
659         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_add_constraint(
660                 __isl_take isl_basic_map *bmap,
661                 __isl_take isl_constraint *constraint);
662         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_add_constraint(
663                 __isl_take isl_basic_set *bset,
664                 __isl_take isl_constraint *constraint);
665
666 For example, to create a set containing the even integers
667 between 10 and 42, you would use the following code.
668
669         isl_int v;
670         struct isl_dim *dim;
671         struct isl_constraint *c;
672         struct isl_basic_set *bset;
673
674         isl_int_init(v);
675         dim = isl_dim_set_alloc(ctx, 0, 2);
676         bset = isl_basic_set_universe(isl_dim_copy(dim));
677
678         c = isl_equality_alloc(isl_dim_copy(dim));
679         isl_int_set_si(v, -1);
680         isl_constraint_set_coefficient(c, isl_dim_set, 0, v);
681         isl_int_set_si(v, 2);
682         isl_constraint_set_coefficient(c, isl_dim_set, 1, v);
683         bset = isl_basic_set_add_constraint(bset, c);
684
685         c = isl_inequality_alloc(isl_dim_copy(dim));
686         isl_int_set_si(v, -10);
687         isl_constraint_set_constant(c, v);
688         isl_int_set_si(v, 1);
689         isl_constraint_set_coefficient(c, isl_dim_set, 0, v);
690         bset = isl_basic_set_add_constraint(bset, c);
691
692         c = isl_inequality_alloc(dim);
693         isl_int_set_si(v, 42);
694         isl_constraint_set_constant(c, v);
695         isl_int_set_si(v, -1);
696         isl_constraint_set_coefficient(c, isl_dim_set, 0, v);
697         bset = isl_basic_set_add_constraint(bset, c);
698
699         bset = isl_basic_set_project_out(bset, isl_dim_set, 1, 1);
700
701         isl_int_clear(v);
702
703 Or, alternatively,
704
705         struct isl_basic_set *bset;
706         bset = isl_basic_set_read_from_str(ctx,
707                 "{[i] : exists (a : i = 2a and i >= 10 and i <= 42)}", -1);
708
709 =head2 Inspecting Sets and Relations
710
711 Usually, the user should not have to care about the actual constraints
712 of the sets and maps, but should instead apply the abstract operations
713 explained in the following sections.
714 Occasionally, however, it may be required to inspect the individual
715 coefficients of the constraints.  This section explains how to do so.
716 In these cases, it may also be useful to have C<isl> compute
717 an explicit representation of the existentially quantified variables.
718
719         __isl_give isl_set *isl_set_compute_divs(
720                 __isl_take isl_set *set);
721         __isl_give isl_map *isl_map_compute_divs(
722                 __isl_take isl_map *map);
723
724 This explicit representation defines the existentially quantified
725 variables as integer divisions of the other variables, possibly
726 including earlier existentially quantified variables.
727 An explicitly represented existentially quantified variable therefore
728 has a unique value when the values of the other variables are known.
729 If, furthermore, the same existentials, i.e., existentials
730 with the same explicit representations, should appear in the
731 same order in each of the disjuncts of a set or map, then the user should call
732 either of the following functions.
733
734         __isl_give isl_set *isl_set_align_divs(
735                 __isl_take isl_set *set);
736         __isl_give isl_map *isl_map_align_divs(
737                 __isl_take isl_map *map);
738
739 To iterate over all the basic sets or maps in a set or map, use
740
741         int isl_set_foreach_basic_set(__isl_keep isl_set *set,
742                 int (*fn)(__isl_take isl_basic_set *bset, void *user),
743                 void *user);
744         int isl_map_foreach_basic_map(__isl_keep isl_map *map,
745                 int (*fn)(__isl_take isl_basic_map *bmap, void *user),
746                 void *user);
747
748 The callback function C<fn> should return 0 if successful and
749 -1 if an error occurs.  In the latter case, or if any other error
750 occurs, the above functions will return -1.
751
752 It should be noted that C<isl> does not guarantee that
753 the basic sets or maps passed to C<fn> are disjoint.
754 If this is required, then the user should call one of
755 the following functions first.
756
757         __isl_give isl_set *isl_set_make_disjoint(
758                 __isl_take isl_set *set);
759         __isl_give isl_map *isl_map_make_disjoint(
760                 __isl_take isl_map *map);
761
762 To iterate over the constraints of a basic set or map, use
763
764         #include <isl_constraint.h>
765
766         int isl_basic_map_foreach_constraint(
767                 __isl_keep isl_basic_map *bmap,
768                 int (*fn)(__isl_take isl_constraint *c, void *user),
769                 void *user);
770         void isl_constraint_free(struct isl_constraint *c);
771
772 Again, the callback function C<fn> should return 0 if successful and
773 -1 if an error occurs.  In the latter case, or if any other error
774 occurs, the above functions will return -1.
775 The constraint C<c> represents either an equality or an inequality.
776 Use the following function to find out whether a constraint
777 represents an equality.  If not, it represents an inequality.
778
779         int isl_constraint_is_equality(
780                 __isl_keep isl_constraint *constraint);
781
782 The coefficients of the constraints can be inspected using
783 the following functions.
784
785         void isl_constraint_get_constant(
786                 __isl_keep isl_constraint *constraint, isl_int *v);
787         void isl_constraint_get_coefficient(
788                 __isl_keep isl_constraint *constraint,
789                 enum isl_dim_type type, int pos, isl_int *v);
790
791 The explicit representations of the existentially quantified
792 variables can be inspected using the following functions.
