6407be9dc2f607c7a9be5d9ed4b967a341c30614
[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 For bug reports, feature requests and questions,
20 visit the the discussion group at
21 L<http://groups.google.com/group/isl-development>.
22
23 =head2 Backward Incompatible Changes
24
25 =head3 Changes since isl-0.02
26
27 =over
28
29 =item * The old printing functions have been deprecated
30 and replaced by C<isl_printer> functions, see L<Input and Output>.
31
32 =item * Most functions related to dependence analysis have acquired
33 an extra C<must> argument.  To obtain the old behavior, this argument
34 should be given the value 1.  See L<Dependence Analysis>.
35
36 =back
37
38 =head3 Changes since isl-0.03
39
40 =over
41
42 =item * The function C<isl_pw_qpolynomial_fold_add> has been
43 renamed to C<isl_pw_qpolynomial_fold_fold>.
44 Similarly, C<isl_union_pw_qpolynomial_fold_add> has been
45 renamed to C<isl_union_pw_qpolynomial_fold_fold>.
46
47 =back
48
49 =head1 Installation
50
51 The source of C<isl> can be obtained either as a tarball
52 or from the git repository.  Both are available from
53 L<http://freshmeat.net/projects/isl/>.
54 The installation process depends on how you obtained
55 the source.
56
57 =head2 Installation from the git repository
58
59 =over
60
61 =item 1 Clone or update the repository
62
63 The first time the source is obtained, you need to clone
64 the repository.
65
66         git clone git://repo.or.cz/isl.git
67
68 To obtain updates, you need to pull in the latest changes
69
70         git pull
71
72 =item 2 Generate C<configure>
73
74         ./autogen.sh
75
76 =back
77
78 After performing the above steps, continue
79 with the L<Common installation instructions>.
80
81 =head2 Common installation instructions
82
83 =over
84
85 =item 1 Obtain C<GMP>
86
87 Building C<isl> requires C<GMP>, including its headers files.
88 Your distribution may not provide these header files by default
89 and you may need to install a package called C<gmp-devel> or something
90 similar.  Alternatively, C<GMP> can be built from
91 source, available from L<http://gmplib.org/>.
92
93 =item 2 Configure
94
95 C<isl> uses the standard C<autoconf> C<configure> script.
96 To run it, just type
97
98         ./configure
99
100 optionally followed by some configure options.
101 A complete list of options can be obtained by running
102
103         ./configure --help
104
105 Below we discuss some of the more common options.
106
107 C<isl> can optionally use C<piplib>, but no
108 C<piplib> functionality is currently used by default.
109 The C<--with-piplib> option can
110 be used to specify which C<piplib>
111 library to use, either an installed version (C<system>),
112 an externally built version (C<build>)
113 or no version (C<no>).  The option C<build> is mostly useful
114 in C<configure> scripts of larger projects that bundle both C<isl>
115 and C<piplib>.
116
117 =over
118
119 =item C<--prefix>
120
121 Installation prefix for C<isl>
122
123 =item C<--with-gmp-prefix>
124
125 Installation prefix for C<GMP> (architecture-independent files).
126
127 =item C<--with-gmp-exec-prefix>
128
129 Installation prefix for C<GMP> (architecture-dependent files).
130
131 =item C<--with-piplib>
132
133 Which copy of C<piplib> to use, either C<no> (default), C<system> or C<build>.
134
135 =item C<--with-piplib-prefix>
136
137 Installation prefix for C<system> C<piplib> (architecture-independent files).
138
139 =item C<--with-piplib-exec-prefix>
140
141 Installation prefix for C<system> C<piplib> (architecture-dependent files).
142
143 =item C<--with-piplib-builddir>
144
145 Location where C<build> C<piplib> was built.
146
147 =back
148
149 =item 3 Compile
150
151         make
152
153 =item 4 Install (optional)
154
155         make install
156
157 =back
158
159 =head1 Library
160
161 =head2 Initialization
162
163 All manipulations of integer sets and relations occur within
164 the context of an C<isl_ctx>.
165 A given C<isl_ctx> can only be used within a single thread.
166 All arguments of a function are required to have been allocated
167 within the same context.
168 There are currently no functions available for moving an object
169 from one C<isl_ctx> to another C<isl_ctx>.  This means that
170 there is currently no way of safely moving an object from one
171 thread to another, unless the whole C<isl_ctx> is moved.
172
173 An C<isl_ctx> can be allocated using C<isl_ctx_alloc> and
174 freed using C<isl_ctx_free>.
175 All objects allocated within an C<isl_ctx> should be freed
176 before the C<isl_ctx> itself is freed.
177
178         isl_ctx *isl_ctx_alloc();
179         void isl_ctx_free(isl_ctx *ctx);
180
181 =head2 Integers
182
183 All operations on integers, mainly the coefficients
184 of the constraints describing the sets and relations,
185 are performed in exact integer arithmetic using C<GMP>.
186 However, to allow future versions of C<isl> to optionally
187 support fixed integer arithmetic, all calls to C<GMP>
188 are wrapped inside C<isl> specific macros.
189 The basic type is C<isl_int> and the following operations
190 are available on this type.
191 The meanings of these operations are essentially the same
192 as their C<GMP> C<mpz_> counterparts.
193 As always with C<GMP> types, C<isl_int>s need to be
194 initialized with C<isl_int_init> before they can be used
195 and they need to be released with C<isl_int_clear>
196 after the last use.
197
198 =over
199
200 =item isl_int_init(i)
201
202 =item isl_int_clear(i)
203
204 =item isl_int_set(r,i)
205
206 =item isl_int_set_si(r,i)
207
208 =item isl_int_abs(r,i)
209
210 =item isl_int_neg(r,i)
211
212 =item isl_int_swap(i,j)
213
214 =item isl_int_swap_or_set(i,j)
215
216 =item isl_int_add_ui(r,i,j)
217
218 =item isl_int_sub_ui(r,i,j)
219
220 =item isl_int_add(r,i,j)
221
222 =item isl_int_sub(r,i,j)
223
224 =item isl_int_mul(r,i,j)
225
226 =item isl_int_mul_ui(r,i,j)
227
228 =item isl_int_addmul(r,i,j)
229
230 =item isl_int_submul(r,i,j)
231
232 =item isl_int_gcd(r,i,j)
233
234 =item isl_int_lcm(r,i,j)
235
236 =item isl_int_divexact(r,i,j)
237
238 =item isl_int_cdiv_q(r,i,j)
239
240 =item isl_int_fdiv_q(r,i,j)
241
242 =item isl_int_fdiv_r(r,i,j)
243
244 =item isl_int_fdiv_q_ui(r,i,j)
245
246 =item isl_int_read(r,s)
247
248 =item isl_int_print(out,i,width)
249
250 =item isl_int_sgn(i)
251
252 =item isl_int_cmp(i,j)
253
254 =item isl_int_cmp_si(i,si)
255
256 =item isl_int_eq(i,j)
257
258 =item isl_int_ne(i,j)
259
260 =item isl_int_lt(i,j)
261
262 =item isl_int_le(i,j)
263
264 =item isl_int_gt(i,j)
265
266 =item isl_int_ge(i,j)
267
268 =item isl_int_abs_eq(i,j)
269
270 =item isl_int_abs_ne(i,j)
271
272 =item isl_int_abs_lt(i,j)
273
274 =item isl_int_abs_gt(i,j)
275
276 =item isl_int_abs_ge(i,j)
277
278 =item isl_int_is_zero(i)
279
280 =item isl_int_is_one(i)
281
282 =item isl_int_is_negone(i)
283
284 =item isl_int_is_pos(i)
285
286 =item isl_int_is_neg(i)
287
288 =item isl_int_is_nonpos(i)
289
290 =item isl_int_is_nonneg(i)
291
292 =item isl_int_is_divisible_by(i,j)
293
294 =back
295
296 =head2 Sets and Relations
297
298 C<isl> uses six types of objects for representing sets and relations,
299 C<isl_basic_set>, C<isl_basic_map>, C<isl_set>, C<isl_map>,
300 C<isl_union_set> and C<isl_union_map>.
301 C<isl_basic_set> and C<isl_basic_map> represent sets and relations that
302 can be described as a conjunction of affine constraints, while
303 C<isl_set> and C<isl_map> represent unions of
304 C<isl_basic_set>s and C<isl_basic_map>s, respectively.
305 However, all C<isl_basic_set>s or C<isl_basic_map>s in the union need
306 to have the same dimension.  C<isl_union_set>s and C<isl_union_map>s
307 represent unions of C<isl_set>s or C<isl_map>s of I<different> dimensions,
308 where dimensions with different space names
309 (see L<Dimension Specifications>) are considered different as well.
310 The difference between sets and relations (maps) is that sets have
311 one set of variables, while relations have two sets of variables,
312 input variables and output variables.
313
314 =head2 Memory Management
315
316 Since a high-level operation on sets and/or relations usually involves
317 several substeps and since the user is usually not interested in
318 the intermediate results, most functions that return a new object
319 will also release all the objects passed as arguments.
320 If the user still wants to use one or more of these arguments
321 after the function call, she should pass along a copy of the
322 object rather than the object itself.
323 The user is then responsible for make sure that the original
324 object gets used somewhere else or is explicitly freed.
325
326 The arguments and return values of all documents functions are
327 annotated to make clear which arguments are released and which
328 arguments are preserved.  In particular, the following annotations
329 are used
330
331 =over
332
333 =item C<__isl_give>
334
335 C<__isl_give> means that a new object is returned.
336 The user should make sure that the returned pointer is
337 used exactly once as a value for an C<__isl_take> argument.
338 In between, it can be used as a value for as many
339 C<__isl_keep> arguments as the user likes.
340 There is one exception, and that is the case where the
341 pointer returned is C<NULL>.  Is this case, the user
342 is free to use it as an C<__isl_take> argument or not.
343
344 =item C<__isl_take>
345
346 C<__isl_take> means that the object the argument points to
347 is taken over by the function and may no longer be used
348 by the user as an argument to any other function.
349 The pointer value must be one returned by a function
350 returning an C<__isl_give> pointer.
351 If the user passes in a C<NULL> value, then this will
352 be treated as an error in the sense that the function will
353 not perform its usual operation.  However, it will still
354 make sure that all the the other C<__isl_take> arguments
355 are released.
356
357 =item C<__isl_keep>
358
359 C<__isl_keep> means that the function will only use the object
360 temporarily.  After the function has finished, the user
361 can still use it as an argument to other functions.
362 A C<NULL> value will be treated in the same way as
363 a C<NULL> value for an C<__isl_take> argument.
364
365 =back
366
367 =head2 Dimension Specifications
368
369 Whenever a new set or relation is created from scratch,
370 its dimension needs to be specified using an C<isl_dim>.
