92c5716ad485a883d69cb447055208f6bfb1b349
[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 =head3 Changes since isl-0.04
50
51 =over
52
53 =item * All header files have been renamed from C<isl_header.h>
54 to C<isl/header.h>.
55
56 =back
57
58 =head3 Changes since isl-0.05
59
60 =over
61
62 =item * The functions C<isl_printer_print_basic_set> and
63 C<isl_printer_print_basic_map> no longer print a newline.
64
65 =item * The functions C<isl_flow_get_no_source>
66 and C<isl_union_map_compute_flow> now return
67 the accesses for which no source could be found instead of
68 the iterations where those accesses occur.
69
70 =item * The functions C<isl_basic_map_identity> and
71 C<isl_map_identity> now take the dimension specification
72 of a B<map> as input.  An old call
73 C<isl_map_identity(dim)> can be rewritten to
74 C<isl_map_identity(isl_dim_map_from_set(dim))>.
75
76 =item * The function C<isl_map_power> no longer takes
77 a parameter position as input.  Instead, the exponent
78 is now expressed as the domain of the resulting relation.
79
80 =back
81
82 =head1 Installation
83
84 The source of C<isl> can be obtained either as a tarball
85 or from the git repository.  Both are available from
86 L<http://freshmeat.net/projects/isl/>.
87 The installation process depends on how you obtained
88 the source.
89
90 =head2 Installation from the git repository
91
92 =over
93
94 =item 1 Clone or update the repository
95
96 The first time the source is obtained, you need to clone
97 the repository.
98
99         git clone git://repo.or.cz/isl.git
100
101 To obtain updates, you need to pull in the latest changes
102
103         git pull
104
105 =item 2 Generate C<configure>
106
107         ./autogen.sh
108
109 =back
110
111 After performing the above steps, continue
112 with the L<Common installation instructions>.
113
114 =head2 Common installation instructions
115
116 =over
117
118 =item 1 Obtain C<GMP>
119
120 Building C<isl> requires C<GMP>, including its headers files.
121 Your distribution may not provide these header files by default
122 and you may need to install a package called C<gmp-devel> or something
123 similar.  Alternatively, C<GMP> can be built from
124 source, available from L<http://gmplib.org/>.
125
126 =item 2 Configure
127
128 C<isl> uses the standard C<autoconf> C<configure> script.
129 To run it, just type
130
131         ./configure
132
133 optionally followed by some configure options.
134 A complete list of options can be obtained by running
135
136         ./configure --help
137
138 Below we discuss some of the more common options.
139
140 C<isl> can optionally use C<piplib>, but no
141 C<piplib> functionality is currently used by default.
142 The C<--with-piplib> option can
143 be used to specify which C<piplib>
144 library to use, either an installed version (C<system>),
145 an externally built version (C<build>)
146 or no version (C<no>).  The option C<build> is mostly useful
147 in C<configure> scripts of larger projects that bundle both C<isl>
148 and C<piplib>.
149
150 =over
151
152 =item C<--prefix>
153
154 Installation prefix for C<isl>
155
156 =item C<--with-gmp-prefix>
157
158 Installation prefix for C<GMP> (architecture-independent files).
159
160 =item C<--with-gmp-exec-prefix>
161
162 Installation prefix for C<GMP> (architecture-dependent files).
163
164 =item C<--with-piplib>
165
166 Which copy of C<piplib> to use, either C<no> (default), C<system> or C<build>.
167
168 =item C<--with-piplib-prefix>
169
170 Installation prefix for C<system> C<piplib> (architecture-independent files).
171
172 =item C<--with-piplib-exec-prefix>
173
174 Installation prefix for C<system> C<piplib> (architecture-dependent files).
175
176 =item C<--with-piplib-builddir>
177
178 Location where C<build> C<piplib> was built.
179
180 =back
181
182 =item 3 Compile
183
184         make
185
186 =item 4 Install (optional)
187
188         make install
189
190 =back
191
192 =head1 Library
193
194 =head2 Initialization
195
196 All manipulations of integer sets and relations occur within
197 the context of an C<isl_ctx>.
198 A given C<isl_ctx> can only be used within a single thread.
199 All arguments of a function are required to have been allocated
200 within the same context.
201 There are currently no functions available for moving an object
202 from one C<isl_ctx> to another C<isl_ctx>.  This means that
203 there is currently no way of safely moving an object from one
204 thread to another, unless the whole C<isl_ctx> is moved.
205
206 An C<isl_ctx> can be allocated using C<isl_ctx_alloc> and
207 freed using C<isl_ctx_free>.
208 All objects allocated within an C<isl_ctx> should be freed
209 before the C<isl_ctx> itself is freed.
210
211         isl_ctx *isl_ctx_alloc();
212         void isl_ctx_free(isl_ctx *ctx);
213
214 =head2 Integers
215
216 All operations on integers, mainly the coefficients
217 of the constraints describing the sets and relations,
218 are performed in exact integer arithmetic using C<GMP>.
219 However, to allow future versions of C<isl> to optionally
220 support fixed integer arithmetic, all calls to C<GMP>
221 are wrapped inside C<isl> specific macros.
222 The basic type is C<isl_int> and the operations below
223 are available on this type.
224 The meanings of these operations are essentially the same
225 as their C<GMP> C<mpz_> counterparts.
226 As always with C<GMP> types, C<isl_int>s need to be
227 initialized with C<isl_int_init> before they can be used
228 and they need to be released with C<isl_int_clear>
229 after the last use.
230 The user should not assume that an C<isl_int> is represented
231 as a C<mpz_t>, but should instead explicitly convert between
232 C<mpz_t>s and C<isl_int>s using C<isl_int_set_gmp> and
233 C<isl_int_get_gmp> whenever a C<mpz_t> is required.
234
235 =over
236
237 =item isl_int_init(i)
238
239 =item isl_int_clear(i)
240
241 =item isl_int_set(r,i)
242
243 =item isl_int_set_si(r,i)
244
245 =item isl_int_set_gmp(r,g)
246
247 =item isl_int_get_gmp(i,g)
248
249 =item isl_int_abs(r,i)
250
251 =item isl_int_neg(r,i)
252
253 =item isl_int_swap(i,j)
254
255 =item isl_int_swap_or_set(i,j)
256
257 =item isl_int_add_ui(r,i,j)
258
259 =item isl_int_sub_ui(r,i,j)
260
261 =item isl_int_add(r,i,j)
262
263 =item isl_int_sub(r,i,j)
264
265 =item isl_int_mul(r,i,j)
266
267 =item isl_int_mul_ui(r,i,j)
268
269 =item isl_int_addmul(r,i,j)
270
271 =item isl_int_submul(r,i,j)
272
273 =item isl_int_gcd(r,i,j)
274
275 =item isl_int_lcm(r,i,j)
276
277 =item isl_int_divexact(r,i,j)
278
279 =item isl_int_cdiv_q(r,i,j)
280
281 =item isl_int_fdiv_q(r,i,j)
282
283 =item isl_int_fdiv_r(r,i,j)
284
285 =item isl_int_fdiv_q_ui(r,i,j)
286
287 =item isl_int_read(r,s)
288
289 =item isl_int_print(out,i,width)
290
291 =item isl_int_sgn(i)
292
293 =item isl_int_cmp(i,j)
294
295 =item isl_int_cmp_si(i,si)
296
297 =item isl_int_eq(i,j)
298
299 =item isl_int_ne(i,j)
300
301 =item isl_int_lt(i,j)
302
303 =item isl_int_le(i,j)
304
305 =item isl_int_gt(i,j)
306
307 =item isl_int_ge(i,j)
308
309 =item isl_int_abs_eq(i,j)
310
311 =item isl_int_abs_ne(i,j)
312
313 =item isl_int_abs_lt(i,j)
314
315 =item isl_int_abs_gt(i,j)
316
317 =item isl_int_abs_ge(i,j)
318
319 =item isl_int_is_zero(i)
320
321 =item isl_int_is_one(i)
322
323 =item isl_int_is_negone(i)
324
325 =item isl_int_is_pos(i)
326
327 =item isl_int_is_neg(i)
328
329 =item isl_int_is_nonpos(i)
330
331 =item isl_int_is_nonneg(i)
332
333 =item isl_int_is_divisible_by(i,j)
334
335 =back
336
337 =head2 Sets and Relations
338
339 C<isl> uses six types of objects for representing sets and relations,
340 C<isl_basic_set>, C<isl_basic_map>, C<isl_set>, C<isl_map>,
341 C<isl_union_set> and C<isl_union_map>.
342 C<isl_basic_set> and C<isl_basic_map> represent sets and relations that
343 can be described as a conjunction of affine constraints, while
344 C<isl_set> and C<isl_map> represent unions of
345 C<isl_basic_set>s and C<isl_basic_map>s, respectively.
346 However, all C<isl_basic_set>s or C<isl_basic_map>s in the union need
347 to have the same dimension.  C<isl_union_set>s and C<isl_union_map>s
348 represent unions of C<isl_set>s or C<isl_map>s of I<different> dimensions,
349 where dimensions with different space names
350 (see L<Dimension Specifications>) are considered different as well.
351 The difference between sets and relations (maps) is that sets have
352 one set of variables, while relations have two sets of variables,
353 input variables and output variables.
354
355 =head2 Memory Management
356
357 Since a high-level operation on sets and/or relations usually involves
358 several substeps and since the user is usually not interested in
359 the intermediate results, most functions that return a new object
360 will also release all the objects passed as arguments.
361 If the user still wants to use one or more of these arguments
362 after the function call, she should pass along a copy of the
363 object rather than the object itself.
364 The user is then responsible for making sure that the original
365 object gets used somewhere else or is explicitly freed.
366
367 The arguments and return values of all documents functions are
368 annotated to make clear which arguments are released and which
369 arguments are preserved.  In particular, the following annotations
370 are used
371
372 =over
373
374 =item C<__isl_give>
375
376 C<__isl_give> means that a new object is returned.
377 The user should make sure that the returned pointer is
378 used exactly once as a value for an C<__isl_take> argument.
379 In between, it can be used as a value for as many
380 C<__isl_keep> arguments as the user likes.
381 There is one exception, and that is the case where the
382 pointer returned is C<NULL>.  Is this case, the user
383 is free to use it as an C<__isl_take> argument or not.
384
385 =item C<__isl_take>
386
387 C<__isl_take> means that the object the argument points to
388 is taken over by the function and may no longer be used
389 by the user as an argument to any other function.
390 The pointer value must be one returned by a function
391 returning an C<__isl_give> pointer.
392 If the user passes in a C<NULL> value, then this will
393 be treated as an error in the sense that the function will
394 not perform its usual operation.  However, it will still
395 make sure that all the the other C<__isl_take> arguments
396 are released.
397
398 =item C<__isl_keep>
399
400 C<__isl_keep> means that the function will only use the object
401 temporarily.  After the function has finished, the user
402 can still use it as an argument to other functions.
403 A C<NULL> value will be treated in the same way as
404 a C<NULL> value for an C<__isl_take> argument.
405
406 =back
407
408 =head2 Dimension Specifications
409
410 Whenever a new set or relation is created from scratch,
411 its dimension needs to be specified using an C<isl_dim>.
412
413         #include <isl/dim.h>
414         __isl_give isl_dim *isl_dim_alloc(isl_ctx *ctx,
415                 unsigned nparam, unsigned n_in, unsigned n_out);
416         __isl_give isl_dim *isl_dim_set_alloc(isl_ctx *ctx,
417                 unsigned nparam, unsigned dim);
418         __isl_give isl_dim *isl_dim_copy(__isl_keep isl_dim *dim);
419         void isl_dim_free(__isl_take isl_dim *dim);
420         unsigned isl_dim_size(__isl_keep isl_dim *dim,
421                 enum isl_dim_type type);
422
423 The dimension specification used for creating a set
424 needs to be created using C<isl_dim_set_alloc>, while
425 that for creating a relation
426 needs to be created using C<isl_dim_alloc>.
427 C<isl_dim_size> can be used
428 to find out the number of dimensions of each type in
429 a dimension specification, where type may be
430 C<isl_dim_param>, C<isl_dim_in> (only for relations),
431 C<isl_dim_out> (only for relations), C<isl_dim_set>
432 (only for sets) or C<isl_dim_all>.
433
434 It is often useful to create objects that live in the
435 same space as some other object.  This can be accomplished
436 by creating the new objects
437 (see L<Creating New Sets and Relations> or
438 L<Creating New (Piecewise) Quasipolynomials>) based on the dimension
439 specification of the original object.