793 Note that the user is only allowed to use these functions
794 if the inspected set or map is the result of a call
795 to C<isl_set_compute_divs> or C<isl_map_compute_divs>.
796
797         __isl_give isl_div *isl_constraint_div(
798                 __isl_keep isl_constraint *constraint, int pos);
799         void isl_div_get_constant(__isl_keep isl_div *div,
800                 isl_int *v);
801         void isl_div_get_denominator(__isl_keep isl_div *div,
802                 isl_int *v);
803         void isl_div_get_coefficient(__isl_keep isl_div *div,
804                 enum isl_dim_type type, int pos, isl_int *v);
805
806 =head2 Properties
807
808 =head3 Unary Properties
809
810 =over
811
812 =item * Emptiness
813
814 The following functions test whether the given set or relation
815 contains any integer points.  The ``fast'' variants do not perform
816 any computations, but simply check if the given set or relation
817 is already known to be empty.
818
819         int isl_basic_set_fast_is_empty(__isl_keep isl_basic_set *bset);
820         int isl_basic_set_is_empty(__isl_keep isl_basic_set *bset);
821         int isl_set_is_empty(__isl_keep isl_set *set);
822         int isl_basic_map_fast_is_empty(__isl_keep isl_basic_map *bmap);
823         int isl_basic_map_is_empty(__isl_keep isl_basic_map *bmap);
824         int isl_map_fast_is_empty(__isl_keep isl_map *map);
825         int isl_map_is_empty(__isl_keep isl_map *map);
826
827 =item * Universality
828
829         int isl_basic_set_is_universe(__isl_keep isl_basic_set *bset);
830         int isl_basic_map_is_universe(__isl_keep isl_basic_map *bmap);
831         int isl_set_fast_is_universe(__isl_keep isl_set *set);
832
833 =item * Single-valuedness
834
835         int isl_map_is_single_valued(__isl_keep isl_map *map);
836
837 =back
838
839 =head3 Binary Properties
840
841 =over
842
843 =item * Equality
844
845         int isl_set_fast_is_equal(__isl_keep isl_set *set1,
846                 __isl_keep isl_set *set2);
847         int isl_set_is_equal(__isl_keep isl_set *set1,
848                 __isl_keep isl_set *set2);
849         int isl_map_is_equal(__isl_keep isl_map *map1,
850                 __isl_keep isl_map *map2);
851         int isl_map_fast_is_equal(__isl_keep isl_map *map1,
852                 __isl_keep isl_map *map2);
853         int isl_basic_map_is_equal(
854                 __isl_keep isl_basic_map *bmap1,
855                 __isl_keep isl_basic_map *bmap2);
856
857 =item * Disjointness
858
859         int isl_set_fast_is_disjoint(__isl_keep isl_set *set1,
860                 __isl_keep isl_set *set2);
861
862 =item * Subset
863
864         int isl_set_is_subset(__isl_keep isl_set *set1,
865                 __isl_keep isl_set *set2);
866         int isl_set_is_strict_subset(
867                 __isl_keep isl_set *set1,
868                 __isl_keep isl_set *set2);
869         int isl_basic_map_is_subset(
870                 __isl_keep isl_basic_map *bmap1,
871                 __isl_keep isl_basic_map *bmap2);
872         int isl_basic_map_is_strict_subset(
873                 __isl_keep isl_basic_map *bmap1,
874                 __isl_keep isl_basic_map *bmap2);
875         int isl_map_is_subset(
876                 __isl_keep isl_map *map1,
877                 __isl_keep isl_map *map2);
878         int isl_map_is_strict_subset(
879                 __isl_keep isl_map *map1,
880                 __isl_keep isl_map *map2);
881
882 =back
883
884 =head2 Unary Operations
885
886 =over
887
888 =item * Complement
889
890         __isl_give isl_set *isl_set_complement(
891                 __isl_take isl_set *set);
892
893 =item * Inverse map
894
895         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_reverse(
896                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
897         __isl_give isl_map *isl_map_reverse(
898                 __isl_take isl_map *map);
899
900 =item * Projection
901
902         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_project_out(
903                 __isl_take isl_basic_set *bset,
904                 enum isl_dim_type type, unsigned first, unsigned n);
905         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_project_out(
906                 __isl_take isl_basic_map *bmap,
907                 enum isl_dim_type type, unsigned first, unsigned n);
908         __isl_give isl_set *isl_set_project_out(__isl_take isl_set *set,
909                 enum isl_dim_type type, unsigned first, unsigned n);
910         __isl_give isl_map *isl_map_project_out(__isl_take isl_map *map,
911                 enum isl_dim_type type, unsigned first, unsigned n);
912         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_map_domain(
913                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
914         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_map_range(
915                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
916         __isl_give isl_set *isl_map_domain(
917                 __isl_take isl_map *bmap);
918         __isl_give isl_set *isl_map_range(
919                 __isl_take isl_map *map);
920
921 =item * Coalescing
922
923 Simplify the representation of a set or relation by trying
924 to combine pairs of basic sets or relations into a single
925 basic set or relation.