371
372         #include <isl_dim.h>
373         __isl_give isl_dim *isl_dim_alloc(isl_ctx *ctx,
374                 unsigned nparam, unsigned n_in, unsigned n_out);
375         __isl_give isl_dim *isl_dim_set_alloc(isl_ctx *ctx,
376                 unsigned nparam, unsigned dim);
377         __isl_give isl_dim *isl_dim_copy(__isl_keep isl_dim *dim);
378         void isl_dim_free(__isl_take isl_dim *dim);
379         unsigned isl_dim_size(__isl_keep isl_dim *dim,
380                 enum isl_dim_type type);
381
382 The dimension specification used for creating a set
383 needs to be created using C<isl_dim_set_alloc>, while
384 that for creating a relation
385 needs to be created using C<isl_dim_alloc>.
386 C<isl_dim_size> can be used
387 to find out the number of dimensions of each type in
388 a dimension specification, where type may be
389 C<isl_dim_param>, C<isl_dim_in> (only for relations),
390 C<isl_dim_out> (only for relations), C<isl_dim_set>
391 (only for sets) or C<isl_dim_all>.
392
393 It is often useful to create objects that live in the
394 same space as some other object.  This can be accomplished
395 by creating the new objects
396 (see L<Creating New Sets and Relations> or
397 L<Creating New (Piecewise) Quasipolynomials>) based on the dimension
398 specification of the original object.
399
400         #include <isl_set.h>
401         __isl_give isl_dim *isl_basic_set_get_dim(
402                 __isl_keep isl_basic_set *bset);
403         __isl_give isl_dim *isl_set_get_dim(__isl_keep isl_set *set);
404
405         #include <isl_union_set.h>
406         __isl_give isl_dim *isl_union_set_get_dim(
407                 __isl_keep isl_union_set *uset);
408
409         #include <isl_map.h>
410         __isl_give isl_dim *isl_basic_map_get_dim(
411                 __isl_keep isl_basic_map *bmap);
412         __isl_give isl_dim *isl_map_get_dim(__isl_keep isl_map *map);
413
414         #include <isl_union_map.h>
415         __isl_give isl_dim *isl_union_map_get_dim(
416                 __isl_keep isl_union_map *umap);
417
418         #include <isl_polynomial.h>
419         __isl_give isl_dim *isl_qpolynomial_get_dim(
420                 __isl_keep isl_qpolynomial *qp);
421         __isl_give isl_dim *isl_pw_qpolynomial_get_dim(
422                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial *pwqp);
423         __isl_give isl_dim *isl_union_pw_qpolynomial_get_dim(
424                 __isl_keep isl_union_pw_qpolynomial *upwqp);
425         __isl_give isl_dim *isl_union_pw_qpolynomial_fold_get_dim(
426                 __isl_keep isl_union_pw_qpolynomial_fold *upwf);
427
428 The names of the individual dimensions may be set or read off
429 using the following functions.
430
431         #include <isl_dim.h>
432         __isl_give isl_dim *isl_dim_set_name(__isl_take isl_dim *dim,
433                                  enum isl_dim_type type, unsigned pos,
434                                  __isl_keep const char *name);
435         __isl_keep const char *isl_dim_get_name(__isl_keep isl_dim *dim,
436                                  enum isl_dim_type type, unsigned pos);
437
438 Note that C<isl_dim_get_name> returns a pointer to some internal
439 data structure, so the result can only be used while the
440 corresponding C<isl_dim> is alive.
441 Also note that every function that operates on two sets or relations
442 requires that both arguments have the same parameters.  This also
443 means that if one of the arguments has named parameters, then the
444 other needs to have named parameters too and the names need to match.
445 Pairs of C<isl_union_set> and/or C<isl_union_map> arguments may
446 have different parameters (as long as they are named), in which case
447 the result will have as parameters the union of the parameters of
448 the arguments.
449
450 The names of entire spaces may be set or read off
451 using the following functions.
452
453         #include <isl_dim.h>
454         __isl_give isl_dim *isl_dim_set_tuple_name(
455                 __isl_take isl_dim *dim,
456                 enum isl_dim_type type, const char *s);
457         const char *isl_dim_get_tuple_name(__isl_keep isl_dim *dim,
458                 enum isl_dim_type type);
459
460 The C<dim> argument needs to be one of C<isl_dim_in>, C<isl_dim_out>
461 or C<isl_dim_set>.  As with C<isl_dim_get_name>,
462 the C<isl_dim_get_tuple_name> function returns a pointer to some internal
463 data structure.
464 Binary operations require the corresponding spaces of their arguments
465 to have the same name.
466
467 Spaces can be nested.  In particular, the domain of a set or
468 the domain or range of a relation can be a nested relation.
469 The following functions can be used to construct and deconstruct
470 such nested dimension specifications.
471
472         #include <isl_dim.h>
473         int isl_dim_is_wrapping(__isl_keep isl_dim *dim);
474         __isl_give isl_dim *isl_dim_wrap(__isl_take isl_dim *dim);
475         __isl_give isl_dim *isl_dim_unwrap(__isl_take isl_dim *dim);
476
477 The input to C<isl_dim_is_wrapping> and C<isl_dim_unwrap> should
478 be the dimension specification of a set, while that of
479 C<isl_dim_wrap> should be the dimension specification of a relation.
480 Conversely, the output of C<isl_dim_unwrap> is the dimension specification
481 of a relation, while that of C<isl_dim_wrap> is the dimension specification
482 of a set.
483
484 =head2 Input and Output
485
486 C<isl> supports its own input/output format, which is similar
487 to the C<Omega> format, but also supports the C<PolyLib> format
488 in some cases.
489
490 =head3 C<isl> format
491
492 The C<isl> format is similar to that of C<Omega>, but has a different
493 syntax for describing the parameters and allows for the definition
494 of an existentially quantified variable as the integer division
495 of an affine expression.
496 For example, the set of integers C<i> between C<0> and C<n>
497 such that C<i % 10 <= 6> can be described as
498
499         [n] -> { [i] : exists (a = [i/10] : 0 <= i and i <= n and
500                                 i - 10 a <= 6) }
501
502 A set or relation can have several disjuncts, separated
503 by the keyword C<or>.  Each disjunct is either a conjunction
504 of constraints or a projection (C<exists>) of a conjunction
505 of constraints.  The constraints are separated by the keyword
506 C<and>.
507
508 =head3 C<PolyLib> format
509
510 If the represented set is a union, then the first line
511 contains a single number representing the number of disjuncts.
512 Otherwise, a line containing the number C<1> is optional.
513
514 Each disjunct is represented by a matrix of constraints.
515 The first line contains two numbers representing
516 the number of rows and columns,
517 where the number of rows is equal to the number of constraints
518 and the number of columns is equal to two plus the number of variables.
519 The following lines contain the actual rows of the constraint matrix.
520 In each row, the first column indicates whether the constraint
521 is an equality (C<0>) or inequality (C<1>).  The final column
522 corresponds to the constant term.
523
524 If the set is parametric, then the coefficients of the parameters
525 appear in the last columns before the constant column.
526 The coefficients of any existentially quantified variables appear
527 between those of the set variables and those of the parameters.
528
529 =head3 Input
530
531         #include <isl_set.h>
532         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_read_from_file(
533                 isl_ctx *ctx, FILE *input, int nparam);
534         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_read_from_str(
535                 isl_ctx *ctx, const char *str, int nparam);
536         __isl_give isl_set *isl_set_read_from_file(isl_ctx *ctx,
537                 FILE *input, int nparam);
538         __isl_give isl_set *isl_set_read_from_str(isl_ctx *ctx,
539                 const char *str, int nparam);
540
541         #include <isl_map.h>
542         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_read_from_file(
543                 isl_ctx *ctx, FILE *input, int nparam);
544         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_read_from_str(
545                 isl_ctx *ctx, const char *str, int nparam);
546         __isl_give isl_map *isl_map_read_from_file(
547                 struct isl_ctx *ctx, FILE *input, int nparam);
548         __isl_give isl_map *isl_map_read_from_str(isl_ctx *ctx,
549                 const char *str, int nparam);
550
551 The input format is autodetected and may be either the C<PolyLib> format
552 or the C<isl> format.
553 C<nparam> specifies how many of the final columns in
554 the C<PolyLib> format correspond to parameters.
555 If input is given in the C<isl> format, then the number
556 of parameters needs to be equal to C<nparam>.
557 If C<nparam> is negative, then any number of parameters
558 is accepted in the C<isl> format and zero parameters
559 are assumed in the C<PolyLib> format.
560
561 =head3 Output
562
563 Before anything can be printed, an C<isl_printer> needs to
564 be created.
565
566         __isl_give isl_printer *isl_printer_to_file(isl_ctx *ctx,
567                 FILE *file);
568         __isl_give isl_printer *isl_printer_to_str(isl_ctx *ctx);
569         void isl_printer_free(__isl_take isl_printer *printer);
570         __isl_give char *isl_printer_get_str(
571                 __isl_keep isl_printer *printer);
572
573 The behavior of the printer can be modified in various ways
574
575         __isl_give isl_printer *isl_printer_set_output_format(
576                 __isl_take isl_printer *p, int output_format);
577         __isl_give isl_printer *isl_printer_set_indent(
578                 __isl_take isl_printer *p, int indent);
579         __isl_give isl_printer *isl_printer_set_prefix(
580                 __isl_take isl_printer *p, const char *prefix);
581         __isl_give isl_printer *isl_printer_set_suffix(
582                 __isl_take isl_printer *p, const char *suffix);
583
584 The C<output_format> may be either C<ISL_FORMAT_ISL>, C<ISL_FORMAT_OMEGA>
585 or C<ISL_FORMAT_POLYLIB> and defaults to C<ISL_FORMAT_ISL>.
586 Each line in the output is indented by C<indent> spaces
587 (default: 0), prefixed by C<prefix> and suffixed by C<suffix>.
588 In the C<PolyLib> format output,
589 the coefficients of the existentially quantified variables
590 appear between those of the set variables and those
591 of the parameters.
592
593 To actually print something, use
594
595         #include <isl_set.h>
596         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_basic_set(
597                 __isl_take isl_printer *printer,
598                 __isl_keep isl_basic_set *bset);
599         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_set(
600                 __isl_take isl_printer *printer,
601                 __isl_keep isl_set *set);
602
603         #include <isl_map.h>
604         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_basic_map(
605                 __isl_take isl_printer *printer,
606                 __isl_keep isl_basic_map *bmap);
607         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_map(
608                 __isl_take isl_printer *printer,
609                 __isl_keep isl_map *map);
610
611         #include <isl_union_set.h>
612         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_union_set(
613                 __isl_take isl_printer *p,
614                 __isl_keep isl_union_set *uset);
615
616         #include <isl_union_map.h>
617         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_union_map(
618                 __isl_take isl_printer *p,
619                 __isl_keep isl_union_map *umap);
620
621 When called on a file printer, the following function flushes
622 the file.  When called on a string printer, the buffer is cleared.
623
624         __isl_give isl_printer *isl_printer_flush(
625                 __isl_take isl_printer *p);
626
627 =head2 Creating New Sets and Relations
628
629 C<isl> has functions for creating some standard sets and relations.
630
631 =over
632
633 =item * Empty sets and relations
634
635         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_empty(
636                 __isl_take isl_dim *dim);
637         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_empty(
638                 __isl_take isl_dim *dim);
639         __isl_give isl_set *isl_set_empty(
640                 __isl_take isl_dim *dim);
641         __isl_give isl_map *isl_map_empty(
642                 __isl_take isl_dim *dim);
643         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_empty(
644                 __isl_take isl_dim *dim);
645         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_empty(
646                 __isl_take isl_dim *dim);
647
648 For C<isl_union_set>s and C<isl_union_map>s, the dimensions specification
649 is only used to specify the parameters.