440
441         #include <isl/set.h>
442         __isl_give isl_dim *isl_basic_set_get_dim(
443                 __isl_keep isl_basic_set *bset);
444         __isl_give isl_dim *isl_set_get_dim(__isl_keep isl_set *set);
445
446         #include <isl/union_set.h>
447         __isl_give isl_dim *isl_union_set_get_dim(
448                 __isl_keep isl_union_set *uset);
449
450         #include <isl/map.h>
451         __isl_give isl_dim *isl_basic_map_get_dim(
452                 __isl_keep isl_basic_map *bmap);
453         __isl_give isl_dim *isl_map_get_dim(__isl_keep isl_map *map);
454
455         #include <isl/union_map.h>
456         __isl_give isl_dim *isl_union_map_get_dim(
457                 __isl_keep isl_union_map *umap);
458
459         #include <isl/constraint.h>
460         __isl_give isl_dim *isl_constraint_get_dim(
461                 __isl_keep isl_constraint *constraint);
462
463         #include <isl/polynomial.h>
464         __isl_give isl_dim *isl_qpolynomial_get_dim(
465                 __isl_keep isl_qpolynomial *qp);
466         __isl_give isl_dim *isl_pw_qpolynomial_get_dim(
467                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial *pwqp);
468         __isl_give isl_dim *isl_union_pw_qpolynomial_get_dim(
469                 __isl_keep isl_union_pw_qpolynomial *upwqp);
470         __isl_give isl_dim *isl_union_pw_qpolynomial_fold_get_dim(
471                 __isl_keep isl_union_pw_qpolynomial_fold *upwf);
472
473 The names of the individual dimensions may be set or read off
474 using the following functions.
475
476         #include <isl/dim.h>
477         __isl_give isl_dim *isl_dim_set_name(__isl_take isl_dim *dim,
478                                  enum isl_dim_type type, unsigned pos,
479                                  __isl_keep const char *name);
480         __isl_keep const char *isl_dim_get_name(__isl_keep isl_dim *dim,
481                                  enum isl_dim_type type, unsigned pos);
482
483 Note that C<isl_dim_get_name> returns a pointer to some internal
484 data structure, so the result can only be used while the
485 corresponding C<isl_dim> is alive.
486 Also note that every function that operates on two sets or relations
487 requires that both arguments have the same parameters.  This also
488 means that if one of the arguments has named parameters, then the
489 other needs to have named parameters too and the names need to match.
490 Pairs of C<isl_union_set> and/or C<isl_union_map> arguments may
491 have different parameters (as long as they are named), in which case
492 the result will have as parameters the union of the parameters of
493 the arguments.
494
495 The names of entire spaces may be set or read off
496 using the following functions.
497
498         #include <isl/dim.h>
499         __isl_give isl_dim *isl_dim_set_tuple_name(
500                 __isl_take isl_dim *dim,
501                 enum isl_dim_type type, const char *s);
502         const char *isl_dim_get_tuple_name(__isl_keep isl_dim *dim,
503                 enum isl_dim_type type);
504
505 The C<dim> argument needs to be one of C<isl_dim_in>, C<isl_dim_out>
506 or C<isl_dim_set>.  As with C<isl_dim_get_name>,
507 the C<isl_dim_get_tuple_name> function returns a pointer to some internal
508 data structure.
509 Binary operations require the corresponding spaces of their arguments
510 to have the same name.
511
512 Spaces can be nested.  In particular, the domain of a set or
513 the domain or range of a relation can be a nested relation.
514 The following functions can be used to construct and deconstruct
515 such nested dimension specifications.
516
517         #include <isl/dim.h>
518         int isl_dim_is_wrapping(__isl_keep isl_dim *dim);
519         __isl_give isl_dim *isl_dim_wrap(__isl_take isl_dim *dim);
520         __isl_give isl_dim *isl_dim_unwrap(__isl_take isl_dim *dim);
521
522 The input to C<isl_dim_is_wrapping> and C<isl_dim_unwrap> should
523 be the dimension specification of a set, while that of
524 C<isl_dim_wrap> should be the dimension specification of a relation.
525 Conversely, the output of C<isl_dim_unwrap> is the dimension specification
526 of a relation, while that of C<isl_dim_wrap> is the dimension specification
527 of a set.
528
529 Dimension specifications can be created from other dimension
530 specifications using the following functions.
531
532         __isl_give isl_dim *isl_dim_domain(__isl_take isl_dim *dim);
533         __isl_give isl_dim *isl_dim_from_domain(__isl_take isl_dim *dim);
534         __isl_give isl_dim *isl_dim_range(__isl_take isl_dim *dim);
535         __isl_give isl_dim *isl_dim_from_range(__isl_take isl_dim *dim);
536         __isl_give isl_dim *isl_dim_reverse(__isl_take isl_dim *dim);
537         __isl_give isl_dim *isl_dim_join(__isl_take isl_dim *left,
538                 __isl_take isl_dim *right);
539         __isl_give isl_dim *isl_dim_insert(__isl_take isl_dim *dim,
540                 enum isl_dim_type type, unsigned pos, unsigned n);
541         __isl_give isl_dim *isl_dim_add(__isl_take isl_dim *dim,
542                 enum isl_dim_type type, unsigned n);
543         __isl_give isl_dim *isl_dim_drop(__isl_take isl_dim *dim,
544                 enum isl_dim_type type, unsigned first, unsigned n);
545         __isl_give isl_dim *isl_dim_map_from_set(
546                 __isl_take isl_dim *dim);
547         __isl_give isl_dim *isl_dim_zip(__isl_take isl_dim *dim);
548
549 Note that if dimensions are added or removed from a space, then
550 the name and the internal structure are lost.
551
552 =head2 Input and Output
553
554 C<isl> supports its own input/output format, which is similar
555 to the C<Omega> format, but also supports the C<PolyLib> format
556 in some cases.
557
558 =head3 C<isl> format
559
560 The C<isl> format is similar to that of C<Omega>, but has a different
561 syntax for describing the parameters and allows for the definition
562 of an existentially quantified variable as the integer division
563 of an affine expression.
564 For example, the set of integers C<i> between C<0> and C<n>
565 such that C<i % 10 <= 6> can be described as
566
567         [n] -> { [i] : exists (a = [i/10] : 0 <= i and i <= n and
568                                 i - 10 a <= 6) }
569
570 A set or relation can have several disjuncts, separated
571 by the keyword C<or>.  Each disjunct is either a conjunction
572 of constraints or a projection (C<exists>) of a conjunction
573 of constraints.  The constraints are separated by the keyword
574 C<and>.
575
576 =head3 C<PolyLib> format
577
578 If the represented set is a union, then the first line
579 contains a single number representing the number of disjuncts.
580 Otherwise, a line containing the number C<1> is optional.
581
582 Each disjunct is represented by a matrix of constraints.
583 The first line contains two numbers representing
584 the number of rows and columns,
585 where the number of rows is equal to the number of constraints
586 and the number of columns is equal to two plus the number of variables.
587 The following lines contain the actual rows of the constraint matrix.
588 In each row, the first column indicates whether the constraint
589 is an equality (C<0>) or inequality (C<1>).  The final column
590 corresponds to the constant term.
591
592 If the set is parametric, then the coefficients of the parameters
593 appear in the last columns before the constant column.
594 The coefficients of any existentially quantified variables appear
595 between those of the set variables and those of the parameters.
596
597 =head3 Extended C<PolyLib> format
598
599 The extended C<PolyLib> format is nearly identical to the
600 C<PolyLib> format.  The only difference is that the line
601 containing the number of rows and columns of a constraint matrix
602 also contains four additional numbers:
603 the number of output dimensions, the number of input dimensions,
604 the number of local dimensions (i.e., the number of existentially
605 quantified variables) and the number of parameters.
606 For sets, the number of ``output'' dimensions is equal
607 to the number of set dimensions, while the number of ``input''
608 dimensions is zero.
609
610 =head3 Input
611
612         #include <isl/set.h>
613         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_read_from_file(
614                 isl_ctx *ctx, FILE *input, int nparam);
615         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_read_from_str(
616                 isl_ctx *ctx, const char *str, int nparam);
617         __isl_give isl_set *isl_set_read_from_file(isl_ctx *ctx,
618                 FILE *input, int nparam);
619         __isl_give isl_set *isl_set_read_from_str(isl_ctx *ctx,
620                 const char *str, int nparam);
621
622         #include <isl/map.h>
623         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_read_from_file(
624                 isl_ctx *ctx, FILE *input, int nparam);
625         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_read_from_str(
626                 isl_ctx *ctx, const char *str, int nparam);
627         __isl_give isl_map *isl_map_read_from_file(
628                 struct isl_ctx *ctx, FILE *input, int nparam);
629         __isl_give isl_map *isl_map_read_from_str(isl_ctx *ctx,
630                 const char *str, int nparam);
631
632         #include <isl/union_set.h>
633         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_read_from_file(
634                 isl_ctx *ctx, FILE *input);
635         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_read_from_str(
636                 struct isl_ctx *ctx, const char *str);
637
638         #include <isl/union_map.h>
639         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_read_from_file(
640                 isl_ctx *ctx, FILE *input);
641         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_read_from_str(
642                 struct isl_ctx *ctx, const char *str);
643
644 The input format is autodetected and may be either the C<PolyLib> format
645 or the C<isl> format.
646 C<nparam> specifies how many of the final columns in
647 the C<PolyLib> format correspond to parameters.
648 If input is given in the C<isl> format, then the number
649 of parameters needs to be equal to C<nparam>.
650 If C<nparam> is negative, then any number of parameters
651 is accepted in the C<isl> format and zero parameters
652 are assumed in the C<PolyLib> format.
653
654 =head3 Output
655
656 Before anything can be printed, an C<isl_printer> needs to
657 be created.
658
659         __isl_give isl_printer *isl_printer_to_file(isl_ctx *ctx,
660                 FILE *file);
661         __isl_give isl_printer *isl_printer_to_str(isl_ctx *ctx);
662         void isl_printer_free(__isl_take isl_printer *printer);
663         __isl_give char *isl_printer_get_str(
664                 __isl_keep isl_printer *printer);
665
666 The behavior of the printer can be modified in various ways
667
668         __isl_give isl_printer *isl_printer_set_output_format(
669                 __isl_take isl_printer *p, int output_format);
670         __isl_give isl_printer *isl_printer_set_indent(
671                 __isl_take isl_printer *p, int indent);
672         __isl_give isl_printer *isl_printer_set_prefix(
673                 __isl_take isl_printer *p, const char *prefix);
674         __isl_give isl_printer *isl_printer_set_suffix(
675                 __isl_take isl_printer *p, const char *suffix);
676
677 The C<output_format> may be either C<ISL_FORMAT_ISL>, C<ISL_FORMAT_OMEGA>,
678 C<ISL_FORMAT_POLYLIB>, C<ISL_FORMAT_EXT_POLYLIB> or C<ISL_FORMAT_LATEX>
679 and defaults to C<ISL_FORMAT_ISL>.
680 Each line in the output is indented by C<indent> spaces
681 (default: 0), prefixed by C<prefix> and suffixed by C<suffix>.
682 In the C<PolyLib> format output,
683 the coefficients of the existentially quantified variables
684 appear between those of the set variables and those
685 of the parameters.
686
687 To actually print something, use
688
689         #include <isl/set.h>
690         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_basic_set(
691                 __isl_take isl_printer *printer,
692                 __isl_keep isl_basic_set *bset);
693         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_set(
694                 __isl_take isl_printer *printer,
695                 __isl_keep isl_set *set);
696
697         #include <isl/map.h>
698         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_basic_map(
699                 __isl_take isl_printer *printer,
700                 __isl_keep isl_basic_map *bmap);
701         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_map(
702                 __isl_take isl_printer *printer,
703                 __isl_keep isl_map *map);
704
705         #include <isl/union_set.h>
706         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_union_set(
707                 __isl_take isl_printer *p,
708                 __isl_keep isl_union_set *uset);
709
710         #include <isl/union_map.h>
711         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_union_map(
712                 __isl_take isl_printer *p,
713                 __isl_keep isl_union_map *umap);
714
715 When called on a file printer, the following function flushes
716 the file.  When called on a string printer, the buffer is cleared.
717
718         __isl_give isl_printer *isl_printer_flush(
719                 __isl_take isl_printer *p);
720
721 =head2 Creating New Sets and Relations
722
723 C<isl> has functions for creating some standard sets and relations.
724
725 =over
726
727 =item * Empty sets and relations
728
729         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_empty(
730                 __isl_take isl_dim *dim);
731         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_empty(
732                 __isl_take isl_dim *dim);
733         __isl_give isl_set *isl_set_empty(
734                 __isl_take isl_dim *dim);
735         __isl_give isl_map *isl_map_empty(
736                 __isl_take isl_dim *dim);
737         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_empty(
738                 __isl_take isl_dim *dim);
739         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_empty(
740                 __isl_take isl_dim *dim);
741
742 For C<isl_union_set>s and C<isl_union_map>s, the dimensions specification
743 is only used to specify the parameters.