926
927         __isl_give isl_set *isl_set_coalesce(__isl_take isl_set *set);
928         __isl_give isl_map *isl_map_coalesce(__isl_take isl_map *map);
929
930 =item * Convex hull
931
932         __isl_give isl_basic_set *isl_set_convex_hull(
933                 __isl_take isl_set *set);
934         __isl_give isl_basic_map *isl_map_convex_hull(
935                 __isl_take isl_map *map);
936
937 If the input set or relation has any existentially quantified
938 variables, then the result of these operations is currently undefined.
939
940 =item * Simple hull
941
942         __isl_give isl_basic_set *isl_set_simple_hull(
943                 __isl_take isl_set *set);
944         __isl_give isl_basic_map *isl_map_simple_hull(
945                 __isl_take isl_map *map);
946
947 These functions compute a single basic set or relation
948 that contains the whole input set or relation.
949 In particular, the output is described by translates
950 of the constraints describing the basic sets or relations in the input.
951
952 =begin latex
953
954 (See \autoref{s:simple hull}.)
955
956 =end latex
957
958 =item * Affine hull
959
960         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_affine_hull(
961                 __isl_take isl_basic_set *bset);
962         __isl_give isl_basic_set *isl_set_affine_hull(
963                 __isl_take isl_set *set);
964         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_affine_hull(
965                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
966         __isl_give isl_basic_map *isl_map_affine_hull(
967                 __isl_take isl_map *map);
968
969 =item * Power
970
971         __isl_give isl_map *isl_map_power(__isl_take isl_map *map,
972                 unsigned param, int *exact);
973
974 Compute a parametric representation for all positive powers I<k> of C<map>.
975 The power I<k> is equated to the parameter at position C<param>.
976 The result may be an overapproximation.  If the result is exact,
977 then C<*exact> is set to C<1>.
978 The current implementation only produces exact results for particular
979 cases of piecewise translations (i.e., piecewise uniform dependences).
980
981 =item * Transitive closure
982
983         __isl_give isl_map *isl_map_transitive_closure(
984                 __isl_take isl_map *map, int *exact);
985
986 Compute the transitive closure of C<map>.
987 The result may be an overapproximation.  If the result is known to be exact,
988 then C<*exact> is set to C<1>.
989 The current implementation only produces exact results for particular
990 cases of piecewise translations (i.e., piecewise uniform dependences).
991
992 =back
993
994 =head2 Binary Operations
995
996 The two arguments of a binary operation not only need to live
997 in the same C<isl_ctx>, they currently also need to have
998 the same (number of) parameters.
999
1000 =head3 Basic Operations
1001
1002 =over
1003
1004 =item * Intersection
1005
1006         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_intersect(
1007                 __isl_take isl_basic_set *bset1,
1008                 __isl_take isl_basic_set *bset2);
1009         __isl_give isl_set *isl_set_intersect(
1010                 __isl_take isl_set *set1,
1011                 __isl_take isl_set *set2);
1012         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_intersect_domain(
1013                 __isl_take isl_basic_map *bmap,
1014                 __isl_take isl_basic_set *bset);
1015         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_intersect_range(
1016                 __isl_take isl_basic_map *bmap,
1017                 __isl_take isl_basic_set *bset);
1018         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_intersect(
1019                 __isl_take isl_basic_map *bmap1,
1020                 __isl_take isl_basic_map *bmap2);
1021         __isl_give isl_map *isl_map_intersect_domain(
1022                 __isl_take isl_map *map,
1023                 __isl_take isl_set *set);
1024         __isl_give isl_map *isl_map_intersect_range(
1025                 __isl_take isl_map *map,
1026                 __isl_take isl_set *set);
1027         __isl_give isl_map *isl_map_intersect(
1028                 __isl_take isl_map *map1,
1029                 __isl_take isl_map *map2);
1030
1031 =item * Union
1032
1033         __isl_give isl_set *isl_basic_set_union(
1034                 __isl_take isl_basic_set *bset1,
1035                 __isl_take isl_basic_set *bset2);
1036         __isl_give isl_map *isl_basic_map_union(
1037                 __isl_take isl_basic_map *bmap1,
1038                 __isl_take isl_basic_map *bmap2);
1039         __isl_give isl_set *isl_set_union(
1040                 __isl_take isl_set *set1,
1041                 __isl_take isl_set *set2);
1042         __isl_give isl_map *isl_map_union(
1043                 __isl_take isl_map *map1,
1044                 __isl_take isl_map *map2);
1045
1046 =item * Set difference
1047
1048         __isl_give isl_set *isl_set_subtract(
1049                 __isl_take isl_set *set1,
1050                 __isl_take isl_set *set2);
1051         __isl_give isl_map *isl_map_subtract(
1052                 __isl_take isl_map *map1,
1053                 __isl_take isl_map *map2);
1054
1055 =item * Application
1056
1057         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_apply(
1058                 __isl_take isl_basic_set *bset,
1059                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1060         __isl_give isl_set *isl_set_apply(
1061                 __isl_take isl_set *set,
1062                 __isl_take isl_map *map);
1063         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_apply_domain(
1064                 __isl_take isl_basic_map *bmap1,
1065                 __isl_take isl_basic_map *bmap2);
1066         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_apply_range(
1067                 __isl_take isl_basic_map *bmap1,
1068                 __isl_take isl_basic_map *bmap2);
1069         __isl_give isl_map *isl_map_apply_domain(
1070                 __isl_take isl_map *map1,
1071                 __isl_take isl_map *map2);
1072         __isl_give isl_map *isl_map_apply_range(
1073                 __isl_take isl_map *map1,
1074                 __isl_take isl_map *map2);
1075
1076 =item * Simplification
1077
1078         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_gist(
1079                 __isl_take isl_basic_set *bset,
1080                 __isl_take isl_basic_set *context);
1081         __isl_give isl_set *isl_set_gist(__isl_take isl_set *set,
1082                 __isl_take isl_set *context);
1083         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_gist(
1084                 __isl_take isl_basic_map *bmap,
1085                 __isl_take isl_basic_map *context);
1086         __isl_give isl_map *isl_map_gist(__isl_take isl_map *map,
1087                 __isl_take isl_map *context);
1088
1089 The gist operation returns a set or relation that has the
1090 same intersection with the context as the input set or relation.