650
651 =item * Universe sets and relations
652
653         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_universe(
654                 __isl_take isl_dim *dim);
655         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_universe(
656                 __isl_take isl_dim *dim);
657         __isl_give isl_set *isl_set_universe(
658                 __isl_take isl_dim *dim);
659         __isl_give isl_map *isl_map_universe(
660                 __isl_take isl_dim *dim);
661
662 =item * Identity relations
663
664         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_identity(
665                 __isl_take isl_dim *set_dim);
666         __isl_give isl_map *isl_map_identity(
667                 __isl_take isl_dim *set_dim);
668
669 These functions take a dimension specification for a B<set>
670 and return an identity relation between two such sets.
671
672 =item * Lexicographic order
673
674         __isl_give isl_map *isl_map_lex_lt(
675                 __isl_take isl_dim *set_dim);
676         __isl_give isl_map *isl_map_lex_le(
677                 __isl_take isl_dim *set_dim);
678         __isl_give isl_map *isl_map_lex_gt(
679                 __isl_take isl_dim *set_dim);
680         __isl_give isl_map *isl_map_lex_ge(
681                 __isl_take isl_dim *set_dim);
682         __isl_give isl_map *isl_map_lex_lt_first(
683                 __isl_take isl_dim *dim, unsigned n);
684         __isl_give isl_map *isl_map_lex_le_first(
685                 __isl_take isl_dim *dim, unsigned n);
686         __isl_give isl_map *isl_map_lex_gt_first(
687                 __isl_take isl_dim *dim, unsigned n);
688         __isl_give isl_map *isl_map_lex_ge_first(
689                 __isl_take isl_dim *dim, unsigned n);
690
691 The first four functions take a dimension specification for a B<set>
692 and return relations that express that the elements in the domain
693 are lexicographically less
694 (C<isl_map_lex_lt>), less or equal (C<isl_map_lex_le>),
695 greater (C<isl_map_lex_gt>) or greater or equal (C<isl_map_lex_ge>)
696 than the elements in the range.
697 The last four functions take a dimension specification for a map
698 and return relations that express that the first C<n> dimensions
699 in the domain are lexicographically less
700 (C<isl_map_lex_lt_first>), less or equal (C<isl_map_lex_le_first>),
701 greater (C<isl_map_lex_gt_first>) or greater or equal (C<isl_map_lex_ge_first>)
702 than the first C<n> dimensions in the range.
703
704 =back
705
706 A basic set or relation can be converted to a set or relation
707 using the following functions.
708
709         __isl_give isl_set *isl_set_from_basic_set(
710                 __isl_take isl_basic_set *bset);
711         __isl_give isl_map *isl_map_from_basic_map(
712                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
713
714 Sets and relations can be converted to union sets and relations
715 using the following functions.
716
717         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_from_map(
718                 __isl_take isl_map *map);
719         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_from_set(
720                 __isl_take isl_set *set);
721
722 Sets and relations can be copied and freed again using the following
723 functions.
724
725         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_copy(
726                 __isl_keep isl_basic_set *bset);
727         __isl_give isl_set *isl_set_copy(__isl_keep isl_set *set);
728         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_copy(
729                 __isl_keep isl_union_set *uset);
730         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_copy(
731                 __isl_keep isl_basic_map *bmap);
732         __isl_give isl_map *isl_map_copy(__isl_keep isl_map *map);
733         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_copy(
734                 __isl_keep isl_union_map *umap);
735         void isl_basic_set_free(__isl_take isl_basic_set *bset);
736         void isl_set_free(__isl_take isl_set *set);
737         void isl_union_set_free(__isl_take isl_union_set *uset);
738         void isl_basic_map_free(__isl_take isl_basic_map *bmap);
739         void isl_map_free(__isl_take isl_map *map);
740         void isl_union_map_free(__isl_take isl_union_map *umap);
741
742 Other sets and relations can be constructed by starting
743 from a universe set or relation, adding equality and/or
744 inequality constraints and then projecting out the
745 existentially quantified variables, if any.
746 Constraints can be constructed, manipulated and
747 added to basic sets and relations using the following functions.
748
749         #include <isl_constraint.h>
750         __isl_give isl_constraint *isl_equality_alloc(
751                 __isl_take isl_dim *dim);
752         __isl_give isl_constraint *isl_inequality_alloc(
753                 __isl_take isl_dim *dim);
754         void isl_constraint_set_constant(
755                 __isl_keep isl_constraint *constraint, isl_int v);
756         void isl_constraint_set_coefficient(
757                 __isl_keep isl_constraint *constraint,
758                 enum isl_dim_type type, int pos, isl_int v);
759         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_add_constraint(
760                 __isl_take isl_basic_map *bmap,
761                 __isl_take isl_constraint *constraint);
762         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_add_constraint(
763                 __isl_take isl_basic_set *bset,
764                 __isl_take isl_constraint *constraint);
765
766 For example, to create a set containing the even integers
767 between 10 and 42, you would use the following code.
768
769         isl_int v;
770         struct isl_dim *dim;
771         struct isl_constraint *c;
772         struct isl_basic_set *bset;
773
774         isl_int_init(v);
775         dim = isl_dim_set_alloc(ctx, 0, 2);
776         bset = isl_basic_set_universe(isl_dim_copy(dim));
777
778         c = isl_equality_alloc(isl_dim_copy(dim));
779         isl_int_set_si(v, -1);
780         isl_constraint_set_coefficient(c, isl_dim_set, 0, v);
781         isl_int_set_si(v, 2);
782         isl_constraint_set_coefficient(c, isl_dim_set, 1, v);
783         bset = isl_basic_set_add_constraint(bset, c);
784
785         c = isl_inequality_alloc(isl_dim_copy(dim));
786         isl_int_set_si(v, -10);
787         isl_constraint_set_constant(c, v);
788         isl_int_set_si(v, 1);
789         isl_constraint_set_coefficient(c, isl_dim_set, 0, v);
790         bset = isl_basic_set_add_constraint(bset, c);
791
792         c = isl_inequality_alloc(dim);
793         isl_int_set_si(v, 42);
794         isl_constraint_set_constant(c, v);
795         isl_int_set_si(v, -1);
796         isl_constraint_set_coefficient(c, isl_dim_set, 0, v);
797         bset = isl_basic_set_add_constraint(bset, c);
798
799         bset = isl_basic_set_project_out(bset, isl_dim_set, 1, 1);
800
801         isl_int_clear(v);
802
803 Or, alternatively,
804
805         struct isl_basic_set *bset;
806         bset = isl_basic_set_read_from_str(ctx,
807                 "{[i] : exists (a : i = 2a and i >= 10 and i <= 42)}", -1);
808
809 =head2 Inspecting Sets and Relations
810
811 Usually, the user should not have to care about the actual constraints
812 of the sets and maps, but should instead apply the abstract operations
813 explained in the following sections.
814 Occasionally, however, it may be required to inspect the individual
815 coefficients of the constraints.  This section explains how to do so.
816 In these cases, it may also be useful to have C<isl> compute
817 an explicit representation of the existentially quantified variables.
818
819         __isl_give isl_set *isl_set_compute_divs(
820                 __isl_take isl_set *set);
821         __isl_give isl_map *isl_map_compute_divs(
822                 __isl_take isl_map *map);
823         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_compute_divs(
824                 __isl_take isl_union_set *uset);
825         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_compute_divs(
826                 __isl_take isl_union_map *umap);
827
828 This explicit representation defines the existentially quantified
829 variables as integer divisions of the other variables, possibly
830 including earlier existentially quantified variables.
831 An explicitly represented existentially quantified variable therefore
832 has a unique value when the values of the other variables are known.
833 If, furthermore, the same existentials, i.e., existentials
834 with the same explicit representations, should appear in the
835 same order in each of the disjuncts of a set or map, then the user should call
836 either of the following functions.
837
838         __isl_give isl_set *isl_set_align_divs(
839                 __isl_take isl_set *set);
840         __isl_give isl_map *isl_map_align_divs(
841                 __isl_take isl_map *map);
842
843 To iterate over all the sets or maps in a union set or map, use
844
845         int isl_union_set_foreach_set(__isl_keep isl_union_set *uset,
846                 int (*fn)(__isl_take isl_set *set, void *user),
847                 void *user);
848         int isl_union_map_foreach_map(__isl_keep isl_union_map *umap,
849                 int (*fn)(__isl_take isl_map *map, void *user),
850                 void *user);
851
852 To iterate over all the basic sets or maps in a set or map, use
853
854         int isl_set_foreach_basic_set(__isl_keep isl_set *set,
855                 int (*fn)(__isl_take isl_basic_set *bset, void *user),
856                 void *user);
857         int isl_map_foreach_basic_map(__isl_keep isl_map *map,
858                 int (*fn)(__isl_take isl_basic_map *bmap, void *user),
859                 void *user);
860
861 The callback function C<fn> should return 0 if successful and
862 -1 if an error occurs.  In the latter case, or if any other error
863 occurs, the above functions will return -1.
864
865 It should be noted that C<isl> does not guarantee that
866 the basic sets or maps passed to C<fn> are disjoint.
867 If this is required, then the user should call one of
868 the following functions first.
869
870         __isl_give isl_set *isl_set_make_disjoint(
871                 __isl_take isl_set *set);
872         __isl_give isl_map *isl_map_make_disjoint(
873                 __isl_take isl_map *map);
874
875 To iterate over the constraints of a basic set or map, use
876
877         #include <isl_constraint.h>
878
879         int isl_basic_map_foreach_constraint(
880                 __isl_keep isl_basic_map *bmap,
881                 int (*fn)(__isl_take isl_constraint *c, void *user),
882                 void *user);
883         void isl_constraint_free(struct isl_constraint *c);
884
885 Again, the callback function C<fn> should return 0 if successful and
886 -1 if an error occurs.  In the latter case, or if any other error
887 occurs, the above functions will return -1.
888 The constraint C<c> represents either an equality or an inequality.
889 Use the following function to find out whether a constraint
890 represents an equality.  If not, it represents an inequality.
891
892         int isl_constraint_is_equality(
893                 __isl_keep isl_constraint *constraint);
894
895 The coefficients of the constraints can be inspected using
896 the following functions.
897
898         void isl_constraint_get_constant(
899                 __isl_keep isl_constraint *constraint, isl_int *v);
900         void isl_constraint_get_coefficient(
901                 __isl_keep isl_constraint *constraint,
902                 enum isl_dim_type type, int pos, isl_int *v);
903
904 The explicit representations of the existentially quantified
905 variables can be inspected using the following functions.
906 Note that the user is only allowed to use these functions
907 if the inspected set or map is the result of a call
908 to C<isl_set_compute_divs> or C<isl_map_compute_divs>.