744
745 =item * Universe sets and relations
746
747         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_universe(
748                 __isl_take isl_dim *dim);
749         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_universe(
750                 __isl_take isl_dim *dim);
751         __isl_give isl_set *isl_set_universe(
752                 __isl_take isl_dim *dim);
753         __isl_give isl_map *isl_map_universe(
754                 __isl_take isl_dim *dim);
755         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_universe(
756                 __isl_take isl_union_set *uset);
757         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_universe(
758                 __isl_take isl_union_map *umap);
759
760 The sets and relations constructed by the functions above
761 contain all integer values, while those constructed by the
762 functions below only contain non-negative values.
763
764         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_nat_universe(
765                 __isl_take isl_dim *dim);
766         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_nat_universe(
767                 __isl_take isl_dim *dim);
768         __isl_give isl_set *isl_set_nat_universe(
769                 __isl_take isl_dim *dim);
770         __isl_give isl_map *isl_map_nat_universe(
771                 __isl_take isl_dim *dim);
772
773 =item * Identity relations
774
775         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_identity(
776                 __isl_take isl_dim *dim);
777         __isl_give isl_map *isl_map_identity(
778                 __isl_take isl_dim *dim);
779
780 The number of input and output dimensions in C<dim> needs
781 to be the same.
782
783 =item * Lexicographic order
784
785         __isl_give isl_map *isl_map_lex_lt(
786                 __isl_take isl_dim *set_dim);
787         __isl_give isl_map *isl_map_lex_le(
788                 __isl_take isl_dim *set_dim);
789         __isl_give isl_map *isl_map_lex_gt(
790                 __isl_take isl_dim *set_dim);
791         __isl_give isl_map *isl_map_lex_ge(
792                 __isl_take isl_dim *set_dim);
793         __isl_give isl_map *isl_map_lex_lt_first(
794                 __isl_take isl_dim *dim, unsigned n);
795         __isl_give isl_map *isl_map_lex_le_first(
796                 __isl_take isl_dim *dim, unsigned n);
797         __isl_give isl_map *isl_map_lex_gt_first(
798                 __isl_take isl_dim *dim, unsigned n);
799         __isl_give isl_map *isl_map_lex_ge_first(
800                 __isl_take isl_dim *dim, unsigned n);
801
802 The first four functions take a dimension specification for a B<set>
803 and return relations that express that the elements in the domain
804 are lexicographically less
805 (C<isl_map_lex_lt>), less or equal (C<isl_map_lex_le>),
806 greater (C<isl_map_lex_gt>) or greater or equal (C<isl_map_lex_ge>)
807 than the elements in the range.
808 The last four functions take a dimension specification for a map
809 and return relations that express that the first C<n> dimensions
810 in the domain are lexicographically less
811 (C<isl_map_lex_lt_first>), less or equal (C<isl_map_lex_le_first>),
812 greater (C<isl_map_lex_gt_first>) or greater or equal (C<isl_map_lex_ge_first>)
813 than the first C<n> dimensions in the range.
814
815 =back
816
817 A basic set or relation can be converted to a set or relation
818 using the following functions.
819
820         __isl_give isl_set *isl_set_from_basic_set(
821                 __isl_take isl_basic_set *bset);
822         __isl_give isl_map *isl_map_from_basic_map(
823                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
824
825 Sets and relations can be converted to union sets and relations
826 using the following functions.
827
828         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_from_map(
829                 __isl_take isl_map *map);
830         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_from_set(
831                 __isl_take isl_set *set);
832
833 Sets and relations can be copied and freed again using the following
834 functions.
835
836         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_copy(
837                 __isl_keep isl_basic_set *bset);
838         __isl_give isl_set *isl_set_copy(__isl_keep isl_set *set);
839         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_copy(
840                 __isl_keep isl_union_set *uset);
841         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_copy(
842                 __isl_keep isl_basic_map *bmap);
843         __isl_give isl_map *isl_map_copy(__isl_keep isl_map *map);
844         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_copy(
845                 __isl_keep isl_union_map *umap);
846         void isl_basic_set_free(__isl_take isl_basic_set *bset);
847         void isl_set_free(__isl_take isl_set *set);
848         void isl_union_set_free(__isl_take isl_union_set *uset);
849         void isl_basic_map_free(__isl_take isl_basic_map *bmap);
850         void isl_map_free(__isl_take isl_map *map);
851         void isl_union_map_free(__isl_take isl_union_map *umap);
852
853 Other sets and relations can be constructed by starting
854 from a universe set or relation, adding equality and/or
855 inequality constraints and then projecting out the
856 existentially quantified variables, if any.
857 Constraints can be constructed, manipulated and
858 added to basic sets and relations using the following functions.
859
860         #include <isl/constraint.h>
861         __isl_give isl_constraint *isl_equality_alloc(
862                 __isl_take isl_dim *dim);
863         __isl_give isl_constraint *isl_inequality_alloc(
864                 __isl_take isl_dim *dim);
865         void isl_constraint_set_constant(
866                 __isl_keep isl_constraint *constraint, isl_int v);
867         void isl_constraint_set_coefficient(
868                 __isl_keep isl_constraint *constraint,
869                 enum isl_dim_type type, int pos, isl_int v);
870         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_add_constraint(
871                 __isl_take isl_basic_map *bmap,
872                 __isl_take isl_constraint *constraint);
873         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_add_constraint(
874                 __isl_take isl_basic_set *bset,
875                 __isl_take isl_constraint *constraint);
876
877 For example, to create a set containing the even integers
878 between 10 and 42, you would use the following code.
879
880         isl_int v;
881         struct isl_dim *dim;
882         struct isl_constraint *c;
883         struct isl_basic_set *bset;
884
885         isl_int_init(v);
886         dim = isl_dim_set_alloc(ctx, 0, 2);
887         bset = isl_basic_set_universe(isl_dim_copy(dim));
888
889         c = isl_equality_alloc(isl_dim_copy(dim));
890         isl_int_set_si(v, -1);
891         isl_constraint_set_coefficient(c, isl_dim_set, 0, v);
892         isl_int_set_si(v, 2);
893         isl_constraint_set_coefficient(c, isl_dim_set, 1, v);
894         bset = isl_basic_set_add_constraint(bset, c);
895
896         c = isl_inequality_alloc(isl_dim_copy(dim));
897         isl_int_set_si(v, -10);
898         isl_constraint_set_constant(c, v);
899         isl_int_set_si(v, 1);
900         isl_constraint_set_coefficient(c, isl_dim_set, 0, v);
901         bset = isl_basic_set_add_constraint(bset, c);
902
903         c = isl_inequality_alloc(dim);
904         isl_int_set_si(v, 42);
905         isl_constraint_set_constant(c, v);
906         isl_int_set_si(v, -1);
907         isl_constraint_set_coefficient(c, isl_dim_set, 0, v);
908         bset = isl_basic_set_add_constraint(bset, c);
909
910         bset = isl_basic_set_project_out(bset, isl_dim_set, 1, 1);
911
912         isl_int_clear(v);
913
914 Or, alternatively,
915
916         struct isl_basic_set *bset;
917         bset = isl_basic_set_read_from_str(ctx,
918                 "{[i] : exists (a : i = 2a and i >= 10 and i <= 42)}", -1);
919
920 A basic set or relation can also be constructed from two matrices
921 describing the equalities and the inequalities.
922
923         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_from_constraint_matrices(
924                 __isl_take isl_dim *dim,
925                 __isl_take isl_mat *eq, __isl_take isl_mat *ineq,
926                 enum isl_dim_type c1,
927                 enum isl_dim_type c2, enum isl_dim_type c3,
928                 enum isl_dim_type c4);
929         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_from_constraint_matrices(
930                 __isl_take isl_dim *dim,
931                 __isl_take isl_mat *eq, __isl_take isl_mat *ineq,
932                 enum isl_dim_type c1,
933                 enum isl_dim_type c2, enum isl_dim_type c3,
934                 enum isl_dim_type c4, enum isl_dim_type c5);
935
936 The C<isl_dim_type> arguments indicate the order in which
937 different kinds of variables appear in the input matrices
938 and should be a permutation of C<isl_dim_cst>, C<isl_dim_param>,
939 C<isl_dim_set> and C<isl_dim_div> for sets and
940 of C<isl_dim_cst>, C<isl_dim_param>,
941 C<isl_dim_in>, C<isl_dim_out> and C<isl_dim_div> for relations.
942
943 =head2 Inspecting Sets and Relations
944
945 Usually, the user should not have to care about the actual constraints
946 of the sets and maps, but should instead apply the abstract operations
947 explained in the following sections.
948 Occasionally, however, it may be required to inspect the individual
949 coefficients of the constraints.  This section explains how to do so.
950 In these cases, it may also be useful to have C<isl> compute
951 an explicit representation of the existentially quantified variables.
952
953         __isl_give isl_set *isl_set_compute_divs(
954                 __isl_take isl_set *set);
955         __isl_give isl_map *isl_map_compute_divs(
956                 __isl_take isl_map *map);
957         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_compute_divs(
958                 __isl_take isl_union_set *uset);
959         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_compute_divs(
960                 __isl_take isl_union_map *umap);
961
962 This explicit representation defines the existentially quantified
963 variables as integer divisions of the other variables, possibly
964 including earlier existentially quantified variables.
965 An explicitly represented existentially quantified variable therefore
966 has a unique value when the values of the other variables are known.
967 If, furthermore, the same existentials, i.e., existentials
968 with the same explicit representations, should appear in the
969 same order in each of the disjuncts of a set or map, then the user should call
970 either of the following functions.
971
972         __isl_give isl_set *isl_set_align_divs(
973                 __isl_take isl_set *set);
974         __isl_give isl_map *isl_map_align_divs(
975                 __isl_take isl_map *map);
976
977 Alternatively, the existentially quantified variables can be removed
978 using the following functions, which compute an overapproximation.
979
980         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_remove_divs(
981                 __isl_take isl_basic_set *bset);
982         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_remove_divs(
983                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
984         __isl_give isl_set *isl_set_remove_divs(
985                 __isl_take isl_set *set);
986         __isl_give isl_map *isl_map_remove_divs(
987                 __isl_take isl_map *map);
988
989 To iterate over all the sets or maps in a union set or map, use
990
991         int isl_union_set_foreach_set(__isl_keep isl_union_set *uset,
992                 int (*fn)(__isl_take isl_set *set, void *user),
993                 void *user);
994         int isl_union_map_foreach_map(__isl_keep isl_union_map *umap,
995                 int (*fn)(__isl_take isl_map *map, void *user),
996                 void *user);
997
998 The number of sets or maps in a union set or map can be obtained
999 from
1000
1001         int isl_union_set_n_set(__isl_keep isl_union_set *uset);
1002         int isl_union_map_n_map(__isl_keep isl_union_map *umap);
1003
1004 To extract the set or map from a union with a given dimension
1005 specification, use
1006
1007         __isl_give isl_set *isl_union_set_extract_set(
1008                 __isl_keep isl_union_set *uset,
1009                 __isl_take isl_dim *dim);
1010         __isl_give isl_map *isl_union_map_extract_map(
1011                 __isl_keep isl_union_map *umap,
1012                 __isl_take isl_dim *dim);
1013
1014 To iterate over all the basic sets or maps in a set or map, use
1015
1016         int isl_set_foreach_basic_set(__isl_keep isl_set *set,
1017                 int (*fn)(__isl_take isl_basic_set *bset, void *user),
1018                 void *user);
1019         int isl_map_foreach_basic_map(__isl_keep isl_map *map,
1020                 int (*fn)(__isl_take isl_basic_map *bmap, void *user),
1021                 void *user);
1022
1023 The callback function C<fn> should return 0 if successful and
1024 -1 if an error occurs.  In the latter case, or if any other error
1025 occurs, the above functions will return -1.
1026
1027 It should be noted that C<isl> does not guarantee that
1028 the basic sets or maps passed to C<fn> are disjoint.
1029 If this is required, then the user should call one of
1030 the following functions first.
1031
1032         __isl_give isl_set *isl_set_make_disjoint(
1033                 __isl_take isl_set *set);
1034         __isl_give isl_map *isl_map_make_disjoint(
1035                 __isl_take isl_map *map);
1036
1037 The number of basic sets in a set can be obtained
1038 from
1039
1040         int isl_set_n_basic_set(__isl_keep isl_set *set);
1041
1042 To iterate over the constraints of a basic set or map, use
1043
1044         #include <isl/constraint.h>
1045
1046         int isl_basic_map_foreach_constraint(
1047                 __isl_keep isl_basic_map *bmap,
1048                 int (*fn)(__isl_take isl_constraint *c, void *user),
1049                 void *user);
1050         void isl_constraint_free(struct isl_constraint *c);
1051
1052 Again, the callback function C<fn> should return 0 if successful and
1053 -1 if an error occurs.  In the latter case, or if any other error
1054 occurs, the above functions will return -1.