1091 Any implicit equality in the intersection is made explicit in the result,
1092 while all inequalities that are redundant with respect to the intersection
1093 are removed.
1094
1095 =back
1096
1097 =head3 Lexicographic Optimization
1098
1099 Given a (basic) set C<set> (or C<bset>) and a zero-dimensional domain C<dom>,
1100 the following functions
1101 compute a set that contains the lexicographic minimum or maximum
1102 of the elements in C<set> (or C<bset>) for those values of the parameters
1103 that satisfy C<dom>.
1104 If C<empty> is not C<NULL>, then C<*empty> is assigned a set
1105 that contains the parameter values in C<dom> for which C<set> (or C<bset>)
1106 has no elements.
1107 In other words, the union of the parameter values
1108 for which the result is non-empty and of C<*empty>
1109 is equal to C<dom>.
1110
1111         __isl_give isl_set *isl_basic_set_partial_lexmin(
1112                 __isl_take isl_basic_set *bset,
1113                 __isl_take isl_basic_set *dom,
1114                 __isl_give isl_set **empty);
1115         __isl_give isl_set *isl_basic_set_partial_lexmax(
1116                 __isl_take isl_basic_set *bset,
1117                 __isl_take isl_basic_set *dom,
1118                 __isl_give isl_set **empty);
1119         __isl_give isl_set *isl_set_partial_lexmin(
1120                 __isl_take isl_set *set, __isl_take isl_set *dom,
1121                 __isl_give isl_set **empty);
1122         __isl_give isl_set *isl_set_partial_lexmax(
1123                 __isl_take isl_set *set, __isl_take isl_set *dom,
1124                 __isl_give isl_set **empty);
1125
1126 Given a (basic) set C<set> (or C<bset>), the following functions simply
1127 return a set containing the lexicographic minimum or maximum
1128 of the elements in C<set> (or C<bset>).
1129
1130         __isl_give isl_set *isl_basic_set_lexmin(
1131                 __isl_take isl_basic_set *bset);
1132         __isl_give isl_set *isl_basic_set_lexmax(
1133                 __isl_take isl_basic_set *bset);
1134         __isl_give isl_set *isl_set_lexmin(
1135                 __isl_take isl_set *set);
1136         __isl_give isl_set *isl_set_lexmax(
1137                 __isl_take isl_set *set);
1138
1139 Given a (basic) relation C<map> (or C<bmap>) and a domain C<dom>,
1140 the following functions
1141 compute a relation that maps each element of C<dom>
1142 to the single lexicographic minimum or maximum
1143 of the elements that are associated to that same
1144 element in C<map> (or C<bmap>).
1145 If C<empty> is not C<NULL>, then C<*empty> is assigned a set
1146 that contains the elements in C<dom> that do not map
1147 to any elements in C<map> (or C<bmap>).
1148 In other words, the union of the domain of the result and of C<*empty>
1149 is equal to C<dom>.
1150
1151         __isl_give isl_map *isl_basic_map_partial_lexmax(
1152                 __isl_take isl_basic_map *bmap,
1153                 __isl_take isl_basic_set *dom,
1154                 __isl_give isl_set **empty);
1155         __isl_give isl_map *isl_basic_map_partial_lexmin(
1156                 __isl_take isl_basic_map *bmap,
1157                 __isl_take isl_basic_set *dom,
1158                 __isl_give isl_set **empty);
1159         __isl_give isl_map *isl_map_partial_lexmax(
1160                 __isl_take isl_map *map, __isl_take isl_set *dom,
1161                 __isl_give isl_set **empty);
1162         __isl_give isl_map *isl_map_partial_lexmin(
1163                 __isl_take isl_map *map, __isl_take isl_set *dom,
1164                 __isl_give isl_set **empty);
1165
1166 Given a (basic) map C<map> (or C<bmap>), the following functions simply
1167 return a map mapping each element in the domain of
1168 C<map> (or C<bmap>) to the lexicographic minimum or maximum
1169 of all elements associated to that element.
1170
1171         __isl_give isl_map *isl_basic_map_lexmin(
1172                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1173         __isl_give isl_map *isl_basic_map_lexmax(
1174                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1175         __isl_give isl_map *isl_map_lexmin(
1176                 __isl_take isl_map *map);
1177         __isl_give isl_map *isl_map_lexmax(
1178                 __isl_take isl_map *map);
1179
1180 =head2 Points
1181
1182 Points are elements of a set.  They can be used to construct
1183 simple sets (boxes) or they can be used to represent the
1184 individual elements of a set.