909
910         __isl_give isl_div *isl_constraint_div(
911                 __isl_keep isl_constraint *constraint, int pos);
912         void isl_div_get_constant(__isl_keep isl_div *div,
913                 isl_int *v);
914         void isl_div_get_denominator(__isl_keep isl_div *div,
915                 isl_int *v);
916         void isl_div_get_coefficient(__isl_keep isl_div *div,
917                 enum isl_dim_type type, int pos, isl_int *v);
918
919 To obtain the constraints of a basic map in matrix
920 form, use the following functions.
921
922         __isl_give isl_mat *isl_basic_map_equalities_matrix(
923                         __isl_keep isl_basic_map *bmap,
924                         enum isl_dim_type c1,
925                         enum isl_dim_type c2, enum isl_dim_type c3,
926                         enum isl_dim_type c4, enum isl_dim_type c5);
927         __isl_give isl_mat *isl_basic_map_inequalities_matrix(
928                         __isl_keep isl_basic_map *bmap,
929                         enum isl_dim_type c1,
930                         enum isl_dim_type c2, enum isl_dim_type c3,
931                         enum isl_dim_type c4, enum isl_dim_type c5);
932
933 The C<isl_dim_type> arguments dictate the order in which
934 different kinds of variables appear in the resulting matrix
935 and should be a permutation of C<isl_dim_cst>, C<isl_dim_param>,
936 C<isl_dim_in>, C<isl_dim_out> and C<isl_dim_div>.
937
938 =head2 Properties
939
940 =head3 Unary Properties
941
942 =over
943
944 =item * Emptiness
945
946 The following functions test whether the given set or relation
947 contains any integer points.  The ``fast'' variants do not perform
948 any computations, but simply check if the given set or relation
949 is already known to be empty.
950
951         int isl_basic_set_fast_is_empty(__isl_keep isl_basic_set *bset);
952         int isl_basic_set_is_empty(__isl_keep isl_basic_set *bset);
953         int isl_set_is_empty(__isl_keep isl_set *set);
954         int isl_union_set_is_empty(__isl_keep isl_union_set *uset);
955         int isl_basic_map_fast_is_empty(__isl_keep isl_basic_map *bmap);
956         int isl_basic_map_is_empty(__isl_keep isl_basic_map *bmap);
957         int isl_map_fast_is_empty(__isl_keep isl_map *map);
958         int isl_map_is_empty(__isl_keep isl_map *map);
959         int isl_union_map_is_empty(__isl_keep isl_union_map *umap);
960
961 =item * Universality
962
963         int isl_basic_set_is_universe(__isl_keep isl_basic_set *bset);
964         int isl_basic_map_is_universe(__isl_keep isl_basic_map *bmap);
965         int isl_set_fast_is_universe(__isl_keep isl_set *set);
966
967 =item * Single-valuedness
968
969         int isl_map_is_single_valued(__isl_keep isl_map *map);
970
971 =item * Bijectivity
972
973         int isl_map_is_bijective(__isl_keep isl_map *map);
974
975 =item * Wrapping
976
977 The followning functions check whether the domain of the given
978 (basic) set is a wrapped relation.
979
980         int isl_basic_set_is_wrapping(
981                 __isl_keep isl_basic_set *bset);
982         int isl_set_is_wrapping(__isl_keep isl_set *set);
983
984 =back
985
986 =head3 Binary Properties
987
988 =over
989
990 =item * Equality
991
992         int isl_set_fast_is_equal(__isl_keep isl_set *set1,
993                 __isl_keep isl_set *set2);
994         int isl_set_is_equal(__isl_keep isl_set *set1,
995                 __isl_keep isl_set *set2);
996         int isl_basic_map_is_equal(
997                 __isl_keep isl_basic_map *bmap1,
998                 __isl_keep isl_basic_map *bmap2);
999         int isl_map_is_equal(__isl_keep isl_map *map1,
1000                 __isl_keep isl_map *map2);
1001         int isl_map_fast_is_equal(__isl_keep isl_map *map1,
1002                 __isl_keep isl_map *map2);
1003         int isl_union_map_is_equal(
1004                 __isl_keep isl_union_map *umap1,
1005                 __isl_keep isl_union_map *umap2);
1006
1007 =item * Disjointness
1008
1009         int isl_set_fast_is_disjoint(__isl_keep isl_set *set1,
1010                 __isl_keep isl_set *set2);
1011
1012 =item * Subset
1013
1014         int isl_set_is_subset(__isl_keep isl_set *set1,
1015                 __isl_keep isl_set *set2);
1016         int isl_set_is_strict_subset(
1017                 __isl_keep isl_set *set1,
1018                 __isl_keep isl_set *set2);
1019         int isl_basic_map_is_subset(
1020                 __isl_keep isl_basic_map *bmap1,
1021                 __isl_keep isl_basic_map *bmap2);
1022         int isl_basic_map_is_strict_subset(
1023                 __isl_keep isl_basic_map *bmap1,
1024                 __isl_keep isl_basic_map *bmap2);
1025         int isl_map_is_subset(
1026                 __isl_keep isl_map *map1,
1027                 __isl_keep isl_map *map2);
1028         int isl_map_is_strict_subset(
1029                 __isl_keep isl_map *map1,
1030                 __isl_keep isl_map *map2);
1031         int isl_union_map_is_subset(
1032                 __isl_keep isl_union_map *umap1,
1033                 __isl_keep isl_union_map *umap2);
1034         int isl_union_map_is_strict_subset(
1035                 __isl_keep isl_union_map *umap1,
1036                 __isl_keep isl_union_map *umap2);
1037
1038 =back
1039
1040 =head2 Unary Operations
1041
1042 =over
1043
1044 =item * Complement
1045
1046         __isl_give isl_set *isl_set_complement(
1047                 __isl_take isl_set *set);
1048
1049 =item * Inverse map
1050
1051         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_reverse(
1052                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1053         __isl_give isl_map *isl_map_reverse(
1054                 __isl_take isl_map *map);
1055         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_reverse(
1056                 __isl_take isl_union_map *umap);
1057
1058 =item * Projection
1059
1060         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_project_out(
1061                 __isl_take isl_basic_set *bset,
1062                 enum isl_dim_type type, unsigned first, unsigned n);
1063         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_project_out(
1064                 __isl_take isl_basic_map *bmap,
1065                 enum isl_dim_type type, unsigned first, unsigned n);
1066         __isl_give isl_set *isl_set_project_out(__isl_take isl_set *set,
1067                 enum isl_dim_type type, unsigned first, unsigned n);
1068         __isl_give isl_map *isl_map_project_out(__isl_take isl_map *map,
1069                 enum isl_dim_type type, unsigned first, unsigned n);
1070         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_map_domain(
1071                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1072         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_map_range(
1073                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1074         __isl_give isl_set *isl_map_domain(
1075                 __isl_take isl_map *bmap);
1076         __isl_give isl_set *isl_map_range(
1077                 __isl_take isl_map *map);
1078         __isl_give isl_union_set *isl_union_map_domain(
1079                 __isl_take isl_union_map *umap);
1080         __isl_give isl_union_set *isl_union_map_range(
1081                 __isl_take isl_union_map *umap);
1082
1083 =item * Deltas
1084
1085         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_map_deltas(
1086                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1087         __isl_give isl_set *isl_map_deltas(__isl_take isl_map *map);
1088         __isl_give isl_union_set *isl_union_map_deltas(
1089                 __isl_take isl_union_map *umap);
1090
1091 These functions return a (basic) set containing the differences
1092 between image elements and corresponding domain elements in the input.
1093
1094 =item * Coalescing
1095
1096 Simplify the representation of a set or relation by trying
1097 to combine pairs of basic sets or relations into a single
1098 basic set or relation.
1099
1100         __isl_give isl_set *isl_set_coalesce(__isl_take isl_set *set);
1101         __isl_give isl_map *isl_map_coalesce(__isl_take isl_map *map);
1102         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_coalesce(
1103                 __isl_take isl_union_set *uset);
1104         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_coalesce(
1105                 __isl_take isl_union_map *umap);
1106
1107 =item * Convex hull
1108
1109         __isl_give isl_basic_set *isl_set_convex_hull(
1110                 __isl_take isl_set *set);
1111         __isl_give isl_basic_map *isl_map_convex_hull(
1112                 __isl_take isl_map *map);
1113
1114 If the input set or relation has any existentially quantified
1115 variables, then the result of these operations is currently undefined.
1116
1117 =item * Simple hull
1118
1119         __isl_give isl_basic_set *isl_set_simple_hull(
1120                 __isl_take isl_set *set);
1121         __isl_give isl_basic_map *isl_map_simple_hull(
1122                 __isl_take isl_map *map);
1123
1124 These functions compute a single basic set or relation
1125 that contains the whole input set or relation.
1126 In particular, the output is described by translates
1127 of the constraints describing the basic sets or relations in the input.
1128
1129 =begin latex
1130
1131 (See \autoref{s:simple hull}.)
1132
1133 =end latex
1134
1135 =item * Affine hull
1136
1137         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_affine_hull(
1138                 __isl_take isl_basic_set *bset);
1139         __isl_give isl_basic_set *isl_set_affine_hull(
1140                 __isl_take isl_set *set);
1141         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_affine_hull(
1142                 __isl_take isl_union_set *uset);
1143         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_affine_hull(
1144                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1145         __isl_give isl_basic_map *isl_map_affine_hull(
1146                 __isl_take isl_map *map);
1147         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_affine_hull(
1148                 __isl_take isl_union_map *umap);
1149
1150 In case of union sets and relations, the affine hull is computed
1151 per space.
1152
1153 =item * Power
1154
1155         __isl_give isl_map *isl_map_power(__isl_take isl_map *map,
1156                 unsigned param, int *exact);
1157
1158 Compute a parametric representation for all positive powers I<k> of C<map>.
1159 The power I<k> is equated to the parameter at position C<param>.
1160 The result may be an overapproximation.  If the result is exact,
1161 then C<*exact> is set to C<1>.
1162 The current implementation only produces exact results for particular
1163 cases of piecewise translations (i.e., piecewise uniform dependences).
1164
1165 =item * Transitive closure
1166
1167         __isl_give isl_map *isl_map_transitive_closure(
1168                 __isl_take isl_map *map, int *exact);
1169         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_transitive_closure(
1170                 __isl_take isl_union_map *umap, int *exact);
1171
1172 Compute the transitive closure of C<map>.
1173 The result may be an overapproximation.  If the result is known to be exact,
1174 then C<*exact> is set to C<1>.
1175 The current implementation only produces exact results for particular
1176 cases of piecewise translations (i.e., piecewise uniform dependences).
1177
1178 =item * Reaching path lengths
1179
1180         __isl_give isl_map *isl_map_reaching_path_lengths(
1181                 __isl_take isl_map *map, int *exact);
1182
1183 Compute a relation that maps each element in the range of C<map>
1184 to the lengths of all paths composed of edges in C<map> that
1185 end up in the given element.
1186 The result may be an overapproximation.  If the result is known to be exact,
1187 then C<*exact> is set to C<1>.