1055 The constraint C<c> represents either an equality or an inequality.
1056 Use the following function to find out whether a constraint
1057 represents an equality.  If not, it represents an inequality.
1058
1059         int isl_constraint_is_equality(
1060                 __isl_keep isl_constraint *constraint);
1061
1062 The coefficients of the constraints can be inspected using
1063 the following functions.
1064
1065         void isl_constraint_get_constant(
1066                 __isl_keep isl_constraint *constraint, isl_int *v);
1067         void isl_constraint_get_coefficient(
1068                 __isl_keep isl_constraint *constraint,
1069                 enum isl_dim_type type, int pos, isl_int *v);
1070
1071 The explicit representations of the existentially quantified
1072 variables can be inspected using the following functions.
1073 Note that the user is only allowed to use these functions
1074 if the inspected set or map is the result of a call
1075 to C<isl_set_compute_divs> or C<isl_map_compute_divs>.
1076
1077         __isl_give isl_div *isl_constraint_div(
1078                 __isl_keep isl_constraint *constraint, int pos);
1079         void isl_div_get_constant(__isl_keep isl_div *div,
1080                 isl_int *v);
1081         void isl_div_get_denominator(__isl_keep isl_div *div,
1082                 isl_int *v);
1083         void isl_div_get_coefficient(__isl_keep isl_div *div,
1084                 enum isl_dim_type type, int pos, isl_int *v);
1085
1086 To obtain the constraints of a basic set or map in matrix
1087 form, use the following functions.
1088
1089         __isl_give isl_mat *isl_basic_set_equalities_matrix(
1090                 __isl_keep isl_basic_set *bset,
1091                 enum isl_dim_type c1, enum isl_dim_type c2,
1092                 enum isl_dim_type c3, enum isl_dim_type c4);
1093         __isl_give isl_mat *isl_basic_set_inequalities_matrix(
1094                 __isl_keep isl_basic_set *bset,
1095                 enum isl_dim_type c1, enum isl_dim_type c2,
1096                 enum isl_dim_type c3, enum isl_dim_type c4);
1097         __isl_give isl_mat *isl_basic_map_equalities_matrix(
1098                 __isl_keep isl_basic_map *bmap,
1099                 enum isl_dim_type c1,
1100                 enum isl_dim_type c2, enum isl_dim_type c3,
1101                 enum isl_dim_type c4, enum isl_dim_type c5);
1102         __isl_give isl_mat *isl_basic_map_inequalities_matrix(
1103                 __isl_keep isl_basic_map *bmap,
1104                 enum isl_dim_type c1,
1105                 enum isl_dim_type c2, enum isl_dim_type c3,
1106                 enum isl_dim_type c4, enum isl_dim_type c5);
1107
1108 The C<isl_dim_type> arguments dictate the order in which
1109 different kinds of variables appear in the resulting matrix
1110 and should be a permutation of C<isl_dim_cst>, C<isl_dim_param>,
1111 C<isl_dim_in>, C<isl_dim_out> and C<isl_dim_div>.
1112
1113 The names of the domain and range spaces of a set or relation can be
1114 read off using the following functions.
1115
1116         const char *isl_basic_set_get_tuple_name(
1117                 __isl_keep isl_basic_set *bset);
1118         const char *isl_set_get_tuple_name(
1119                 __isl_keep isl_set *set);
1120         const char *isl_basic_map_get_tuple_name(
1121                 __isl_keep isl_basic_map *bmap,
1122                 enum isl_dim_type type);
1123         const char *isl_map_get_tuple_name(
1124                 __isl_keep isl_map *map,
1125                 enum isl_dim_type type);
1126
1127 As with C<isl_dim_get_tuple_name>, the value returned points to
1128 an internal data structure.
1129 The names of individual dimensions can be read off using
1130 the following functions.
1131
1132         const char *isl_constraint_get_dim_name(
1133                 __isl_keep isl_constraint *constraint,
1134                 enum isl_dim_type type, unsigned pos);
1135         const char *isl_basic_set_get_dim_name(
1136                 __isl_keep isl_basic_set *bset,
1137                 enum isl_dim_type type, unsigned pos);
1138         const char *isl_set_get_dim_name(
1139                 __isl_keep isl_set *set,
1140                 enum isl_dim_type type, unsigned pos);
1141         const char *isl_basic_map_get_dim_name(
1142                 __isl_keep isl_basic_map *bmap,
1143                 enum isl_dim_type type, unsigned pos);
1144         const char *isl_map_get_dim_name(
1145                 __isl_keep isl_map *map,
1146                 enum isl_dim_type type, unsigned pos);
1147
1148 These functions are mostly useful to obtain the names
1149 of the parameters.
1150
1151 =head2 Properties
1152
1153 =head3 Unary Properties
1154
1155 =over
1156
1157 =item * Emptiness
1158
1159 The following functions test whether the given set or relation
1160 contains any integer points.  The ``plain'' variants do not perform
1161 any computations, but simply check if the given set or relation
1162 is already known to be empty.
1163
1164         int isl_basic_set_plain_is_empty(__isl_keep isl_basic_set *bset);
1165         int isl_basic_set_is_empty(__isl_keep isl_basic_set *bset);
1166         int isl_set_plain_is_empty(__isl_keep isl_set *set);
1167         int isl_set_is_empty(__isl_keep isl_set *set);
1168         int isl_union_set_is_empty(__isl_keep isl_union_set *uset);
1169         int isl_basic_map_plain_is_empty(__isl_keep isl_basic_map *bmap);
1170         int isl_basic_map_is_empty(__isl_keep isl_basic_map *bmap);
1171         int isl_map_plain_is_empty(__isl_keep isl_map *map);
1172         int isl_map_is_empty(__isl_keep isl_map *map);
1173         int isl_union_map_is_empty(__isl_keep isl_union_map *umap);
1174
1175 =item * Universality
1176
1177         int isl_basic_set_is_universe(__isl_keep isl_basic_set *bset);
1178         int isl_basic_map_is_universe(__isl_keep isl_basic_map *bmap);
1179         int isl_set_plain_is_universe(__isl_keep isl_set *set);
1180
1181 =item * Single-valuedness
1182
1183         int isl_map_is_single_valued(__isl_keep isl_map *map);
1184         int isl_union_map_is_single_valued(__isl_keep isl_union_map *umap);
1185
1186 =item * Injectivity
1187
1188         int isl_map_is_injective(__isl_keep isl_map *map);
1189         int isl_union_map_is_injective(__isl_keep isl_union_map *umap);
1190
1191 =item * Bijectivity
1192
1193         int isl_map_is_bijective(__isl_keep isl_map *map);
1194         int isl_union_map_is_bijective(__isl_keep isl_union_map *umap);
1195
1196 =item * Wrapping
1197
1198 The following functions check whether the domain of the given
1199 (basic) set is a wrapped relation.
1200
1201         int isl_basic_set_is_wrapping(
1202                 __isl_keep isl_basic_set *bset);
1203         int isl_set_is_wrapping(__isl_keep isl_set *set);
1204
1205 =item * Internal Product
1206
1207         int isl_basic_map_can_zip(
1208                 __isl_keep isl_basic_map *bmap);
1209         int isl_map_can_zip(__isl_keep isl_map *map);
1210
1211 Check whether the product of domain and range of the given relation
1212 can be computed,
1213 i.e., whether both domain and range are nested relations.
1214
1215 =back
1216
1217 =head3 Binary Properties
1218
1219 =over
1220
1221 =item * Equality
1222
1223         int isl_set_plain_is_equal(__isl_keep isl_set *set1,
1224                 __isl_keep isl_set *set2);
1225         int isl_set_is_equal(__isl_keep isl_set *set1,
1226                 __isl_keep isl_set *set2);
1227         int isl_union_set_is_equal(
1228                 __isl_keep isl_union_set *uset1,
1229                 __isl_keep isl_union_set *uset2);
1230         int isl_basic_map_is_equal(
1231                 __isl_keep isl_basic_map *bmap1,
1232                 __isl_keep isl_basic_map *bmap2);
1233         int isl_map_is_equal(__isl_keep isl_map *map1,
1234                 __isl_keep isl_map *map2);
1235         int isl_map_plain_is_equal(__isl_keep isl_map *map1,
1236                 __isl_keep isl_map *map2);
1237         int isl_union_map_is_equal(
1238                 __isl_keep isl_union_map *umap1,
1239                 __isl_keep isl_union_map *umap2);
1240
1241 =item * Disjointness
1242
1243         int isl_set_plain_is_disjoint(__isl_keep isl_set *set1,
1244                 __isl_keep isl_set *set2);
1245
1246 =item * Subset
1247
1248         int isl_set_is_subset(__isl_keep isl_set *set1,
1249                 __isl_keep isl_set *set2);
1250         int isl_set_is_strict_subset(
1251                 __isl_keep isl_set *set1,
1252                 __isl_keep isl_set *set2);
1253         int isl_union_set_is_subset(
1254                 __isl_keep isl_union_set *uset1,
1255                 __isl_keep isl_union_set *uset2);
1256         int isl_union_set_is_strict_subset(
1257                 __isl_keep isl_union_set *uset1,
1258                 __isl_keep isl_union_set *uset2);
1259         int isl_basic_map_is_subset(
1260                 __isl_keep isl_basic_map *bmap1,
1261                 __isl_keep isl_basic_map *bmap2);
1262         int isl_basic_map_is_strict_subset(
1263                 __isl_keep isl_basic_map *bmap1,
1264                 __isl_keep isl_basic_map *bmap2);
1265         int isl_map_is_subset(
1266                 __isl_keep isl_map *map1,
1267                 __isl_keep isl_map *map2);
1268         int isl_map_is_strict_subset(
1269                 __isl_keep isl_map *map1,
1270                 __isl_keep isl_map *map2);
1271         int isl_union_map_is_subset(
1272                 __isl_keep isl_union_map *umap1,
1273                 __isl_keep isl_union_map *umap2);
1274         int isl_union_map_is_strict_subset(
1275                 __isl_keep isl_union_map *umap1,
1276                 __isl_keep isl_union_map *umap2);
1277
1278 =back
1279
1280 =head2 Unary Operations
1281
1282 =over
1283
1284 =item * Complement
1285
1286         __isl_give isl_set *isl_set_complement(
1287                 __isl_take isl_set *set);
1288
1289 =item * Inverse map
1290
1291         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_reverse(
1292                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1293         __isl_give isl_map *isl_map_reverse(
1294                 __isl_take isl_map *map);
1295         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_reverse(
1296                 __isl_take isl_union_map *umap);
1297
1298 =item * Projection
1299
1300         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_project_out(
1301                 __isl_take isl_basic_set *bset,
1302                 enum isl_dim_type type, unsigned first, unsigned n);
1303         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_project_out(
1304                 __isl_take isl_basic_map *bmap,
1305                 enum isl_dim_type type, unsigned first, unsigned n);
1306         __isl_give isl_set *isl_set_project_out(__isl_take isl_set *set,
1307                 enum isl_dim_type type, unsigned first, unsigned n);
1308         __isl_give isl_map *isl_map_project_out(__isl_take isl_map *map,
1309                 enum isl_dim_type type, unsigned first, unsigned n);
1310         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_map_domain(
1311                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1312         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_map_range(
1313                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1314         __isl_give isl_set *isl_map_domain(
1315                 __isl_take isl_map *bmap);
1316         __isl_give isl_set *isl_map_range(
1317                 __isl_take isl_map *map);
1318         __isl_give isl_union_set *isl_union_map_domain(
1319                 __isl_take isl_union_map *umap);
1320         __isl_give isl_union_set *isl_union_map_range(
1321                 __isl_take isl_union_map *umap);
1322
1323         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_domain_map(
1324                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1325         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_range_map(
1326                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1327         __isl_give isl_map *isl_map_domain_map(__isl_take isl_map *map);
1328         __isl_give isl_map *isl_map_range_map(__isl_take isl_map *map);
1329         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_domain_map(
1330                 __isl_take isl_union_map *umap);
1331         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_range_map(
1332                 __isl_take isl_union_map *umap);
1333
1334 The functions above construct a (basic, regular or union) relation
1335 that maps (a wrapped version of) the input relation to its domain or range.