1185 The zero point (the origin) can be created using
1186
1187         __isl_give isl_point *isl_point_zero(__isl_take isl_dim *dim);
1188
1189 The coordinates of a point can be inspected, set and changed
1190 using
1191
1192         void isl_point_get_coordinate(__isl_keep isl_point *pnt,
1193                 enum isl_dim_type type, int pos, isl_int *v);
1194         __isl_give isl_point *isl_point_set_coordinate(
1195                 __isl_take isl_point *pnt,
1196                 enum isl_dim_type type, int pos, isl_int v);
1197
1198         __isl_give isl_point *isl_point_add_ui(
1199                 __isl_take isl_point *pnt,
1200                 enum isl_dim_type type, int pos, unsigned val);
1201         __isl_give isl_point *isl_point_sub_ui(
1202                 __isl_take isl_point *pnt,
1203                 enum isl_dim_type type, int pos, unsigned val);
1204
1205 Points can be copied or freed using
1206
1207         __isl_give isl_point *isl_point_copy(
1208                 __isl_keep isl_point *pnt);
1209         void isl_point_free(__isl_take isl_point *pnt);
1210
1211 A singleton set can be created from a point using
1212
1213         __isl_give isl_set *isl_set_from_point(
1214                 __isl_take isl_point *pnt);
1215
1216 and a box can be created from two opposite extremal points using
1217
1218         __isl_give isl_set *isl_set_box_from_points(
1219                 __isl_take isl_point *pnt1,
1220                 __isl_take isl_point *pnt2);
1221
1222 All elements of a B<bounded> set can be enumerated using
1223 the following function.
1224
1225         int isl_set_foreach_point(__isl_keep isl_set *set,
1226                 int (*fn)(__isl_take isl_point *pnt, void *user),
1227                 void *user);
1228
1229 The function C<fn> is called for each integer point in
1230 C<set> with as second argument the last argument of
1231 the C<isl_set_foreach_point> call.  The function C<fn>
1232 should return C<0> on success and C<-1> on failure.
1233 In the latter case, C<isl_set_foreach_point> will stop
1234 enumerating and return C<-1> as well.
1235 If the enumeration is performed successfully and to completion,
1236 then C<isl_set_foreach_point> returns C<0>.
1237
1238 To obtain a single point of a set, use
1239
1240         __isl_give isl_point *isl_set_sample_point(
1241                 __isl_take isl_set *set);
1242
1243 If C<set> does not contain any (integer) points, then the
1244 resulting point will be ``void'', a property that can be
1245 tested using
1246
1247         int isl_point_is_void(__isl_keep isl_point *pnt);
1248
1249 =head2 Piecewise Quasipolynomials
1250
1251 A piecewise quasipolynomial is a particular kind of function that maps
1252 a parametric point to a rational value.
1253 More specifically, a quasipolynomial is a polynomial expression in greatest
1254 integer parts of affine expressions of parameters and variables.
1255 A piecewise quasipolynomial is a subdivision of a given parametric
1256 domain into disjoint cells with a quasipolynomial associated to
1257 each cell.  The value of the piecewise quasipolynomial at a given
1258 point is the value of the quasipolynomial associated to the cell
1259 that contains the point.  Outside of the union of cells,
1260 the value is assumed to be zero.
1261 For example, the piecewise quasipolynomial
1262
1263         [n] -> { [x] -> ((1 + n) - x) : x <= n and x >= 0 }
1264
1265 maps C<x> to C<1 + n - x> for values of C<x> between C<0> and C<n>.
1266 Piecewise quasipolynomials are mainly used by the C<barvinok>
1267 library for representing the number of elements in a parametric set or map.
1268 For example, the piecewise quasipolynomial above represents
1269 the number of point in the map
1270
1271         [n] -> { [x] -> [y] : x,y >= 0 and 0 <= x + y <= n }
1272
1273 =head3 Printing (Piecewise) Quasipolynomials
1274
1275 Quasipolynomials and piecewise quasipolynomials can be printed
1276 using the following functions.
1277
1278         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_qpolynomial(
1279                 __isl_take isl_printer *p,
1280                 __isl_keep isl_qpolynomial *qp);
1281
1282         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_pw_qpolynomial(
1283                 __isl_take isl_printer *p,
1284                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial *pwqp);
1285
1286 The output format of the printer
1287 needs to be set to either C<ISL_FORMAT_ISL> or C<ISL_FORMAT_C>.
1288
1289 =head3 Creating New (Piecewise) Quasipolynomials
1290
1291 Some simple quasipolynomials can be created using the following functions.
1292 More complicated quasipolynomials can be created by applying
1293 operations such as addition and multiplication
1294 on the resulting quasipolynomials
1295
1296         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_zero(
1297                 __isl_take isl_dim *dim);
1298         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_infty(
1299                 __isl_take isl_dim *dim);
1300         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_neginfty(
1301                 __isl_take isl_dim *dim);
1302         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_nan(
1303                 __isl_take isl_dim *dim);
1304         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_rat_cst(
1305                 __isl_take isl_dim *dim,
1306                 const isl_int n, const isl_int d);
1307         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_div(
1308                 __isl_take isl_div *div);
1309         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_var(
1310                 __isl_take isl_dim *dim,
1311                 enum isl_dim_type type, unsigned pos);
1312
1313 The zero piecewise quasipolynomial or a piecewise quasipolynomial
1314 with a single cell can be created using the following functions.