1188 To compute the I<maximal> path length, the resulting relation
1189 should be postprocessed by C<isl_map_lexmax>.
1190 In particular, if the input relation is a dependence relation
1191 (mapping sources to sinks), then the maximal path length corresponds
1192 to the free schedule.
1193 Note, however, that C<isl_map_lexmax> expects the maximum to be
1194 finite, so if the path lengths are unbounded (possibly due to
1195 the overapproximation), then you will get an error message.
1196
1197 =item * Wrapping
1198
1199         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_map_wrap(
1200                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1201         __isl_give isl_set *isl_map_wrap(
1202                 __isl_take isl_map *map);
1203         __isl_give isl_union_set *isl_union_map_wrap(
1204                 __isl_take isl_union_map *umap);
1205         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_set_unwrap(
1206                 __isl_take isl_basic_set *bset);
1207         __isl_give isl_map *isl_set_unwrap(
1208                 __isl_take isl_set *set);
1209         __isl_give isl_union_map *isl_union_set_unwrap(
1210                 __isl_take isl_union_set *uset);
1211
1212 =back
1213
1214 =head2 Binary Operations
1215
1216 The two arguments of a binary operation not only need to live
1217 in the same C<isl_ctx>, they currently also need to have
1218 the same (number of) parameters.
1219
1220 =head3 Basic Operations
1221
1222 =over
1223
1224 =item * Intersection
1225
1226         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_intersect(
1227                 __isl_take isl_basic_set *bset1,
1228                 __isl_take isl_basic_set *bset2);
1229         __isl_give isl_set *isl_set_intersect(
1230                 __isl_take isl_set *set1,
1231                 __isl_take isl_set *set2);
1232         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_intersect(
1233                 __isl_take isl_union_set *uset1,
1234                 __isl_take isl_union_set *uset2);
1235         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_intersect_domain(
1236                 __isl_take isl_basic_map *bmap,
1237                 __isl_take isl_basic_set *bset);
1238         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_intersect_range(
1239                 __isl_take isl_basic_map *bmap,
1240                 __isl_take isl_basic_set *bset);
1241         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_intersect(
1242                 __isl_take isl_basic_map *bmap1,
1243                 __isl_take isl_basic_map *bmap2);
1244         __isl_give isl_map *isl_map_intersect_domain(
1245                 __isl_take isl_map *map,
1246                 __isl_take isl_set *set);
1247         __isl_give isl_map *isl_map_intersect_range(
1248                 __isl_take isl_map *map,
1249                 __isl_take isl_set *set);
1250         __isl_give isl_map *isl_map_intersect(
1251                 __isl_take isl_map *map1,
1252                 __isl_take isl_map *map2);
1253         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_intersect_domain(
1254                 __isl_take isl_union_map *umap,
1255                 __isl_take isl_union_set *uset);
1256         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_intersect(
1257                 __isl_take isl_union_map *umap1,
1258                 __isl_take isl_union_map *umap2);
1259
1260 =item * Union
1261
1262         __isl_give isl_set *isl_basic_set_union(
1263                 __isl_take isl_basic_set *bset1,
1264                 __isl_take isl_basic_set *bset2);
1265         __isl_give isl_map *isl_basic_map_union(
1266                 __isl_take isl_basic_map *bmap1,
1267                 __isl_take isl_basic_map *bmap2);
1268         __isl_give isl_set *isl_set_union(
1269                 __isl_take isl_set *set1,
1270                 __isl_take isl_set *set2);
1271         __isl_give isl_map *isl_map_union(
1272                 __isl_take isl_map *map1,
1273                 __isl_take isl_map *map2);
1274         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_union(
1275                 __isl_take isl_union_set *uset1,
1276                 __isl_take isl_union_set *uset2);
1277         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_union(
1278                 __isl_take isl_union_map *umap1,
1279                 __isl_take isl_union_map *umap2);
1280
1281 =item * Set difference
1282
1283         __isl_give isl_set *isl_set_subtract(
1284                 __isl_take isl_set *set1,
1285                 __isl_take isl_set *set2);
1286         __isl_give isl_map *isl_map_subtract(
1287                 __isl_take isl_map *map1,
1288                 __isl_take isl_map *map2);
1289         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_subtract(
1290                 __isl_take isl_union_set *uset1,
1291                 __isl_take isl_union_set *uset2);
1292         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_subtract(
1293                 __isl_take isl_union_map *umap1,
1294                 __isl_take isl_union_map *umap2);
1295
1296 =item * Application
1297
1298         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_apply(
1299                 __isl_take isl_basic_set *bset,
1300                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1301         __isl_give isl_set *isl_set_apply(
1302                 __isl_take isl_set *set,
1303                 __isl_take isl_map *map);
1304         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_apply(
1305                 __isl_take isl_union_set *uset,
1306                 __isl_take isl_union_map *umap);
1307         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_apply_domain(
1308                 __isl_take isl_basic_map *bmap1,
1309                 __isl_take isl_basic_map *bmap2);
1310         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_apply_range(
1311                 __isl_take isl_basic_map *bmap1,
1312                 __isl_take isl_basic_map *bmap2);
1313         __isl_give isl_map *isl_map_apply_domain(
1314                 __isl_take isl_map *map1,
1315                 __isl_take isl_map *map2);
1316         __isl_give isl_map *isl_map_apply_range(
1317                 __isl_take isl_map *map1,
1318                 __isl_take isl_map *map2);
1319         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_apply_range(
1320                 __isl_take isl_union_map *umap1,
1321                 __isl_take isl_union_map *umap2);
1322
1323 =item * Simplification
1324
1325         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_gist(
1326                 __isl_take isl_basic_set *bset,
1327                 __isl_take isl_basic_set *context);
1328         __isl_give isl_set *isl_set_gist(__isl_take isl_set *set,
1329                 __isl_take isl_set *context);
1330         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_gist(
1331                 __isl_take isl_union_set *uset,
1332                 __isl_take isl_union_set *context);
1333         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_gist(
1334                 __isl_take isl_basic_map *bmap,
1335                 __isl_take isl_basic_map *context);
1336         __isl_give isl_map *isl_map_gist(__isl_take isl_map *map,
1337                 __isl_take isl_map *context);
1338         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_gist(
1339                 __isl_take isl_union_map *umap,
1340                 __isl_take isl_union_map *context);
1341
1342 The gist operation returns a set or relation that has the
1343 same intersection with the context as the input set or relation.
1344 Any implicit equality in the intersection is made explicit in the result,
1345 while all inequalities that are redundant with respect to the intersection
1346 are removed.
1347 In case of union sets and relations, the gist operation is performed
1348 per space.
1349
1350 =back
1351
1352 =head3 Lexicographic Optimization
1353
1354 Given a (basic) set C<set> (or C<bset>) and a zero-dimensional domain C<dom>,
1355 the following functions
1356 compute a set that contains the lexicographic minimum or maximum
1357 of the elements in C<set> (or C<bset>) for those values of the parameters
1358 that satisfy C<dom>.
1359 If C<empty> is not C<NULL>, then C<*empty> is assigned a set
1360 that contains the parameter values in C<dom> for which C<set> (or C<bset>)
1361 has no elements.
1362 In other words, the union of the parameter values
1363 for which the result is non-empty and of C<*empty>
1364 is equal to C<dom>.
1365
1366         __isl_give isl_set *isl_basic_set_partial_lexmin(
1367                 __isl_take isl_basic_set *bset,
1368                 __isl_take isl_basic_set *dom,
1369                 __isl_give isl_set **empty);
1370         __isl_give isl_set *isl_basic_set_partial_lexmax(
1371                 __isl_take isl_basic_set *bset,
1372                 __isl_take isl_basic_set *dom,
1373                 __isl_give isl_set **empty);
1374         __isl_give isl_set *isl_set_partial_lexmin(
1375                 __isl_take isl_set *set, __isl_take isl_set *dom,
1376                 __isl_give isl_set **empty);
1377         __isl_give isl_set *isl_set_partial_lexmax(
1378                 __isl_take isl_set *set, __isl_take isl_set *dom,
1379                 __isl_give isl_set **empty);
1380
1381 Given a (basic) set C<set> (or C<bset>), the following functions simply
1382 return a set containing the lexicographic minimum or maximum
1383 of the elements in C<set> (or C<bset>).
1384 In case of union sets, the optimum is computed per space.
1385
1386         __isl_give isl_set *isl_basic_set_lexmin(
1387                 __isl_take isl_basic_set *bset);
1388         __isl_give isl_set *isl_basic_set_lexmax(
1389                 __isl_take isl_basic_set *bset);
1390         __isl_give isl_set *isl_set_lexmin(
1391                 __isl_take isl_set *set);
1392         __isl_give isl_set *isl_set_lexmax(
1393                 __isl_take isl_set *set);
1394         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_lexmin(
1395                 __isl_take isl_union_set *uset);
1396         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_lexmax(
1397                 __isl_take isl_union_set *uset);
1398
1399 Given a (basic) relation C<map> (or C<bmap>) and a domain C<dom>,
1400 the following functions
1401 compute a relation that maps each element of C<dom>
1402 to the single lexicographic minimum or maximum
1403 of the elements that are associated to that same
1404 element in C<map> (or C<bmap>).
1405 If C<empty> is not C<NULL>, then C<*empty> is assigned a set
1406 that contains the elements in C<dom> that do not map
1407 to any elements in C<map> (or C<bmap>).
1408 In other words, the union of the domain of the result and of C<*empty>
1409 is equal to C<dom>.
1410
1411         __isl_give isl_map *isl_basic_map_partial_lexmax(
1412                 __isl_take isl_basic_map *bmap,
1413                 __isl_take isl_basic_set *dom,
1414                 __isl_give isl_set **empty);
1415         __isl_give isl_map *isl_basic_map_partial_lexmin(
1416                 __isl_take isl_basic_map *bmap,
1417                 __isl_take isl_basic_set *dom,
1418                 __isl_give isl_set **empty);
1419         __isl_give isl_map *isl_map_partial_lexmax(
1420                 __isl_take isl_map *map, __isl_take isl_set *dom,
1421                 __isl_give isl_set **empty);
1422         __isl_give isl_map *isl_map_partial_lexmin(
1423                 __isl_take isl_map *map, __isl_take isl_set *dom,
1424                 __isl_give isl_set **empty);
1425
1426 Given a (basic) map C<map> (or C<bmap>), the following functions simply
1427 return a map mapping each element in the domain of
1428 C<map> (or C<bmap>) to the lexicographic minimum or maximum
1429 of all elements associated to that element.