1336
1337 =item * Identity
1338
1339         __isl_give isl_map *isl_set_identity(
1340                 __isl_take isl_set *set);
1341         __isl_give isl_union_map *isl_union_set_identity(
1342                 __isl_take isl_union_set *uset);
1343
1344 Construct an identity relation on the given (union) set.
1345
1346 =item * Deltas
1347
1348         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_map_deltas(
1349                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1350         __isl_give isl_set *isl_map_deltas(__isl_take isl_map *map);
1351         __isl_give isl_union_set *isl_union_map_deltas(
1352                 __isl_take isl_union_map *umap);
1353
1354 These functions return a (basic) set containing the differences
1355 between image elements and corresponding domain elements in the input.
1356
1357         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_deltas_map(
1358                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1359         __isl_give isl_map *isl_map_deltas_map(
1360                 __isl_take isl_map *map);
1361         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_deltas_map(
1362                 __isl_take isl_union_map *umap);
1363
1364 The functions above construct a (basic, regular or union) relation
1365 that maps (a wrapped version of) the input relation to its delta set.
1366
1367 =item * Coalescing
1368
1369 Simplify the representation of a set or relation by trying
1370 to combine pairs of basic sets or relations into a single
1371 basic set or relation.
1372
1373         __isl_give isl_set *isl_set_coalesce(__isl_take isl_set *set);
1374         __isl_give isl_map *isl_map_coalesce(__isl_take isl_map *map);
1375         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_coalesce(
1376                 __isl_take isl_union_set *uset);
1377         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_coalesce(
1378                 __isl_take isl_union_map *umap);
1379
1380 =item * Detecting equalities
1381
1382         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_detect_equalities(
1383                 __isl_take isl_basic_set *bset);
1384         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_detect_equalities(
1385                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1386         __isl_give isl_set *isl_set_detect_equalities(
1387                 __isl_take isl_set *set);
1388         __isl_give isl_map *isl_map_detect_equalities(
1389                 __isl_take isl_map *map);
1390         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_detect_equalities(
1391                 __isl_take isl_union_set *uset);
1392         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_detect_equalities(
1393                 __isl_take isl_union_map *umap);
1394
1395 Simplify the representation of a set or relation by detecting implicit
1396 equalities.
1397
1398 =item * Convex hull
1399
1400         __isl_give isl_basic_set *isl_set_convex_hull(
1401                 __isl_take isl_set *set);
1402         __isl_give isl_basic_map *isl_map_convex_hull(
1403                 __isl_take isl_map *map);
1404
1405 If the input set or relation has any existentially quantified
1406 variables, then the result of these operations is currently undefined.
1407
1408 =item * Simple hull
1409
1410         __isl_give isl_basic_set *isl_set_simple_hull(
1411                 __isl_take isl_set *set);
1412         __isl_give isl_basic_map *isl_map_simple_hull(
1413                 __isl_take isl_map *map);
1414         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_simple_hull(
1415                 __isl_take isl_union_map *umap);
1416
1417 These functions compute a single basic set or relation
1418 that contains the whole input set or relation.
1419 In particular, the output is described by translates
1420 of the constraints describing the basic sets or relations in the input.
1421
1422 =begin latex
1423
1424 (See \autoref{s:simple hull}.)
1425
1426 =end latex
1427
1428 =item * Affine hull
1429
1430         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_affine_hull(
1431                 __isl_take isl_basic_set *bset);
1432         __isl_give isl_basic_set *isl_set_affine_hull(
1433                 __isl_take isl_set *set);
1434         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_affine_hull(
1435                 __isl_take isl_union_set *uset);
1436         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_affine_hull(
1437                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1438         __isl_give isl_basic_map *isl_map_affine_hull(
1439                 __isl_take isl_map *map);
1440         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_affine_hull(
1441                 __isl_take isl_union_map *umap);
1442
1443 In case of union sets and relations, the affine hull is computed
1444 per space.
1445
1446 =item * Polyhedral hull
1447
1448         __isl_give isl_basic_set *isl_set_polyhedral_hull(
1449                 __isl_take isl_set *set);
1450         __isl_give isl_basic_map *isl_map_polyhedral_hull(
1451                 __isl_take isl_map *map);
1452         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_polyhedral_hull(
1453                 __isl_take isl_union_set *uset);
1454         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_polyhedral_hull(
1455                 __isl_take isl_union_map *umap);
1456
1457 These functions compute a single basic set or relation
1458 not involving any existentially quantified variables
1459 that contains the whole input set or relation.
1460 In case of union sets and relations, the polyhedral hull is computed
1461 per space.
1462
1463 =item * Dual
1464
1465 The following functions compute either the set of (rational) coefficient
1466 values of valid constraints for the given set or the set of (rational)
1467 values satisfying the constraints with coefficients from the given set.
1468 Internally, these two sets of functions perform essentially the
1469 same operations, except that the set of coefficients is assumed to
1470 be a cone, while the set of values may be any polyhedron.
1471 The current implementation is based on the Farkas lemma and
1472 Fourier-Motzkin elimination, but this may change or be made optional
1473 in future.  In particular, future implementations may use different
1474 dualization algorithms or skip the elimination step.
1475
1476         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_coefficients(
1477                 __isl_take isl_basic_set *bset);
1478         __isl_give isl_basic_set *isl_set_coefficients(
1479                 __isl_take isl_set *set);
1480         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_coefficients(
1481                 __isl_take isl_union_set *bset);
1482         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_solutions(
1483                 __isl_take isl_basic_set *bset);
1484         __isl_give isl_basic_set *isl_set_solutions(
1485                 __isl_take isl_set *set);
1486         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_solutions(
1487                 __isl_take isl_union_set *bset);
1488
1489 =item * Power
1490
1491         __isl_give isl_map *isl_map_power(__isl_take isl_map *map,
1492                 int *exact);
1493         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_power(
1494                 __isl_take isl_union_map *umap, int *exact);
1495
1496 Compute a parametric representation for all positive powers I<k> of C<map>.
1497 The result maps I<k> to a nested relation corresponding to the
1498 I<k>th power of C<map>.
1499 The result may be an overapproximation.  If the result is known to be exact,
1500 then C<*exact> is set to C<1>.
1501
1502 =item * Transitive closure
1503
1504         __isl_give isl_map *isl_map_transitive_closure(
1505                 __isl_take isl_map *map, int *exact);
1506         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_transitive_closure(
1507                 __isl_take isl_union_map *umap, int *exact);
1508
1509 Compute the transitive closure of C<map>.
1510 The result may be an overapproximation.  If the result is known to be exact,
1511 then C<*exact> is set to C<1>.
1512
1513 =item * Reaching path lengths
1514
1515         __isl_give isl_map *isl_map_reaching_path_lengths(
1516                 __isl_take isl_map *map, int *exact);
1517
1518 Compute a relation that maps each element in the range of C<map>
1519 to the lengths of all paths composed of edges in C<map> that
1520 end up in the given element.
1521 The result may be an overapproximation.  If the result is known to be exact,
1522 then C<*exact> is set to C<1>.
1523 To compute the I<maximal> path length, the resulting relation
1524 should be postprocessed by C<isl_map_lexmax>.
1525 In particular, if the input relation is a dependence relation
1526 (mapping sources to sinks), then the maximal path length corresponds
1527 to the free schedule.
1528 Note, however, that C<isl_map_lexmax> expects the maximum to be
1529 finite, so if the path lengths are unbounded (possibly due to
1530 the overapproximation), then you will get an error message.
1531
1532 =item * Wrapping
1533
1534         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_map_wrap(
1535                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1536         __isl_give isl_set *isl_map_wrap(
1537                 __isl_take isl_map *map);
1538         __isl_give isl_union_set *isl_union_map_wrap(
1539                 __isl_take isl_union_map *umap);
1540         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_set_unwrap(
1541                 __isl_take isl_basic_set *bset);
1542         __isl_give isl_map *isl_set_unwrap(
1543                 __isl_take isl_set *set);
1544         __isl_give isl_union_map *isl_union_set_unwrap(
1545                 __isl_take isl_union_set *uset);
1546
1547 =item * Flattening
1548
1549 Remove any internal structure of domain (and range) of the given
1550 set or relation.  If there is any such internal structure in the input,
1551 then the name of the space is also removed.
1552
1553         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_flatten(
1554                 __isl_take isl_basic_set *bset);
1555         __isl_give isl_set *isl_set_flatten(
1556                 __isl_take isl_set *set);
1557         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_flatten(
1558                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1559         __isl_give isl_map *isl_map_flatten(
1560                 __isl_take isl_map *map);
1561
1562         __isl_give isl_map *isl_set_flatten_map(
1563                 __isl_take isl_set *set);
1564
1565 The function above constructs a relation
1566 that maps the input set to a flattened version of the set.
1567
1568 =item * Lifting
1569
1570 Lift the input set to a space with extra dimensions corresponding
1571 to the existentially quantified variables in the input.
1572 In particular, the result lives in a wrapped map where the domain
1573 is the original space and the range corresponds to the original
1574 existentially quantified variables.
1575
1576         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_lift(
1577                 __isl_take isl_basic_set *bset);
1578         __isl_give isl_set *isl_set_lift(
1579                 __isl_take isl_set *set);
1580         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_lift(
1581                 __isl_take isl_union_set *uset);
1582
1583 =item * Internal Product
1584
1585         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_zip(
1586                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1587         __isl_give isl_map *isl_map_zip(
1588                 __isl_take isl_map *map);
1589         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_zip(
1590                 __isl_take isl_union_map *umap);
1591
1592 Given a relation with nested relations for domain and range,
1593 interchange the range of the domain with the domain of the range.
1594
1595 =item * Dimension manipulation
1596
1597         __isl_give isl_set *isl_set_add_dims(
1598                 __isl_take isl_set *set,
1599                 enum isl_dim_type type, unsigned n);
1600         __isl_give isl_map *isl_map_add_dims(
1601                 __isl_take isl_map *map,
1602                 enum isl_dim_type type, unsigned n);
1603
1604 It is usually not advisable to directly change the (input or output)
1605 space of a set or a relation as this removes the name and the internal
1606 structure of the space.  However, the above functions can be useful
1607 to add new parameters.
1608
1609 =back
1610
1611 =head2 Binary Operations
1612
1613 The two arguments of a binary operation not only need to live
1614 in the same C<isl_ctx>, they currently also need to have
1615 the same (number of) parameters.