1315 Multiple of these single cell piecewise quasipolynomials can
1316 be combined to create more complicated piecewise quasipolynomials.
1317
1318         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_zero(
1319                 __isl_take isl_dim *dim);
1320         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_alloc(
1321                 __isl_take isl_set *set,
1322                 __isl_take isl_qpolynomial *qp);
1323
1324 Quasipolynomials can be copied and freed again using the following
1325 functions.
1326
1327         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_copy(
1328                 __isl_keep isl_qpolynomial *qp);
1329         void isl_qpolynomial_free(__isl_take isl_qpolynomial *qp);
1330
1331         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_copy(
1332                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial *pwqp);
1333         void isl_pw_qpolynomial_free(
1334                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp);
1335
1336 =head3 Inspecting (Piecewise) Quasipolynomials
1337
1338 To iterate over the cells in a piecewise quasipolynomial,
1339 use either of the following two functions
1340
1341         int isl_pw_qpolynomial_foreach_piece(
1342                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial *pwqp,
1343                 int (*fn)(__isl_take isl_set *set,
1344                           __isl_take isl_qpolynomial *qp,
1345                           void *user), void *user);
1346         int isl_pw_qpolynomial_foreach_lifted_piece(
1347                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial *pwqp,
1348                 int (*fn)(__isl_take isl_set *set,
1349                           __isl_take isl_qpolynomial *qp,
1350                           void *user), void *user);
1351
1352 As usual, the function C<fn> should return C<0> on success
1353 and C<-1> on failure.  The difference between
1354 C<isl_pw_qpolynomial_foreach_piece> and
1355 C<isl_pw_qpolynomial_foreach_lifted_piece> is that
1356 C<isl_pw_qpolynomial_foreach_lifted_piece> will first
1357 compute unique representations for all existentially quantified
1358 variables and then turn these existentially quantified variables
1359 into extra set variables, adapting the associated quasipolynomial
1360 accordingly.  This means that the C<set> passed to C<fn>
1361 will not have any existentially quantified variables, but that
1362 the dimensions of the sets may be different for different
1363 invocations of C<fn>.
1364
1365 To iterate over all terms in a quasipolynomial,
1366 use
1367
1368         int isl_qpolynomial_foreach_term(
1369                 __isl_keep isl_qpolynomial *qp,
1370                 int (*fn)(__isl_take isl_term *term,
1371                           void *user), void *user);
1372
1373 The terms themselves can be inspected and freed using
1374 these functions
1375
1376         unsigned isl_term_dim(__isl_keep isl_term *term,
1377                 enum isl_dim_type type);
1378         void isl_term_get_num(__isl_keep isl_term *term,
1379                 isl_int *n);
1380         void isl_term_get_den(__isl_keep isl_term *term,
1381                 isl_int *d);
1382         int isl_term_get_exp(__isl_keep isl_term *term,
1383                 enum isl_dim_type type, unsigned pos);
1384         __isl_give isl_div *isl_term_get_div(
1385                 __isl_keep isl_term *term, unsigned pos);
1386         void isl_term_free(__isl_take isl_term *term);
1387
1388 Each term is a product of parameters, set variables and
1389 integer divisions.  The function C<isl_term_get_exp>
1390 returns the exponent of a given dimensions in the given term.
1391 The C<isl_int>s in the arguments of C<isl_term_get_num>
1392 and C<isl_term_get_den> need to have been initialized
1393 using C<isl_int_init> before calling these functions.
1394
1395 =head3 Properties of (Piecewise) Quasipolynomials
1396
1397 To check whether a quasipolynomial is actually a constant,
1398 use the following function.
1399
1400         int isl_qpolynomial_is_cst(__isl_keep isl_qpolynomial *qp,
1401                 isl_int *n, isl_int *d);
1402
1403 If C<qp> is a constant and if C<n> and C<d> are not C<NULL>
1404 then the numerator and denominator of the constant
1405 are returned in C<*n> and C<*d>, respectively.
1406
1407 =head3 Operations on (Piecewise) Quasipolynomials
1408
1409         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_neg(
1410                 __isl_take isl_qpolynomial *qp);
1411         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_add(
1412                 __isl_take isl_qpolynomial *qp1,
1413                 __isl_take isl_qpolynomial *qp2);
1414         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_sub(
1415                 __isl_take isl_qpolynomial *qp1,
1416                 __isl_take isl_qpolynomial *qp2);
1417         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_mul(
1418                 __isl_take isl_qpolynomial *qp1,
1419                 __isl_take isl_qpolynomial *qp2);
1420
1421         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_add(
1422                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp1,
1423                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp2);
1424         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_sub(
1425                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp1,
1426                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp2);
1427         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_add_disjoint(
1428                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp1,
1429                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp2);
1430         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_neg(
1431                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp);
1432         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_mul(
1433                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp1,
1434                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp2);
1435
1436         __isl_give isl_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_eval(
1437                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp,
1438                 __isl_take isl_point *pnt);
1439
1440         __isl_give isl_set *isl_pw_qpolynomial_domain(
1441                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp);
1442         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_intersect_domain(
1443                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwpq,
1444                 __isl_take isl_set *set);
1445
1446         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_gist(
1447                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp,
1448                 __isl_take isl_set *context);
1449
1450 The gist operation applies the gist operation to each of
1451 the cells in the domain of the input piecewise quasipolynomial.