1430 In case of union relations, the optimum is computed per space.
1431
1432         __isl_give isl_map *isl_basic_map_lexmin(
1433                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1434         __isl_give isl_map *isl_basic_map_lexmax(
1435                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1436         __isl_give isl_map *isl_map_lexmin(
1437                 __isl_take isl_map *map);
1438         __isl_give isl_map *isl_map_lexmax(
1439                 __isl_take isl_map *map);
1440         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_lexmin(
1441                 __isl_take isl_union_map *umap);
1442         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_lexmax(
1443                 __isl_take isl_union_map *umap);
1444
1445 =head2 Matrices
1446
1447 Matrices can be created, copied and freed using the following functions.
1448
1449         #include <isl_mat.h>
1450         __isl_give isl_mat *isl_mat_alloc(struct isl_ctx *ctx,
1451                 unsigned n_row, unsigned n_col);
1452         __isl_give isl_mat *isl_mat_copy(__isl_keep isl_mat *mat);
1453         void isl_mat_free(__isl_take isl_mat *mat);
1454
1455 Note that the elements of a newly created matrix may have arbitrary values.
1456 The elements can be changed and inspected using the following functions.
1457
1458         int isl_mat_rows(__isl_keep isl_mat *mat);
1459         int isl_mat_cols(__isl_keep isl_mat *mat);
1460         int isl_mat_get_element(__isl_keep isl_mat *mat,
1461                 int row, int col, isl_int *v);
1462         __isl_give isl_mat *isl_mat_set_element(__isl_take isl_mat *mat,
1463                 int row, int col, isl_int v);
1464
1465 C<isl_mat_get_element> will return a negative value if anything went wrong.
1466 In that case, the value of C<*v> is undefined.
1467
1468 The following function can be used to compute the (right) inverse
1469 of a matrix, i.e., a matrix such that the product of the original
1470 and the inverse (in that order) is a multiple of the identity matrix.
1471 The input matrix is assumed to be of full row-rank.
1472
1473         __isl_give isl_mat *isl_mat_right_inverse(__isl_take isl_mat *mat);
1474
1475 The following function can be used to compute the (right) kernel
1476 (or null space) of a matrix, i.e., a matrix such that the product of
1477 the original and the kernel (in that order) is the zero matrix.
1478
1479         __isl_give isl_mat *isl_mat_right_kernel(__isl_take isl_mat *mat);
1480
1481 =head2 Points
1482
1483 Points are elements of a set.  They can be used to construct
1484 simple sets (boxes) or they can be used to represent the
1485 individual elements of a set.
1486 The zero point (the origin) can be created using
1487
1488         __isl_give isl_point *isl_point_zero(__isl_take isl_dim *dim);
1489
1490 The coordinates of a point can be inspected, set and changed
1491 using
1492
1493         void isl_point_get_coordinate(__isl_keep isl_point *pnt,
1494                 enum isl_dim_type type, int pos, isl_int *v);
1495         __isl_give isl_point *isl_point_set_coordinate(
1496                 __isl_take isl_point *pnt,
1497                 enum isl_dim_type type, int pos, isl_int v);
1498
1499         __isl_give isl_point *isl_point_add_ui(
1500                 __isl_take isl_point *pnt,
1501                 enum isl_dim_type type, int pos, unsigned val);
1502         __isl_give isl_point *isl_point_sub_ui(
1503                 __isl_take isl_point *pnt,
1504                 enum isl_dim_type type, int pos, unsigned val);
1505
1506 Points can be copied or freed using
1507
1508         __isl_give isl_point *isl_point_copy(
1509                 __isl_keep isl_point *pnt);
1510         void isl_point_free(__isl_take isl_point *pnt);
1511
1512 A singleton set can be created from a point using
1513
1514         __isl_give isl_set *isl_set_from_point(
1515                 __isl_take isl_point *pnt);
1516
1517 and a box can be created from two opposite extremal points using
1518
1519         __isl_give isl_set *isl_set_box_from_points(
1520                 __isl_take isl_point *pnt1,
1521                 __isl_take isl_point *pnt2);
1522
1523 All elements of a B<bounded> (union) set can be enumerated using
1524 the following functions.
1525
1526         int isl_set_foreach_point(__isl_keep isl_set *set,
1527                 int (*fn)(__isl_take isl_point *pnt, void *user),
1528                 void *user);
1529         int isl_union_set_foreach_point(__isl_keep isl_union_set *uset,
1530                 int (*fn)(__isl_take isl_point *pnt, void *user),
1531                 void *user);
1532
1533 The function C<fn> is called for each integer point in
1534 C<set> with as second argument the last argument of
1535 the C<isl_set_foreach_point> call.  The function C<fn>
1536 should return C<0> on success and C<-1> on failure.
1537 In the latter case, C<isl_set_foreach_point> will stop
1538 enumerating and return C<-1> as well.
1539 If the enumeration is performed successfully and to completion,
1540 then C<isl_set_foreach_point> returns C<0>.
1541
1542 To obtain a single point of a set, use
1543
1544         __isl_give isl_point *isl_set_sample_point(
1545                 __isl_take isl_set *set);
1546
1547 If C<set> does not contain any (integer) points, then the
1548 resulting point will be ``void'', a property that can be
1549 tested using
1550
1551         int isl_point_is_void(__isl_keep isl_point *pnt);
1552
1553 =head2 Piecewise Quasipolynomials
1554
1555 A piecewise quasipolynomial is a particular kind of function that maps
1556 a parametric point to a rational value.
1557 More specifically, a quasipolynomial is a polynomial expression in greatest
1558 integer parts of affine expressions of parameters and variables.
1559 A piecewise quasipolynomial is a subdivision of a given parametric
1560 domain into disjoint cells with a quasipolynomial associated to
1561 each cell.  The value of the piecewise quasipolynomial at a given
1562 point is the value of the quasipolynomial associated to the cell
1563 that contains the point.  Outside of the union of cells,
1564 the value is assumed to be zero.
1565 For example, the piecewise quasipolynomial
1566
1567         [n] -> { [x] -> ((1 + n) - x) : x <= n and x >= 0 }
1568
1569 maps C<x> to C<1 + n - x> for values of C<x> between C<0> and C<n>.
1570 A given piecewise quasipolynomial has a fixed domain dimension.
1571 Union piecewise quasipolynomials are used to contain piecewise quasipolynomials
1572 defined over different domains.
1573 Piecewise quasipolynomials are mainly used by the C<barvinok>
1574 library for representing the number of elements in a parametric set or map.
1575 For example, the piecewise quasipolynomial above represents
1576 the number of points in the map
1577
1578         [n] -> { [x] -> [y] : x,y >= 0 and 0 <= x + y <= n }
1579
1580 =head3 Printing (Piecewise) Quasipolynomials
1581
1582 Quasipolynomials and piecewise quasipolynomials can be printed
1583 using the following functions.
1584
1585         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_qpolynomial(
1586                 __isl_take isl_printer *p,
1587                 __isl_keep isl_qpolynomial *qp);
1588
1589         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_pw_qpolynomial(
1590                 __isl_take isl_printer *p,
1591                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial *pwqp);
1592
1593         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_union_pw_qpolynomial(
1594                 __isl_take isl_printer *p,
1595                 __isl_keep isl_union_pw_qpolynomial *upwqp);
1596
1597 The output format of the printer
1598 needs to be set to either C<ISL_FORMAT_ISL> or C<ISL_FORMAT_C>.
1599 For C<isl_printer_print_union_pw_qpolynomial>, only C<ISL_FORMAT_ISL>
1600 is supported.
1601
1602 =head3 Creating New (Piecewise) Quasipolynomials
1603
1604 Some simple quasipolynomials can be created using the following functions.
1605 More complicated quasipolynomials can be created by applying
1606 operations such as addition and multiplication
1607 on the resulting quasipolynomials
1608
1609         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_zero(
1610                 __isl_take isl_dim *dim);
1611         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_one(
1612                 __isl_take isl_dim *dim);
1613         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_infty(
1614                 __isl_take isl_dim *dim);
1615         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_neginfty(
1616                 __isl_take isl_dim *dim);
1617         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_nan(
1618                 __isl_take isl_dim *dim);
1619         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_rat_cst(
1620                 __isl_take isl_dim *dim,
1621                 const isl_int n, const isl_int d);
1622         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_div(
1623                 __isl_take isl_div *div);
1624         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_var(
1625                 __isl_take isl_dim *dim,
1626                 enum isl_dim_type type, unsigned pos);
1627
1628 The zero piecewise quasipolynomial or a piecewise quasipolynomial
1629 with a single cell can be created using the following functions.
1630 Multiple of these single cell piecewise quasipolynomials can
1631 be combined to create more complicated piecewise quasipolynomials.
1632
1633         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_zero(
1634                 __isl_take isl_dim *dim);
1635         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_alloc(
1636                 __isl_take isl_set *set,
1637                 __isl_take isl_qpolynomial *qp);
1638
1639         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial *isl_union_pw_qpolynomial_zero(
1640                 __isl_take isl_dim *dim);
1641         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial *isl_union_pw_qpolynomial_from_pw_qpolynomial(
1642                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp);
1643         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial *isl_union_pw_qpolynomial_add_pw_qpolynomial(
1644                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp,
1645                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp);
1646
1647 Quasipolynomials can be copied and freed again using the following
1648 functions.
1649
1650         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_copy(
1651                 __isl_keep isl_qpolynomial *qp);
1652         void isl_qpolynomial_free(__isl_take isl_qpolynomial *qp);
1653
1654         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_copy(
1655                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial *pwqp);
1656         void isl_pw_qpolynomial_free(
1657                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp);
1658
1659         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial *isl_union_pw_qpolynomial_copy(
1660                 __isl_keep isl_union_pw_qpolynomial *upwqp);
1661         void isl_union_pw_qpolynomial_free(
1662                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp);
1663
1664 =head3 Inspecting (Piecewise) Quasipolynomials
1665
1666 To iterate over all piecewise quasipolynomials in a union
1667 piecewise quasipolynomial, use the following function
1668
1669         int isl_union_pw_qpolynomial_foreach_pw_qpolynomial(
1670                 __isl_keep isl_union_pw_qpolynomial *upwqp,
1671                 int (*fn)(__isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp, void *user),
1672                 void *user);
1673
1674 To iterate over the cells in a piecewise quasipolynomial,
1675 use either of the following two functions
1676
1677         int isl_pw_qpolynomial_foreach_piece(
1678                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial *pwqp,
1679                 int (*fn)(__isl_take isl_set *set,
1680                           __isl_take isl_qpolynomial *qp,
1681                           void *user), void *user);
1682         int isl_pw_qpolynomial_foreach_lifted_piece(
1683                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial *pwqp,
1684                 int (*fn)(__isl_take isl_set *set,
1685                           __isl_take isl_qpolynomial *qp,
1686                           void *user), void *user);
1687
1688 As usual, the function C<fn> should return C<0> on success
1689 and C<-1> on failure.  The difference between
1690 C<isl_pw_qpolynomial_foreach_piece> and
1691 C<isl_pw_qpolynomial_foreach_lifted_piece> is that
1692 C<isl_pw_qpolynomial_foreach_lifted_piece> will first
1693 compute unique representations for all existentially quantified
1694 variables and then turn these existentially quantified variables
1695 into extra set variables, adapting the associated quasipolynomial
1696 accordingly.  This means that the C<set> passed to C<fn>
1697 will not have any existentially quantified variables, but that
1698 the dimensions of the sets may be different for different
1699 invocations of C<fn>.