1616
1617 =head3 Basic Operations
1618
1619 =over
1620
1621 =item * Intersection
1622
1623         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_intersect(
1624                 __isl_take isl_basic_set *bset1,
1625                 __isl_take isl_basic_set *bset2);
1626         __isl_give isl_set *isl_set_intersect(
1627                 __isl_take isl_set *set1,
1628                 __isl_take isl_set *set2);
1629         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_intersect(
1630                 __isl_take isl_union_set *uset1,
1631                 __isl_take isl_union_set *uset2);
1632         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_intersect_domain(
1633                 __isl_take isl_basic_map *bmap,
1634                 __isl_take isl_basic_set *bset);
1635         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_intersect_range(
1636                 __isl_take isl_basic_map *bmap,
1637                 __isl_take isl_basic_set *bset);
1638         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_intersect(
1639                 __isl_take isl_basic_map *bmap1,
1640                 __isl_take isl_basic_map *bmap2);
1641         __isl_give isl_map *isl_map_intersect_domain(
1642                 __isl_take isl_map *map,
1643                 __isl_take isl_set *set);
1644         __isl_give isl_map *isl_map_intersect_range(
1645                 __isl_take isl_map *map,
1646                 __isl_take isl_set *set);
1647         __isl_give isl_map *isl_map_intersect(
1648                 __isl_take isl_map *map1,
1649                 __isl_take isl_map *map2);
1650         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_intersect_domain(
1651                 __isl_take isl_union_map *umap,
1652                 __isl_take isl_union_set *uset);
1653         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_intersect_range(
1654                 __isl_take isl_union_map *umap,
1655                 __isl_take isl_union_set *uset);
1656         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_intersect(
1657                 __isl_take isl_union_map *umap1,
1658                 __isl_take isl_union_map *umap2);
1659
1660 =item * Union
1661
1662         __isl_give isl_set *isl_basic_set_union(
1663                 __isl_take isl_basic_set *bset1,
1664                 __isl_take isl_basic_set *bset2);
1665         __isl_give isl_map *isl_basic_map_union(
1666                 __isl_take isl_basic_map *bmap1,
1667                 __isl_take isl_basic_map *bmap2);
1668         __isl_give isl_set *isl_set_union(
1669                 __isl_take isl_set *set1,
1670                 __isl_take isl_set *set2);
1671         __isl_give isl_map *isl_map_union(
1672                 __isl_take isl_map *map1,
1673                 __isl_take isl_map *map2);
1674         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_union(
1675                 __isl_take isl_union_set *uset1,
1676                 __isl_take isl_union_set *uset2);
1677         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_union(
1678                 __isl_take isl_union_map *umap1,
1679                 __isl_take isl_union_map *umap2);
1680
1681 =item * Set difference
1682
1683         __isl_give isl_set *isl_set_subtract(
1684                 __isl_take isl_set *set1,
1685                 __isl_take isl_set *set2);
1686         __isl_give isl_map *isl_map_subtract(
1687                 __isl_take isl_map *map1,
1688                 __isl_take isl_map *map2);
1689         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_subtract(
1690                 __isl_take isl_union_set *uset1,
1691                 __isl_take isl_union_set *uset2);
1692         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_subtract(
1693                 __isl_take isl_union_map *umap1,
1694                 __isl_take isl_union_map *umap2);
1695
1696 =item * Application
1697
1698         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_apply(
1699                 __isl_take isl_basic_set *bset,
1700                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1701         __isl_give isl_set *isl_set_apply(
1702                 __isl_take isl_set *set,
1703                 __isl_take isl_map *map);
1704         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_apply(
1705                 __isl_take isl_union_set *uset,
1706                 __isl_take isl_union_map *umap);
1707         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_apply_domain(
1708                 __isl_take isl_basic_map *bmap1,
1709                 __isl_take isl_basic_map *bmap2);
1710         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_apply_range(
1711                 __isl_take isl_basic_map *bmap1,
1712                 __isl_take isl_basic_map *bmap2);
1713         __isl_give isl_map *isl_map_apply_domain(
1714                 __isl_take isl_map *map1,
1715                 __isl_take isl_map *map2);
1716         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_apply_domain(
1717                 __isl_take isl_union_map *umap1,
1718                 __isl_take isl_union_map *umap2);
1719         __isl_give isl_map *isl_map_apply_range(
1720                 __isl_take isl_map *map1,
1721                 __isl_take isl_map *map2);
1722         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_apply_range(
1723                 __isl_take isl_union_map *umap1,
1724                 __isl_take isl_union_map *umap2);
1725
1726 =item * Cartesian Product
1727
1728         __isl_give isl_set *isl_set_product(
1729                 __isl_take isl_set *set1,
1730                 __isl_take isl_set *set2);
1731         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_product(
1732                 __isl_take isl_union_set *uset1,
1733                 __isl_take isl_union_set *uset2);
1734         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_range_product(
1735                 __isl_take isl_basic_map *bmap1,
1736                 __isl_take isl_basic_map *bmap2);
1737         __isl_give isl_map *isl_map_range_product(
1738                 __isl_take isl_map *map1,
1739                 __isl_take isl_map *map2);
1740         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_range_product(
1741                 __isl_take isl_union_map *umap1,
1742                 __isl_take isl_union_map *umap2);
1743         __isl_give isl_map *isl_map_product(
1744                 __isl_take isl_map *map1,
1745                 __isl_take isl_map *map2);
1746         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_product(
1747                 __isl_take isl_union_map *umap1,
1748                 __isl_take isl_union_map *umap2);
1749
1750 The above functions compute the cross product of the given
1751 sets or relations.  The domains and ranges of the results
1752 are wrapped maps between domains and ranges of the inputs.
1753 To obtain a ``flat'' product, use the following functions
1754 instead.
1755
1756         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_flat_product(
1757                 __isl_take isl_basic_set *bset1,
1758                 __isl_take isl_basic_set *bset2);
1759         __isl_give isl_set *isl_set_flat_product(
1760                 __isl_take isl_set *set1,
1761                 __isl_take isl_set *set2);
1762         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_flat_product(
1763                 __isl_take isl_basic_map *bmap1,
1764                 __isl_take isl_basic_map *bmap2);
1765         __isl_give isl_map *isl_map_flat_product(
1766                 __isl_take isl_map *map1,
1767                 __isl_take isl_map *map2);
1768
1769 =item * Simplification
1770
1771         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_gist(
1772                 __isl_take isl_basic_set *bset,
1773                 __isl_take isl_basic_set *context);
1774         __isl_give isl_set *isl_set_gist(__isl_take isl_set *set,
1775                 __isl_take isl_set *context);
1776         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_gist(
1777                 __isl_take isl_union_set *uset,
1778                 __isl_take isl_union_set *context);
1779         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_gist(
1780                 __isl_take isl_basic_map *bmap,
1781                 __isl_take isl_basic_map *context);
1782         __isl_give isl_map *isl_map_gist(__isl_take isl_map *map,
1783                 __isl_take isl_map *context);
1784         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_gist(
1785                 __isl_take isl_union_map *umap,
1786                 __isl_take isl_union_map *context);
1787
1788 The gist operation returns a set or relation that has the
1789 same intersection with the context as the input set or relation.
1790 Any implicit equality in the intersection is made explicit in the result,
1791 while all inequalities that are redundant with respect to the intersection
1792 are removed.
1793 In case of union sets and relations, the gist operation is performed
1794 per space.
1795
1796 =back
1797
1798 =head3 Lexicographic Optimization
1799
1800 Given a (basic) set C<set> (or C<bset>) and a zero-dimensional domain C<dom>,
1801 the following functions
1802 compute a set that contains the lexicographic minimum or maximum
1803 of the elements in C<set> (or C<bset>) for those values of the parameters
1804 that satisfy C<dom>.
1805 If C<empty> is not C<NULL>, then C<*empty> is assigned a set
1806 that contains the parameter values in C<dom> for which C<set> (or C<bset>)
1807 has no elements.
1808 In other words, the union of the parameter values
1809 for which the result is non-empty and of C<*empty>
1810 is equal to C<dom>.
1811
1812         __isl_give isl_set *isl_basic_set_partial_lexmin(
1813                 __isl_take isl_basic_set *bset,
1814                 __isl_take isl_basic_set *dom,
1815                 __isl_give isl_set **empty);
1816         __isl_give isl_set *isl_basic_set_partial_lexmax(
1817                 __isl_take isl_basic_set *bset,
1818                 __isl_take isl_basic_set *dom,
1819                 __isl_give isl_set **empty);
1820         __isl_give isl_set *isl_set_partial_lexmin(
1821                 __isl_take isl_set *set, __isl_take isl_set *dom,
1822                 __isl_give isl_set **empty);
1823         __isl_give isl_set *isl_set_partial_lexmax(
1824                 __isl_take isl_set *set, __isl_take isl_set *dom,
1825                 __isl_give isl_set **empty);
1826
1827 Given a (basic) set C<set> (or C<bset>), the following functions simply
1828 return a set containing the lexicographic minimum or maximum
1829 of the elements in C<set> (or C<bset>).
1830 In case of union sets, the optimum is computed per space.
1831
1832         __isl_give isl_set *isl_basic_set_lexmin(
1833                 __isl_take isl_basic_set *bset);
1834         __isl_give isl_set *isl_basic_set_lexmax(
1835                 __isl_take isl_basic_set *bset);
1836         __isl_give isl_set *isl_set_lexmin(
1837                 __isl_take isl_set *set);
1838         __isl_give isl_set *isl_set_lexmax(
1839                 __isl_take isl_set *set);
1840         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_lexmin(
1841                 __isl_take isl_union_set *uset);
1842         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_lexmax(
1843                 __isl_take isl_union_set *uset);
1844
1845 Given a (basic) relation C<map> (or C<bmap>) and a domain C<dom>,
1846 the following functions
1847 compute a relation that maps each element of C<dom>
1848 to the single lexicographic minimum or maximum
1849 of the elements that are associated to that same
1850 element in C<map> (or C<bmap>).
1851 If C<empty> is not C<NULL>, then C<*empty> is assigned a set
1852 that contains the elements in C<dom> that do not map
1853 to any elements in C<map> (or C<bmap>).
1854 In other words, the union of the domain of the result and of C<*empty>
1855 is equal to C<dom>.
1856
1857         __isl_give isl_map *isl_basic_map_partial_lexmax(
1858                 __isl_take isl_basic_map *bmap,
1859                 __isl_take isl_basic_set *dom,
1860                 __isl_give isl_set **empty);
1861         __isl_give isl_map *isl_basic_map_partial_lexmin(
1862                 __isl_take isl_basic_map *bmap,
1863                 __isl_take isl_basic_set *dom,
1864                 __isl_give isl_set **empty);
1865         __isl_give isl_map *isl_map_partial_lexmax(
1866                 __isl_take isl_map *map, __isl_take isl_set *dom,
1867                 __isl_give isl_set **empty);
1868         __isl_give isl_map *isl_map_partial_lexmin(
1869                 __isl_take isl_map *map, __isl_take isl_set *dom,
1870                 __isl_give isl_set **empty);
1871
1872 Given a (basic) map C<map> (or C<bmap>), the following functions simply
1873 return a map mapping each element in the domain of
1874 C<map> (or C<bmap>) to the lexicographic minimum or maximum
1875 of all elements associated to that element.
1876 In case of union relations, the optimum is computed per space.
1877
1878         __isl_give isl_map *isl_basic_map_lexmin(
1879                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1880         __isl_give isl_map *isl_basic_map_lexmax(
1881                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1882         __isl_give isl_map *isl_map_lexmin(
1883                 __isl_take isl_map *map);
1884         __isl_give isl_map *isl_map_lexmax(
1885                 __isl_take isl_map *map);
1886         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_lexmin(
1887                 __isl_take isl_union_map *umap);
1888         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_lexmax(
1889                 __isl_take isl_union_map *umap);
1890
1891 =head2 Matrices
1892
1893 Matrices can be created, copied and freed using the following functions.
1894
1895         #include <isl/mat.h>
1896         __isl_give isl_mat *isl_mat_alloc(struct isl_ctx *ctx,
1897                 unsigned n_row, unsigned n_col);
1898         __isl_give isl_mat *isl_mat_copy(__isl_keep isl_mat *mat);
1899         void isl_mat_free(__isl_take isl_mat *mat);
1900
1901 Note that the elements of a newly created matrix may have arbitrary values.
1902 The elements can be changed and inspected using the following functions.
1903
1904         int isl_mat_rows(__isl_keep isl_mat *mat);
1905         int isl_mat_cols(__isl_keep isl_mat *mat);
1906         int isl_mat_get_element(__isl_keep isl_mat *mat,
1907                 int row, int col, isl_int *v);
1908         __isl_give isl_mat *isl_mat_set_element(__isl_take isl_mat *mat,
1909                 int row, int col, isl_int v);
1910         __isl_give isl_mat *isl_mat_set_element_si(__isl_take isl_mat *mat,
1911                 int row, int col, int v);
1912
1913 C<isl_mat_get_element> will return a negative value if anything went wrong.
1914 In that case, the value of C<*v> is undefined.
1915
1916 The following function can be used to compute the (right) inverse
1917 of a matrix, i.e., a matrix such that the product of the original
1918 and the inverse (in that order) is a multiple of the identity matrix.
1919 The input matrix is assumed to be of full row-rank.
1920
1921         __isl_give isl_mat *isl_mat_right_inverse(__isl_take isl_mat *mat);
1922
1923 The following function can be used to compute the (right) kernel
1924 (or null space) of a matrix, i.e., a matrix such that the product of
1925 the original and the kernel (in that order) is the zero matrix.
1926
1927         __isl_give isl_mat *isl_mat_right_kernel(__isl_take isl_mat *mat);
1928
1929 =head2 Points
1930
1931 Points are elements of a set.  They can be used to construct
1932 simple sets (boxes) or they can be used to represent the
1933 individual elements of a set.
1934 The zero point (the origin) can be created using
1935
1936         __isl_give isl_point *isl_point_zero(__isl_take isl_dim *dim);
1937
1938 The coordinates of a point can be inspected, set and changed
1939 using
1940
1941         void isl_point_get_coordinate(__isl_keep isl_point *pnt,
1942                 enum isl_dim_type type, int pos, isl_int *v);
1943         __isl_give isl_point *isl_point_set_coordinate(
1944                 __isl_take isl_point *pnt,
1945                 enum isl_dim_type type, int pos, isl_int v);
1946
1947         __isl_give isl_point *isl_point_add_ui(
1948                 __isl_take isl_point *pnt,
1949                 enum isl_dim_type type, int pos, unsigned val);
1950         __isl_give isl_point *isl_point_sub_ui(
1951                 __isl_take isl_point *pnt,
1952                 enum isl_dim_type type, int pos, unsigned val);
1953
1954 Points can be copied or freed using
1955
1956         __isl_give isl_point *isl_point_copy(
1957                 __isl_keep isl_point *pnt);
1958         void isl_point_free(__isl_take isl_point *pnt);
1959
1960 A singleton set can be created from a point using
1961
1962         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_from_point(
1963                 __isl_take isl_point *pnt);
1964         __isl_give isl_set *isl_set_from_point(
1965                 __isl_take isl_point *pnt);
1966
1967 and a box can be created from two opposite extremal points using
1968
1969         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_box_from_points(
1970                 __isl_take isl_point *pnt1,
1971                 __isl_take isl_point *pnt2);
1972         __isl_give isl_set *isl_set_box_from_points(
1973                 __isl_take isl_point *pnt1,
1974                 __isl_take isl_point *pnt2);
1975
1976 All elements of a B<bounded> (union) set can be enumerated using
1977 the following functions.