1452 In future, the operation will also exploit the context
1453 to simplify the quasipolynomials associated to each cell.
1454
1455 =head2 Dependence Analysis
1456
1457 C<isl> contains specialized functionality for performing
1458 array dataflow analysis.  That is, given a I<sink> access relation
1459 and a collection of possible I<source> access relations,
1460 C<isl> can compute relations that describe
1461 for each iteration of the sink access, which iteration
1462 of which of the source access relations was the last
1463 to access the same data element before the given iteration
1464 of the sink access.
1465 To compute standard flow dependences, the sink should be
1466 a read, while the sources should be writes.
1467 If any of the source accesses are marked as being I<may>
1468 accesses, then there will be a dependence to the last
1469 I<must> access B<and> to any I<may> access that follows
1470 this last I<must> access.
1471 In particular, if I<all> sources are I<may> accesses,
1472 then memory based dependence analysis is performed.
1473 If, on the other hand, all sources are I<must> accesses,
1474 then value based dependence analysis is performed.
1475
1476         #include <isl_flow.h>
1477
1478         __isl_give isl_access_info *isl_access_info_alloc(
1479                 __isl_take isl_map *sink,
1480                 void *sink_user, isl_access_level_before fn,
1481                 int max_source);
1482         __isl_give isl_access_info *isl_access_info_add_source(
1483                 __isl_take isl_access_info *acc,
1484                 __isl_take isl_map *source, int must,
1485                 void *source_user);
1486
1487         __isl_give isl_flow *isl_access_info_compute_flow(
1488                 __isl_take isl_access_info *acc);
1489
1490         int isl_flow_foreach(__isl_keep isl_flow *deps,
1491                 int (*fn)(__isl_take isl_map *dep, int must,
1492                           void *dep_user, void *user),
1493                 void *user);
1494         __isl_give isl_set *isl_flow_get_no_source(
1495                 __isl_keep isl_flow *deps, int must);
1496         void isl_flow_free(__isl_take isl_flow *deps);
1497
1498 The function C<isl_access_info_compute_flow> performs the actual
1499 dependence analysis.  The other functions are used to construct
1500 the input for this function or to read off the output.
1501
1502 The input is collected in an C<isl_access_info>, which can
1503 be created through a call to C<isl_access_info_alloc>.
1504 The arguments to this functions are the sink access relation
1505 C<sink>, a token C<sink_user> used to identify the sink
1506 access to the user, a callback function for specifying the
1507 relative order of source and sink accesses, and the number
1508 of source access relations that will be added.
1509 The callback function has type C<int (*)(void *first, void *second)>.
1510 The function is called with two user supplied tokens identifying
1511 either a source or the sink and it should return the shared nesting
1512 level and the relative order of the two accesses.
1513 In particular, let I<n> be the number of loops shared by
1514 the two accesses.  If C<first> precedes C<second> textually,
1515 then the function should return I<2 * n + 1>; otherwise,
1516 it should return I<2 * n>.
1517 The sources can be added to the C<isl_access_info> by performing
1518 (at most) C<max_source> calls to C<isl_access_info_add_source>.
1519 C<must> indicates whether the source is a I<must> access
1520 or a I<may> access.  Note that a multi-valued access relation
1521 should only be marked I<must> if every iteration in the domain
1522 of the relation accesses I<all> elements in its image.
1523 The C<source_user> token is again used to identify
1524 the source access.  The range of the source access relation
1525 C<source> should have the same dimension as the range
1526 of the sink access relation.
1527
1528 The result of the dependence analysis is collected in an
1529 C<isl_flow>.  There may be elements in the domain of
1530 the sink access for which no preceding source access could be
1531 found or for which all preceding sources are I<may> accesses.
1532 The sets of these elements can be obtained through
1533 calls to C<isl_flow_get_no_source>, the first with C<must> set
1534 and the second with C<must> unset.
1535 In the case of standard flow dependence analysis,
1536 with the sink a read and the sources I<must> writes,
1537 the first set corresponds to the reads from uninitialized
1538 array elements and the second set is empty.
1539 The actual flow dependences can be extracted using
1540 C<isl_flow_foreach>.  This function will call the user-specified
1541 callback function C<fn> for each B<non-empty> dependence between
1542 a source and the sink.  The callback function is called
1543 with four arguments, the actual flow dependence relation
1544 mapping source iterations to sink iterations, a boolean that
1545 indicates whether it is a I<must> or I<may> dependence, a token
1546 identifying the source and an additional C<void *> with value
1547 equal to the third argument of the C<isl_flow_foreach> call.
1548 A dependence is marked I<must> if it originates from a I<must>
1549 source and if it is not followed by any I<may> sources.
1550
1551 After finishing with an C<isl_flow>, the user should call
1552 C<isl_flow_free> to free all associated memory.
1553
1554 =head2 Parametric Vertex Enumeration
1555
1556 The parametric vertex enumeration described in this section
1557 is mainly intended to be used internally and by the C<barvinok>
1558 library.
1559
1560         #include <isl_vertices.h>
1561         __isl_give isl_vertices *isl_basic_set_compute_vertices(
1562                 __isl_keep isl_basic_set *bset);
1563
1564 The function C<isl_basic_set_compute_vertices> performs the
1565 actual computation of the parametric vertices and the chamber
1566 decomposition and store the result in an C<isl_vertices> object.