1700
1701 To iterate over all terms in a quasipolynomial,
1702 use
1703
1704         int isl_qpolynomial_foreach_term(
1705                 __isl_keep isl_qpolynomial *qp,
1706                 int (*fn)(__isl_take isl_term *term,
1707                           void *user), void *user);
1708
1709 The terms themselves can be inspected and freed using
1710 these functions
1711
1712         unsigned isl_term_dim(__isl_keep isl_term *term,
1713                 enum isl_dim_type type);
1714         void isl_term_get_num(__isl_keep isl_term *term,
1715                 isl_int *n);
1716         void isl_term_get_den(__isl_keep isl_term *term,
1717                 isl_int *d);
1718         int isl_term_get_exp(__isl_keep isl_term *term,
1719                 enum isl_dim_type type, unsigned pos);
1720         __isl_give isl_div *isl_term_get_div(
1721                 __isl_keep isl_term *term, unsigned pos);
1722         void isl_term_free(__isl_take isl_term *term);
1723
1724 Each term is a product of parameters, set variables and
1725 integer divisions.  The function C<isl_term_get_exp>
1726 returns the exponent of a given dimensions in the given term.
1727 The C<isl_int>s in the arguments of C<isl_term_get_num>
1728 and C<isl_term_get_den> need to have been initialized
1729 using C<isl_int_init> before calling these functions.
1730
1731 =head3 Properties of (Piecewise) Quasipolynomials
1732
1733 To check whether a quasipolynomial is actually a constant,
1734 use the following function.
1735
1736         int isl_qpolynomial_is_cst(__isl_keep isl_qpolynomial *qp,
1737                 isl_int *n, isl_int *d);
1738
1739 If C<qp> is a constant and if C<n> and C<d> are not C<NULL>
1740 then the numerator and denominator of the constant
1741 are returned in C<*n> and C<*d>, respectively.
1742
1743 =head3 Operations on (Piecewise) Quasipolynomials
1744
1745         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_neg(
1746                 __isl_take isl_qpolynomial *qp);
1747         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_add(
1748                 __isl_take isl_qpolynomial *qp1,
1749                 __isl_take isl_qpolynomial *qp2);
1750         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_sub(
1751                 __isl_take isl_qpolynomial *qp1,
1752                 __isl_take isl_qpolynomial *qp2);
1753         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_mul(
1754                 __isl_take isl_qpolynomial *qp1,
1755                 __isl_take isl_qpolynomial *qp2);
1756
1757         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_add(
1758                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp1,
1759                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp2);
1760         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_sub(
1761                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp1,
1762                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp2);
1763         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_add_disjoint(
1764                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp1,
1765                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp2);
1766         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_neg(
1767                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp);
1768         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_mul(
1769                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp1,
1770                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp2);
1771
1772         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial *isl_union_pw_qpolynomial_add(
1773                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp1,
1774                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp2);
1775         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial *isl_union_pw_qpolynomial_sub(
1776                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp1,
1777                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp2);
1778         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial *isl_union_pw_qpolynomial_mul(
1779                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp1,
1780                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp2);
1781
1782         __isl_give isl_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_eval(
1783                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp,
1784                 __isl_take isl_point *pnt);
1785
1786         __isl_give isl_qpolynomial *isl_union_pw_qpolynomial_eval(
1787                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp,
1788                 __isl_take isl_point *pnt);
1789
1790         __isl_give isl_set *isl_pw_qpolynomial_domain(
1791                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp);
1792         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_intersect_domain(
1793                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwpq,
1794                 __isl_take isl_set *set);
1795
1796         __isl_give isl_union_set *isl_union_pw_qpolynomial_domain(
1797                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp);
1798         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial *isl_union_pw_qpolynomial_intersect_domain(
1799                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwpq,
1800                 __isl_take isl_union_set *uset);
1801
1802         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial *isl_union_pw_qpolynomial_coalesce(
1803                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp);
1804
1805         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_gist(
1806                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp,
1807                 __isl_take isl_set *context);
1808
1809         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial *isl_union_pw_qpolynomial_gist(
1810                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp,
1811                 __isl_take isl_union_set *context);
1812
1813 The gist operation applies the gist operation to each of
1814 the cells in the domain of the input piecewise quasipolynomial.
1815 In future, the operation will also exploit the context
1816 to simplify the quasipolynomials associated to each cell.
1817
1818 =head2 Bounds on Piecewise Quasipolynomials and Piecewise Quasipolynomial Reductions
1819
1820 A piecewise quasipolynomial reduction is a piecewise
1821 reduction (or fold) of quasipolynomials.
1822 In particular, the reduction can be maximum or a minimum.
1823 The objects are mainly used to represent the result of
1824 an upper or lower bound on a quasipolynomial over its domain,
1825 i.e., as the result of the following function.
1826
1827         __isl_give isl_pw_qpolynomial_fold *isl_pw_qpolynomial_bound(
1828                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp,
1829                 enum isl_fold type, int *tight);
1830
1831         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial_fold *isl_union_pw_qpolynomial_bound(
1832                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp,
1833                 enum isl_fold type, int *tight);
1834
1835 The C<type> argument may be either C<isl_fold_min> or C<isl_fold_max>.
1836 If C<tight> is not C<NULL>, then C<*tight> is set to C<1>
1837 is the returned bound is known be tight, i.e., for each value
1838 of the parameters there is at least
1839 one element in the domain that reaches the bound.
1840 If the domain of C<pwqp> is not wrapping, then the bound is computed
1841 over all elements in that domain and the result has a purely parametric
1842 domain.  If the domain of C<pwqp> is wrapping, then the bound is
1843 computed over the range of the wrapped relation.  The domain of the
1844 wrapped relation becomes the domain of the result.
1845
1846 A (piecewise) quasipolynomial reduction can be copied or freed using the
1847 following functions.
1848
1849         __isl_give isl_qpolynomial_fold *isl_qpolynomial_fold_copy(
1850                 __isl_keep isl_qpolynomial_fold *fold);
1851         __isl_give isl_pw_qpolynomial_fold *isl_pw_qpolynomial_fold_copy(
1852                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial_fold *pwf);
1853         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial_fold *isl_union_pw_qpolynomial_fold_copy(
1854                 __isl_keep isl_union_pw_qpolynomial_fold *upwf);
1855         void isl_qpolynomial_fold_free(
1856                 __isl_take isl_qpolynomial_fold *fold);
1857         void isl_pw_qpolynomial_fold_free(
1858                 __isl_take isl_pw_qpolynomial_fold *pwf);
1859         void isl_union_pw_qpolynomial_fold_free(
1860                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial_fold *upwf);
1861
1862 =head3 Printing Piecewise Quasipolynomial Reductions
1863
1864 Piecewise quasipolynomial reductions can be printed
1865 using the following function.
1866
1867         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_pw_qpolynomial_fold(
1868                 __isl_take isl_printer *p,
1869                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial_fold *pwf);
1870         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_union_pw_qpolynomial_fold(
1871                 __isl_take isl_printer *p,
1872                 __isl_keep isl_union_pw_qpolynomial_fold *upwf);
1873
1874 For C<isl_printer_print_pw_qpolynomial_fold>,
1875 output format of the printer
1876 needs to be set to either C<ISL_FORMAT_ISL> or C<ISL_FORMAT_C>.
1877 For C<isl_printer_print_union_pw_qpolynomial_fold>,
1878 output format of the printer
1879 needs to be set to either C<ISL_FORMAT_ISL>.
1880
1881 =head3 Inspecting (Piecewise) Quasipolynomial Reductions
1882
1883 To iterate over all piecewise quasipolynomial reductions in a union
1884 piecewise quasipolynomial reduction, use the following function
1885
1886         int isl_union_pw_qpolynomial_fold_foreach_pw_qpolynomial_fold(
1887                 __isl_keep isl_union_pw_qpolynomial_fold *upwf,
1888                 int (*fn)(__isl_take isl_pw_qpolynomial_fold *pwf,
1889                             void *user), void *user);
1890
1891 To iterate over the cells in a piecewise quasipolynomial reduction,
1892 use either of the following two functions
1893
1894         int isl_pw_qpolynomial_fold_foreach_piece(
1895                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial_fold *pwf,
1896                 int (*fn)(__isl_take isl_set *set,
1897                           __isl_take isl_qpolynomial_fold *fold,
1898                           void *user), void *user);
1899         int isl_pw_qpolynomial_fold_foreach_lifted_piece(
1900                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial_fold *pwf,
1901                 int (*fn)(__isl_take isl_set *set,
1902                           __isl_take isl_qpolynomial_fold *fold,
1903                           void *user), void *user);
1904
1905 See L<Inspecting (Piecewise) Quasipolynomials> for an explanation
1906 of the difference between these two functions.
1907
1908 To iterate over all quasipolynomials in a reduction, use
1909
1910         int isl_qpolynomial_fold_foreach_qpolynomial(
1911                 __isl_keep isl_qpolynomial_fold *fold,
1912                 int (*fn)(__isl_take isl_qpolynomial *qp,
1913                           void *user), void *user);
1914
1915 =head3 Operations on Piecewise Quasipolynomial Reductions
1916
1917         __isl_give isl_pw_qpolynomial_fold *isl_pw_qpolynomial_fold_fold(
1918                 __isl_take isl_pw_qpolynomial_fold *pwf1,
1919                 __isl_take isl_pw_qpolynomial_fold *pwf2);
1920
1921         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial_fold *isl_union_pw_qpolynomial_fold_fold(
1922                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial_fold *upwf1,
1923                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial_fold *upwf2);
1924
1925         __isl_give isl_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_fold_eval(
1926                 __isl_take isl_pw_qpolynomial_fold *pwf,
1927                 __isl_take isl_point *pnt);
1928
1929         __isl_give isl_qpolynomial *isl_union_pw_qpolynomial_fold_eval(
1930                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial_fold *upwf,
1931                 __isl_take isl_point *pnt);
1932
1933         __isl_give isl_union_set *isl_union_pw_qpolynomial_fold_domain(
1934                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial_fold *upwf);
1935         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial_fold *isl_union_pw_qpolynomial_fold_intersect_domain(
1936                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial_fold *upwf,
1937                 __isl_take isl_union_set *uset);
1938
1939         __isl_give isl_pw_qpolynomial_fold *isl_pw_qpolynomial_fold_coalesce(
1940                 __isl_take isl_pw_qpolynomial_fold *pwf);
1941
1942         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial_fold *isl_union_pw_qpolynomial_fold_coalesce(
1943                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial_fold *upwf);
1944
1945         __isl_give isl_pw_qpolynomial_fold *isl_pw_qpolynomial_fold_gist(
1946                 __isl_take isl_pw_qpolynomial_fold *pwf,
1947                 __isl_take isl_set *context);
1948
1949         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial_fold *isl_union_pw_qpolynomial_fold_gist(
1950                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial_fold *upwf,
1951                 __isl_take isl_union_set *context);
1952
1953 The gist operation applies the gist operation to each of
1954 the cells in the domain of the input piecewise quasipolynomial reduction.
1955 In future, the operation will also exploit the context
1956 to simplify the quasipolynomial reductions associated to each cell.