1978
1979         int isl_set_foreach_point(__isl_keep isl_set *set,
1980                 int (*fn)(__isl_take isl_point *pnt, void *user),
1981                 void *user);
1982         int isl_union_set_foreach_point(__isl_keep isl_union_set *uset,
1983                 int (*fn)(__isl_take isl_point *pnt, void *user),
1984                 void *user);
1985
1986 The function C<fn> is called for each integer point in
1987 C<set> with as second argument the last argument of
1988 the C<isl_set_foreach_point> call.  The function C<fn>
1989 should return C<0> on success and C<-1> on failure.
1990 In the latter case, C<isl_set_foreach_point> will stop
1991 enumerating and return C<-1> as well.
1992 If the enumeration is performed successfully and to completion,
1993 then C<isl_set_foreach_point> returns C<0>.
1994
1995 To obtain a single point of a (basic) set, use
1996
1997         __isl_give isl_point *isl_basic_set_sample_point(
1998                 __isl_take isl_basic_set *bset);
1999         __isl_give isl_point *isl_set_sample_point(
2000                 __isl_take isl_set *set);
2001
2002 If C<set> does not contain any (integer) points, then the
2003 resulting point will be ``void'', a property that can be
2004 tested using
2005
2006         int isl_point_is_void(__isl_keep isl_point *pnt);
2007
2008 =head2 Piecewise Quasipolynomials
2009
2010 A piecewise quasipolynomial is a particular kind of function that maps
2011 a parametric point to a rational value.
2012 More specifically, a quasipolynomial is a polynomial expression in greatest
2013 integer parts of affine expressions of parameters and variables.
2014 A piecewise quasipolynomial is a subdivision of a given parametric
2015 domain into disjoint cells with a quasipolynomial associated to
2016 each cell.  The value of the piecewise quasipolynomial at a given
2017 point is the value of the quasipolynomial associated to the cell
2018 that contains the point.  Outside of the union of cells,
2019 the value is assumed to be zero.
2020 For example, the piecewise quasipolynomial
2021
2022         [n] -> { [x] -> ((1 + n) - x) : x <= n and x >= 0 }
2023
2024 maps C<x> to C<1 + n - x> for values of C<x> between C<0> and C<n>.
2025 A given piecewise quasipolynomial has a fixed domain dimension.
2026 Union piecewise quasipolynomials are used to contain piecewise quasipolynomials
2027 defined over different domains.
2028 Piecewise quasipolynomials are mainly used by the C<barvinok>
2029 library for representing the number of elements in a parametric set or map.
2030 For example, the piecewise quasipolynomial above represents
2031 the number of points in the map
2032
2033         [n] -> { [x] -> [y] : x,y >= 0 and 0 <= x + y <= n }
2034
2035 =head3 Printing (Piecewise) Quasipolynomials
2036
2037 Quasipolynomials and piecewise quasipolynomials can be printed
2038 using the following functions.
2039
2040         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_qpolynomial(
2041                 __isl_take isl_printer *p,
2042                 __isl_keep isl_qpolynomial *qp);
2043
2044         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_pw_qpolynomial(
2045                 __isl_take isl_printer *p,
2046                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial *pwqp);
2047
2048         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_union_pw_qpolynomial(
2049                 __isl_take isl_printer *p,
2050                 __isl_keep isl_union_pw_qpolynomial *upwqp);
2051
2052 The output format of the printer
2053 needs to be set to either C<ISL_FORMAT_ISL> or C<ISL_FORMAT_C>.
2054 For C<isl_printer_print_union_pw_qpolynomial>, only C<ISL_FORMAT_ISL>
2055 is supported.
2056 In case of printing in C<ISL_FORMAT_C>, the user may want
2057 to set the names of all dimensions
2058
2059         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_set_dim_name(
2060                 __isl_take isl_qpolynomial *qp,
2061                 enum isl_dim_type type, unsigned pos,
2062                 const char *s);
2063         __isl_give isl_pw_qpolynomial *
2064         isl_pw_qpolynomial_set_dim_name(
2065                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp,
2066                 enum isl_dim_type type, unsigned pos,
2067                 const char *s);
2068
2069 =head3 Creating New (Piecewise) Quasipolynomials
2070
2071 Some simple quasipolynomials can be created using the following functions.
2072 More complicated quasipolynomials can be created by applying
2073 operations such as addition and multiplication
2074 on the resulting quasipolynomials
2075
2076         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_zero(
2077                 __isl_take isl_dim *dim);
2078         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_one(
2079                 __isl_take isl_dim *dim);
2080         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_infty(
2081                 __isl_take isl_dim *dim);
2082         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_neginfty(
2083                 __isl_take isl_dim *dim);
2084         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_nan(
2085                 __isl_take isl_dim *dim);
2086         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_rat_cst(
2087                 __isl_take isl_dim *dim,
2088                 const isl_int n, const isl_int d);
2089         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_div(
2090                 __isl_take isl_div *div);
2091         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_var(
2092                 __isl_take isl_dim *dim,
2093                 enum isl_dim_type type, unsigned pos);
2094
2095 The zero piecewise quasipolynomial or a piecewise quasipolynomial
2096 with a single cell can be created using the following functions.
2097 Multiple of these single cell piecewise quasipolynomials can
2098 be combined to create more complicated piecewise quasipolynomials.
2099
2100         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_zero(
2101                 __isl_take isl_dim *dim);
2102         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_alloc(
2103                 __isl_take isl_set *set,
2104                 __isl_take isl_qpolynomial *qp);
2105
2106         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial *isl_union_pw_qpolynomial_zero(
2107                 __isl_take isl_dim *dim);
2108         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial *isl_union_pw_qpolynomial_from_pw_qpolynomial(
2109                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp);
2110         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial *isl_union_pw_qpolynomial_add_pw_qpolynomial(
2111                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp,
2112                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp);
2113
2114 Quasipolynomials can be copied and freed again using the following
2115 functions.
2116
2117         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_copy(
2118                 __isl_keep isl_qpolynomial *qp);
2119         void isl_qpolynomial_free(__isl_take isl_qpolynomial *qp);
2120
2121         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_copy(
2122                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial *pwqp);
2123         void isl_pw_qpolynomial_free(
2124                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp);
2125
2126         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial *isl_union_pw_qpolynomial_copy(
2127                 __isl_keep isl_union_pw_qpolynomial *upwqp);
2128         void isl_union_pw_qpolynomial_free(
2129                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp);
2130
2131 =head3 Inspecting (Piecewise) Quasipolynomials
2132
2133 To iterate over all piecewise quasipolynomials in a union
2134 piecewise quasipolynomial, use the following function
2135
2136         int isl_union_pw_qpolynomial_foreach_pw_qpolynomial(
2137                 __isl_keep isl_union_pw_qpolynomial *upwqp,
2138                 int (*fn)(__isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp, void *user),
2139                 void *user);
2140
2141 To extract the piecewise quasipolynomial from a union with a given dimension
2142 specification, use
2143
2144         __isl_give isl_pw_qpolynomial *
2145         isl_union_pw_qpolynomial_extract_pw_qpolynomial(
2146                 __isl_keep isl_union_pw_qpolynomial *upwqp,
2147                 __isl_take isl_dim *dim);
2148
2149 To iterate over the cells in a piecewise quasipolynomial,
2150 use either of the following two functions
2151
2152         int isl_pw_qpolynomial_foreach_piece(
2153                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial *pwqp,
2154                 int (*fn)(__isl_take isl_set *set,
2155                           __isl_take isl_qpolynomial *qp,
2156                           void *user), void *user);
2157         int isl_pw_qpolynomial_foreach_lifted_piece(
2158                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial *pwqp,
2159                 int (*fn)(__isl_take isl_set *set,
2160                           __isl_take isl_qpolynomial *qp,
2161                           void *user), void *user);
2162
2163 As usual, the function C<fn> should return C<0> on success
2164 and C<-1> on failure.  The difference between
2165 C<isl_pw_qpolynomial_foreach_piece> and
2166 C<isl_pw_qpolynomial_foreach_lifted_piece> is that
2167 C<isl_pw_qpolynomial_foreach_lifted_piece> will first
2168 compute unique representations for all existentially quantified
2169 variables and then turn these existentially quantified variables
2170 into extra set variables, adapting the associated quasipolynomial
2171 accordingly.  This means that the C<set> passed to C<fn>
2172 will not have any existentially quantified variables, but that
2173 the dimensions of the sets may be different for different
2174 invocations of C<fn>.
2175
2176 To iterate over all terms in a quasipolynomial,
2177 use
2178
2179         int isl_qpolynomial_foreach_term(
2180                 __isl_keep isl_qpolynomial *qp,
2181                 int (*fn)(__isl_take isl_term *term,
2182                           void *user), void *user);
2183
2184 The terms themselves can be inspected and freed using
2185 these functions
2186
2187         unsigned isl_term_dim(__isl_keep isl_term *term,
2188                 enum isl_dim_type type);
2189         void isl_term_get_num(__isl_keep isl_term *term,
2190                 isl_int *n);
2191         void isl_term_get_den(__isl_keep isl_term *term,
2192                 isl_int *d);
2193         int isl_term_get_exp(__isl_keep isl_term *term,
2194                 enum isl_dim_type type, unsigned pos);
2195         __isl_give isl_div *isl_term_get_div(
2196                 __isl_keep isl_term *term, unsigned pos);
2197         void isl_term_free(__isl_take isl_term *term);
2198
2199 Each term is a product of parameters, set variables and
2200 integer divisions.  The function C<isl_term_get_exp>
2201 returns the exponent of a given dimensions in the given term.
2202 The C<isl_int>s in the arguments of C<isl_term_get_num>
2203 and C<isl_term_get_den> need to have been initialized
2204 using C<isl_int_init> before calling these functions.
2205
2206 =head3 Properties of (Piecewise) Quasipolynomials
2207
2208 To check whether a quasipolynomial is actually a constant,
2209 use the following function.
2210
2211         int isl_qpolynomial_is_cst(__isl_keep isl_qpolynomial *qp,
2212                 isl_int *n, isl_int *d);
2213
2214 If C<qp> is a constant and if C<n> and C<d> are not C<NULL>
2215 then the numerator and denominator of the constant
2216 are returned in C<*n> and C<*d>, respectively.
2217
2218 =head3 Operations on (Piecewise) Quasipolynomials
2219
2220         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_neg(
2221                 __isl_take isl_qpolynomial *qp);
2222         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_add(
2223                 __isl_take isl_qpolynomial *qp1,
2224                 __isl_take isl_qpolynomial *qp2);
2225         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_sub(
2226                 __isl_take isl_qpolynomial *qp1,
2227                 __isl_take isl_qpolynomial *qp2);
2228         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_mul(
2229                 __isl_take isl_qpolynomial *qp1,
2230                 __isl_take isl_qpolynomial *qp2);
2231         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_pow(
2232                 __isl_take isl_qpolynomial *qp, unsigned exponent);
2233
2234         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_add(
2235                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp1,
2236                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp2);
2237         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_sub(
2238                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp1,
2239                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp2);
2240         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_add_disjoint(
2241                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp1,
2242                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp2);
2243         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_neg(
2244                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp);
2245         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_mul(
2246                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp1,
2247                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp2);
2248
2249         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial *isl_union_pw_qpolynomial_add(
2250                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp1,
2251                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp2);
2252         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial *isl_union_pw_qpolynomial_sub(
2253                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp1,
2254                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp2);
2255         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial *isl_union_pw_qpolynomial_mul(
2256                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp1,
2257                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp2);
2258
2259         __isl_give isl_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_eval(
2260                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp,
2261                 __isl_take isl_point *pnt);
2262
2263         __isl_give isl_qpolynomial *isl_union_pw_qpolynomial_eval(
2264                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp,
2265                 __isl_take isl_point *pnt);
2266
2267         __isl_give isl_set *isl_pw_qpolynomial_domain(
2268                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp);
2269         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_intersect_domain(
2270                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwpq,
2271                 __isl_take isl_set *set);
2272
2273         __isl_give isl_union_set *isl_union_pw_qpolynomial_domain(
2274                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp);
2275         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial *isl_union_pw_qpolynomial_intersect_domain(
2276                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwpq,
2277                 __isl_take isl_union_set *uset);
2278
2279         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial *isl_union_pw_qpolynomial_coalesce(
2280                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp);
2281
2282         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_gist(
2283                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp,
2284                 __isl_take isl_set *context);
2285
2286         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial *isl_union_pw_qpolynomial_gist(
2287                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp,
2288                 __isl_take isl_union_set *context);
2289
2290 The gist operation applies the gist operation to each of
2291 the cells in the domain of the input piecewise quasipolynomial.