1567 This information can be queried by either iterating over all
1568 the vertices or iterating over all the chambers or cells
1569 and then iterating over all vertices that are active on the chamber.
1570
1571         int isl_vertices_foreach_vertex(
1572                 __isl_keep isl_vertices *vertices,
1573                 int (*fn)(__isl_take isl_vertex *vertex, void *user),
1574                 void *user);
1575
1576         int isl_vertices_foreach_cell(
1577                 __isl_keep isl_vertices *vertices,
1578                 int (*fn)(__isl_take isl_cell *cell, void *user),
1579                 void *user);
1580         int isl_cell_foreach_vertex(__isl_keep isl_cell *cell,
1581                 int (*fn)(__isl_take isl_vertex *vertex, void *user),
1582                 void *user);
1583
1584 Other operations that can be performed on an C<isl_vertices> object are
1585 the following.
1586
1587         isl_ctx *isl_vertices_get_ctx(
1588                 __isl_keep isl_vertices *vertices);
1589         int isl_vertices_get_n_vertices(
1590                 __isl_keep isl_vertices *vertices);
1591         void isl_vertices_free(__isl_take isl_vertices *vertices);
1592
1593 Vertices can be inspected and destroyed using the following functions.
1594
1595         isl_ctx *isl_vertex_get_ctx(__isl_keep isl_vertex *vertex);
1596         int isl_vertex_get_id(__isl_keep isl_vertex *vertex);
1597         __isl_give isl_basic_set *isl_vertex_get_domain(
1598                 __isl_keep isl_vertex *vertex);
1599         __isl_give isl_basic_set *isl_vertex_get_expr(
1600                 __isl_keep isl_vertex *vertex);
1601         void isl_vertex_free(__isl_take isl_vertex *vertex);
1602
1603 C<isl_vertex_get_expr> returns a singleton parametric set describing
1604 the vertex, while C<isl_vertex_get_domain> returns the activity domain
1605 of the vertex.
1606 Note that C<isl_vertex_get_domain> and C<isl_vertex_get_expr> return
1607 B<rational> basic sets, so they should mainly be used for inspection
1608 and should not be mixed with integer sets.
1609
1610 Chambers can be inspected and destroyed using the following functions.
1611
1612         isl_ctx *isl_cell_get_ctx(__isl_keep isl_cell *cell);
1613         __isl_give isl_basic_set *isl_cell_get_domain(
1614                 __isl_keep isl_cell *cell);
1615         void isl_cell_free(__isl_take isl_cell *cell);
1616
1617 =head1 Applications
1618
1619 Although C<isl> is mainly meant to be used as a library,
1620 it also contains some basic applications that use some
1621 of the functionality of C<isl>.
1622 The input may be specified in either the L<isl format>
1623 or the L<PolyLib format>.
1624
1625 =head2 C<isl_polyhedron_sample>
1626
1627 C<isl_polyhedron_sample> takes a polyhedron as input and prints
1628 an integer element of the polyhedron, if there is any.
1629 The first column in the output is the denominator and is always
1630 equal to 1.  If the polyhedron contains no integer points,
1631 then a vector of length zero is printed.
1632
1633 =head2 C<isl_pip>
1634
1635 C<isl_pip> takes the same input as the C<example> program
1636 from the C<piplib> distribution, i.e., a set of constraints
1637 on the parameters, a line contains only -1 and finally a set
1638 of constraints on a parametric polyhedron.
1639 The coefficients of the parameters appear in the last columns
1640 (but before the final constant column).
1641 The output is the lexicographic minimum of the parametric polyhedron.
1642 As C<isl> currently does not have its own output format, the output
1643 is just a dump of the internal state.
1644
1645 =head2 C<isl_polyhedron_minimize>
1646
1647 C<isl_polyhedron_minimize> computes the minimum of some linear
1648 or affine objective function over the integer points in a polyhedron.
1649 If an affine objective function
1650 is given, then the constant should appear in the last column.
1651
1652 =head2 C<isl_polytope_scan>
1653
1654 Given a polytope, C<isl_polytope_scan> prints
1655 all integer points in the polytope.
1656
1657 =head1 C<isl-polylib>
1658
1659 The C<isl-polylib> library provides the following functions for converting
1660 between C<isl> objects and C<PolyLib> objects.
1661 The library is distributed separately for licensing reasons.
1662
1663         #include <isl_set_polylib.h>
1664         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_new_from_polylib(
1665                 Polyhedron *P, __isl_take isl_dim *dim);
1666         Polyhedron *isl_basic_set_to_polylib(
1667                 __isl_keep isl_basic_set *bset);
1668         __isl_give isl_set *isl_set_new_from_polylib(Polyhedron *D,
1669                 __isl_take isl_dim *dim);
1670         Polyhedron *isl_set_to_polylib(__isl_keep isl_set *set);
1671
1672         #include <isl_map_polylib.h>
1673         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_new_from_polylib(
1674                 Polyhedron *P, __isl_take isl_dim *dim);
1675         __isl_give isl_map *isl_map_new_from_polylib(Polyhedron *D,
1676                 __isl_take isl_dim *dim);
1677         Polyhedron *isl_basic_map_to_polylib(
1678                 __isl_keep isl_basic_map *bmap);
1679         Polyhedron *isl_map_to_polylib(__isl_keep isl_map *map);