1957
1958         __isl_give isl_pw_qpolynomial_fold *
1959         isl_map_apply_pw_qpolynomial_fold(
1960                 __isl_take isl_map *map,
1961                 __isl_take isl_pw_qpolynomial_fold *pwf,
1962                 int *tight);
1963         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial_fold *
1964         isl_union_map_apply_union_pw_qpolynomial_fold(
1965                 __isl_take isl_union_map *umap,
1966                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial_fold *upwf,
1967                 int *tight);
1968
1969 These functions
1970 compose the given map with the given piecewise quasipolynomial reduction.
1971 That is, compute a bound (of the same type as C<pwf> or C<upwf> itself)
1972 over all elements in the intersection of the range of the map
1973 and the domain of the piecewise quasipolynomial reduction
1974 as a function of an element in the domain of the map.
1975
1976 =head2 Dependence Analysis
1977
1978 C<isl> contains specialized functionality for performing
1979 array dataflow analysis.  That is, given a I<sink> access relation
1980 and a collection of possible I<source> access relations,
1981 C<isl> can compute relations that describe
1982 for each iteration of the sink access, which iteration
1983 of which of the source access relations was the last
1984 to access the same data element before the given iteration
1985 of the sink access.
1986 To compute standard flow dependences, the sink should be
1987 a read, while the sources should be writes.
1988 If any of the source accesses are marked as being I<may>
1989 accesses, then there will be a dependence to the last
1990 I<must> access B<and> to any I<may> access that follows
1991 this last I<must> access.
1992 In particular, if I<all> sources are I<may> accesses,
1993 then memory based dependence analysis is performed.
1994 If, on the other hand, all sources are I<must> accesses,
1995 then value based dependence analysis is performed.
1996
1997         #include <isl_flow.h>
1998
1999         __isl_give isl_access_info *isl_access_info_alloc(
2000                 __isl_take isl_map *sink,
2001                 void *sink_user, isl_access_level_before fn,
2002                 int max_source);
2003         __isl_give isl_access_info *isl_access_info_add_source(
2004                 __isl_take isl_access_info *acc,
2005                 __isl_take isl_map *source, int must,
2006                 void *source_user);
2007
2008         __isl_give isl_flow *isl_access_info_compute_flow(
2009                 __isl_take isl_access_info *acc);
2010
2011         int isl_flow_foreach(__isl_keep isl_flow *deps,
2012                 int (*fn)(__isl_take isl_map *dep, int must,
2013                           void *dep_user, void *user),
2014                 void *user);
2015         __isl_give isl_set *isl_flow_get_no_source(
2016                 __isl_keep isl_flow *deps, int must);
2017         void isl_flow_free(__isl_take isl_flow *deps);
2018
2019 The function C<isl_access_info_compute_flow> performs the actual
2020 dependence analysis.  The other functions are used to construct
2021 the input for this function or to read off the output.
2022
2023 The input is collected in an C<isl_access_info>, which can
2024 be created through a call to C<isl_access_info_alloc>.
2025 The arguments to this functions are the sink access relation
2026 C<sink>, a token C<sink_user> used to identify the sink
2027 access to the user, a callback function for specifying the
2028 relative order of source and sink accesses, and the number
2029 of source access relations that will be added.
2030 The callback function has type C<int (*)(void *first, void *second)>.
2031 The function is called with two user supplied tokens identifying
2032 either a source or the sink and it should return the shared nesting
2033 level and the relative order of the two accesses.
2034 In particular, let I<n> be the number of loops shared by
2035 the two accesses.  If C<first> precedes C<second> textually,
2036 then the function should return I<2 * n + 1>; otherwise,
2037 it should return I<2 * n>.
2038 The sources can be added to the C<isl_access_info> by performing
2039 (at most) C<max_source> calls to C<isl_access_info_add_source>.
2040 C<must> indicates whether the source is a I<must> access
2041 or a I<may> access.  Note that a multi-valued access relation
2042 should only be marked I<must> if every iteration in the domain
2043 of the relation accesses I<all> elements in its image.
2044 The C<source_user> token is again used to identify
2045 the source access.  The range of the source access relation
2046 C<source> should have the same dimension as the range
2047 of the sink access relation.
2048
2049 The result of the dependence analysis is collected in an
2050 C<isl_flow>.  There may be elements in the domain of
2051 the sink access for which no preceding source access could be
2052 found or for which all preceding sources are I<may> accesses.
2053 The sets of these elements can be obtained through
2054 calls to C<isl_flow_get_no_source>, the first with C<must> set
2055 and the second with C<must> unset.
2056 In the case of standard flow dependence analysis,
2057 with the sink a read and the sources I<must> writes,
2058 the first set corresponds to the reads from uninitialized
2059 array elements and the second set is empty.
2060 The actual flow dependences can be extracted using
2061 C<isl_flow_foreach>.  This function will call the user-specified
2062 callback function C<fn> for each B<non-empty> dependence between
2063 a source and the sink.  The callback function is called
2064 with four arguments, the actual flow dependence relation
2065 mapping source iterations to sink iterations, a boolean that
2066 indicates whether it is a I<must> or I<may> dependence, a token
2067 identifying the source and an additional C<void *> with value
2068 equal to the third argument of the C<isl_flow_foreach> call.
2069 A dependence is marked I<must> if it originates from a I<must>
2070 source and if it is not followed by any I<may> sources.
2071
2072 After finishing with an C<isl_flow>, the user should call
2073 C<isl_flow_free> to free all associated memory.
2074
2075 =head2 Parametric Vertex Enumeration
2076
2077 The parametric vertex enumeration described in this section
2078 is mainly intended to be used internally and by the C<barvinok>
2079 library.
2080
2081         #include <isl_vertices.h>
2082         __isl_give isl_vertices *isl_basic_set_compute_vertices(
2083                 __isl_keep isl_basic_set *bset);
2084
2085 The function C<isl_basic_set_compute_vertices> performs the
2086 actual computation of the parametric vertices and the chamber
2087 decomposition and store the result in an C<isl_vertices> object.
2088 This information can be queried by either iterating over all
2089 the vertices or iterating over all the chambers or cells
2090 and then iterating over all vertices that are active on the chamber.
2091
2092         int isl_vertices_foreach_vertex(
2093                 __isl_keep isl_vertices *vertices,
2094                 int (*fn)(__isl_take isl_vertex *vertex, void *user),
2095                 void *user);
2096
2097         int isl_vertices_foreach_cell(
2098                 __isl_keep isl_vertices *vertices,
2099                 int (*fn)(__isl_take isl_cell *cell, void *user),
2100                 void *user);
2101         int isl_cell_foreach_vertex(__isl_keep isl_cell *cell,
2102                 int (*fn)(__isl_take isl_vertex *vertex, void *user),
2103                 void *user);
2104
2105 Other operations that can be performed on an C<isl_vertices> object are
2106 the following.
2107
2108         isl_ctx *isl_vertices_get_ctx(
2109                 __isl_keep isl_vertices *vertices);
2110         int isl_vertices_get_n_vertices(
2111                 __isl_keep isl_vertices *vertices);
2112         void isl_vertices_free(__isl_take isl_vertices *vertices);
2113
2114 Vertices can be inspected and destroyed using the following functions.
2115
2116         isl_ctx *isl_vertex_get_ctx(__isl_keep isl_vertex *vertex);
2117         int isl_vertex_get_id(__isl_keep isl_vertex *vertex);
2118         __isl_give isl_basic_set *isl_vertex_get_domain(
2119                 __isl_keep isl_vertex *vertex);
2120         __isl_give isl_basic_set *isl_vertex_get_expr(
2121                 __isl_keep isl_vertex *vertex);
2122         void isl_vertex_free(__isl_take isl_vertex *vertex);
2123
2124 C<isl_vertex_get_expr> returns a singleton parametric set describing
2125 the vertex, while C<isl_vertex_get_domain> returns the activity domain
2126 of the vertex.
2127 Note that C<isl_vertex_get_domain> and C<isl_vertex_get_expr> return
2128 B<rational> basic sets, so they should mainly be used for inspection
2129 and should not be mixed with integer sets.
2130
2131 Chambers can be inspected and destroyed using the following functions.
2132
2133         isl_ctx *isl_cell_get_ctx(__isl_keep isl_cell *cell);
2134         __isl_give isl_basic_set *isl_cell_get_domain(
2135                 __isl_keep isl_cell *cell);
2136         void isl_cell_free(__isl_take isl_cell *cell);
2137
2138 =head1 Applications
2139
2140 Although C<isl> is mainly meant to be used as a library,
2141 it also contains some basic applications that use some
2142 of the functionality of C<isl>.
2143 The input may be specified in either the L<isl format>
2144 or the L<PolyLib format>.
2145
2146 =head2 C<isl_polyhedron_sample>
2147
2148 C<isl_polyhedron_sample> takes a polyhedron as input and prints
2149 an integer element of the polyhedron, if there is any.
2150 The first column in the output is the denominator and is always
2151 equal to 1.  If the polyhedron contains no integer points,
2152 then a vector of length zero is printed.
2153
2154 =head2 C<isl_pip>
2155
2156 C<isl_pip> takes the same input as the C<example> program
2157 from the C<piplib> distribution, i.e., a set of constraints
2158 on the parameters, a line containing only -1 and finally a set
2159 of constraints on a parametric polyhedron.
2160 The coefficients of the parameters appear in the last columns
2161 (but before the final constant column).
2162 The output is the lexicographic minimum of the parametric polyhedron.
2163 As C<isl> currently does not have its own output format, the output
2164 is just a dump of the internal state.
2165
2166 =head2 C<isl_polyhedron_minimize>
2167
2168 C<isl_polyhedron_minimize> computes the minimum of some linear
2169 or affine objective function over the integer points in a polyhedron.
2170 If an affine objective function
2171 is given, then the constant should appear in the last column.
2172
2173 =head2 C<isl_polytope_scan>
2174
2175 Given a polytope, C<isl_polytope_scan> prints
2176 all integer points in the polytope.
2177
2178 =head1 C<isl-polylib>
2179
2180 The C<isl-polylib> library provides the following functions for converting
2181 between C<isl> objects and C<PolyLib> objects.
2182 The library is distributed separately for licensing reasons.
2183
2184         #include <isl_set_polylib.h>
2185         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_new_from_polylib(
2186                 Polyhedron *P, __isl_take isl_dim *dim);
2187         Polyhedron *isl_basic_set_to_polylib(
2188                 __isl_keep isl_basic_set *bset);
2189         __isl_give isl_set *isl_set_new_from_polylib(Polyhedron *D,
2190                 __isl_take isl_dim *dim);
2191         Polyhedron *isl_set_to_polylib(__isl_keep isl_set *set);
2192
2193         #include <isl_map_polylib.h>
2194         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_new_from_polylib(
2195                 Polyhedron *P, __isl_take isl_dim *dim);
2196         __isl_give isl_map *isl_map_new_from_polylib(Polyhedron *D,
2197                 __isl_take isl_dim *dim);
2198         Polyhedron *isl_basic_map_to_polylib(
2199                 __isl_keep isl_basic_map *bmap);
2200         Polyhedron *isl_map_to_polylib(__isl_keep isl_map *map);