2292 The context is also exploited
2293 to simplify the quasipolynomials associated to each cell.
2294
2295         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_to_polynomial(
2296                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp, int sign);
2297         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial *
2298         isl_union_pw_qpolynomial_to_polynomial(
2299                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp, int sign);
2300
2301 Approximate each quasipolynomial by a polynomial.  If C<sign> is positive,
2302 the polynomial will be an overapproximation.  If C<sign> is negative,
2303 it will be an underapproximation.  If C<sign> is zero, the approximation
2304 will lie somewhere in between.
2305
2306 =head2 Bounds on Piecewise Quasipolynomials and Piecewise Quasipolynomial Reductions
2307
2308 A piecewise quasipolynomial reduction is a piecewise
2309 reduction (or fold) of quasipolynomials.
2310 In particular, the reduction can be maximum or a minimum.
2311 The objects are mainly used to represent the result of
2312 an upper or lower bound on a quasipolynomial over its domain,
2313 i.e., as the result of the following function.
2314
2315         __isl_give isl_pw_qpolynomial_fold *isl_pw_qpolynomial_bound(
2316                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp,
2317                 enum isl_fold type, int *tight);
2318
2319         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial_fold *isl_union_pw_qpolynomial_bound(
2320                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp,
2321                 enum isl_fold type, int *tight);
2322
2323 The C<type> argument may be either C<isl_fold_min> or C<isl_fold_max>.
2324 If C<tight> is not C<NULL>, then C<*tight> is set to C<1>
2325 is the returned bound is known be tight, i.e., for each value
2326 of the parameters there is at least
2327 one element in the domain that reaches the bound.
2328 If the domain of C<pwqp> is not wrapping, then the bound is computed
2329 over all elements in that domain and the result has a purely parametric
2330 domain.  If the domain of C<pwqp> is wrapping, then the bound is
2331 computed over the range of the wrapped relation.  The domain of the
2332 wrapped relation becomes the domain of the result.
2333
2334 A (piecewise) quasipolynomial reduction can be copied or freed using the
2335 following functions.
2336
2337         __isl_give isl_qpolynomial_fold *isl_qpolynomial_fold_copy(
2338                 __isl_keep isl_qpolynomial_fold *fold);
2339         __isl_give isl_pw_qpolynomial_fold *isl_pw_qpolynomial_fold_copy(
2340                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial_fold *pwf);
2341         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial_fold *isl_union_pw_qpolynomial_fold_copy(
2342                 __isl_keep isl_union_pw_qpolynomial_fold *upwf);
2343         void isl_qpolynomial_fold_free(
2344                 __isl_take isl_qpolynomial_fold *fold);
2345         void isl_pw_qpolynomial_fold_free(
2346                 __isl_take isl_pw_qpolynomial_fold *pwf);
2347         void isl_union_pw_qpolynomial_fold_free(
2348                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial_fold *upwf);
2349
2350 =head3 Printing Piecewise Quasipolynomial Reductions
2351
2352 Piecewise quasipolynomial reductions can be printed
2353 using the following function.
2354
2355         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_pw_qpolynomial_fold(
2356                 __isl_take isl_printer *p,
2357                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial_fold *pwf);
2358         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_union_pw_qpolynomial_fold(
2359                 __isl_take isl_printer *p,
2360                 __isl_keep isl_union_pw_qpolynomial_fold *upwf);
2361
2362 For C<isl_printer_print_pw_qpolynomial_fold>,
2363 output format of the printer
2364 needs to be set to either C<ISL_FORMAT_ISL> or C<ISL_FORMAT_C>.
2365 For C<isl_printer_print_union_pw_qpolynomial_fold>,
2366 output format of the printer
2367 needs to be set to C<ISL_FORMAT_ISL>.
2368 In case of printing in C<ISL_FORMAT_C>, the user may want
2369 to set the names of all dimensions
2370
2371         __isl_give isl_pw_qpolynomial_fold *
2372         isl_pw_qpolynomial_fold_set_dim_name(
2373                 __isl_take isl_pw_qpolynomial_fold *pwf,
2374                 enum isl_dim_type type, unsigned pos,
2375                 const char *s);
2376
2377 =head3 Inspecting (Piecewise) Quasipolynomial Reductions
2378
2379 To iterate over all piecewise quasipolynomial reductions in a union
2380 piecewise quasipolynomial reduction, use the following function
2381
2382         int isl_union_pw_qpolynomial_fold_foreach_pw_qpolynomial_fold(
2383                 __isl_keep isl_union_pw_qpolynomial_fold *upwf,
2384                 int (*fn)(__isl_take isl_pw_qpolynomial_fold *pwf,
2385                             void *user), void *user);
2386
2387 To iterate over the cells in a piecewise quasipolynomial reduction,
2388 use either of the following two functions
2389
2390         int isl_pw_qpolynomial_fold_foreach_piece(
2391                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial_fold *pwf,
2392                 int (*fn)(__isl_take isl_set *set,
2393                           __isl_take isl_qpolynomial_fold *fold,
2394                           void *user), void *user);
2395         int isl_pw_qpolynomial_fold_foreach_lifted_piece(
2396                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial_fold *pwf,
2397                 int (*fn)(__isl_take isl_set *set,
2398                           __isl_take isl_qpolynomial_fold *fold,
2399                           void *user), void *user);
2400
2401 See L<Inspecting (Piecewise) Quasipolynomials> for an explanation
2402 of the difference between these two functions.
2403
2404 To iterate over all quasipolynomials in a reduction, use
2405
2406         int isl_qpolynomial_fold_foreach_qpolynomial(
2407                 __isl_keep isl_qpolynomial_fold *fold,
2408                 int (*fn)(__isl_take isl_qpolynomial *qp,
2409                           void *user), void *user);
2410
2411 =head3 Operations on Piecewise Quasipolynomial Reductions
2412
2413         __isl_give isl_pw_qpolynomial_fold *isl_pw_qpolynomial_fold_add(
2414                 __isl_take isl_pw_qpolynomial_fold *pwf1,
2415                 __isl_take isl_pw_qpolynomial_fold *pwf2);
2416
2417         __isl_give isl_pw_qpolynomial_fold *isl_pw_qpolynomial_fold_fold(
2418                 __isl_take isl_pw_qpolynomial_fold *pwf1,
2419                 __isl_take isl_pw_qpolynomial_fold *pwf2);
2420
2421         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial_fold *isl_union_pw_qpolynomial_fold_fold(
2422                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial_fold *upwf1,
2423                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial_fold *upwf2);
2424
2425         __isl_give isl_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_fold_eval(
2426                 __isl_take isl_pw_qpolynomial_fold *pwf,
2427                 __isl_take isl_point *pnt);
2428
2429         __isl_give isl_qpolynomial *isl_union_pw_qpolynomial_fold_eval(
2430                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial_fold *upwf,
2431                 __isl_take isl_point *pnt);
2432
2433         __isl_give isl_union_set *isl_union_pw_qpolynomial_fold_domain(
2434                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial_fold *upwf);
2435         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial_fold *isl_union_pw_qpolynomial_fold_intersect_domain(
2436                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial_fold *upwf,
2437                 __isl_take isl_union_set *uset);
2438
2439         __isl_give isl_pw_qpolynomial_fold *isl_pw_qpolynomial_fold_coalesce(
2440                 __isl_take isl_pw_qpolynomial_fold *pwf);
2441
2442         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial_fold *isl_union_pw_qpolynomial_fold_coalesce(
2443                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial_fold *upwf);
2444
2445         __isl_give isl_pw_qpolynomial_fold *isl_pw_qpolynomial_fold_gist(
2446                 __isl_take isl_pw_qpolynomial_fold *pwf,
2447                 __isl_take isl_set *context);
2448
2449         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial_fold *isl_union_pw_qpolynomial_fold_gist(
2450                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial_fold *upwf,
2451                 __isl_take isl_union_set *context);
2452
2453 The gist operation applies the gist operation to each of
2454 the cells in the domain of the input piecewise quasipolynomial reduction.
2455 In future, the operation will also exploit the context
2456 to simplify the quasipolynomial reductions associated to each cell.
2457
2458         __isl_give isl_pw_qpolynomial_fold *
2459         isl_set_apply_pw_qpolynomial_fold(
2460                 __isl_take isl_set *set,
2461                 __isl_take isl_pw_qpolynomial_fold *pwf,
2462                 int *tight);
2463         __isl_give isl_pw_qpolynomial_fold *
2464         isl_map_apply_pw_qpolynomial_fold(
2465                 __isl_take isl_map *map,
2466                 __isl_take isl_pw_qpolynomial_fold *pwf,
2467                 int *tight);
2468         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial_fold *
2469         isl_union_set_apply_union_pw_qpolynomial_fold(
2470                 __isl_take isl_union_set *uset,
2471                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial_fold *upwf,
2472                 int *tight);
2473         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial_fold *
2474         isl_union_map_apply_union_pw_qpolynomial_fold(
2475                 __isl_take isl_union_map *umap,
2476                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial_fold *upwf,
2477                 int *tight);
2478
2479 The functions taking a map
2480 compose the given map with the given piecewise quasipolynomial reduction.
2481 That is, compute a bound (of the same type as C<pwf> or C<upwf> itself)
2482 over all elements in the intersection of the range of the map
2483 and the domain of the piecewise quasipolynomial reduction
2484 as a function of an element in the domain of the map.
2485 The functions taking a set compute a bound over all elements in the
2486 intersection of the set and the domain of the
2487 piecewise quasipolynomial reduction.
2488
2489 =head2 Dependence Analysis
2490
2491 C<isl> contains specialized functionality for performing
2492 array dataflow analysis.  That is, given a I<sink> access relation
2493 and a collection of possible I<source> access relations,
2494 C<isl> can compute relations that describe
2495 for each iteration of the sink access, which iteration
2496 of which of the source access relations was the last
2497 to access the same data element before the given iteration
2498 of the sink access.
2499 To compute standard flow dependences, the sink should be
2500 a read, while the sources should be writes.
2501 If any of the source accesses are marked as being I<may>
2502 accesses, then there will be a dependence to the last
2503 I<must> access B<and> to any I<may> access that follows
2504 this last I<must> access.
2505 In particular, if I<all> sources are I<may> accesses,
2506 then memory based dependence analysis is performed.
2507 If, on the other hand, all sources are I<must> accesses,
2508 then value based dependence analysis is performed.
2509
2510         #include <isl/flow.h>
2511
2512         typedef int (*isl_access_level_before)(void *first, void *second);
2513
2514         __isl_give isl_access_info *isl_access_info_alloc(
2515                 __isl_take isl_map *sink,
2516                 void *sink_user, isl_access_level_before fn,
2517                 int max_source);
2518         __isl_give isl_access_info *isl_access_info_add_source(
2519                 __isl_take isl_access_info *acc,
2520                 __isl_take isl_map *source, int must,
2521                 void *source_user);
2522         void isl_access_info_free(__isl_take isl_access_info *acc);
2523
2524         __isl_give isl_flow *isl_access_info_compute_flow(
2525                 __isl_take isl_access_info *acc);
2526
2527         int isl_flow_foreach(__isl_keep isl_flow *deps,
2528                 int (*fn)(__isl_take isl_map *dep, int must,
2529                           void *dep_user, void *user),
2530                 void *user);
2531         __isl_give isl_map *isl_flow_get_no_source(
2532                 __isl_keep isl_flow *deps, int must);
2533         void isl_flow_free(__isl_take isl_flow *deps);
2534
2535 The function C<isl_access_info_compute_flow> performs the actual
2536 dependence analysis.  The other functions are used to construct
2537 the input for this function or to read off the output.
2538
2539 The input is collected in an C<isl_access_info>, which can
2540 be created through a call to C<isl_access_info_alloc>.
2541 The arguments to this functions are the sink access relation
2542 C<sink>, a token C<sink_user> used to identify the sink
2543 access to the user, a callback function for specifying the
2544 relative order of source and sink accesses, and the number
2545 of source access relations that will be added.
2546 The callback function has type C<int (*)(void *first, void *second)>.
2547 The function is called with two user supplied tokens identifying
2548 either a source or the sink and it should return the shared nesting
2549 level and the relative order of the two accesses.
2550 In particular, let I<n> be the number of loops shared by
2551 the two accesses.  If C<first> precedes C<second> textually,
2552 then the function should return I<2 * n + 1>; otherwise,
2553 it should return I<2 * n>.
2554 The sources can be added to the C<isl_access_info> by performing
2555 (at most) C<max_source> calls to C<isl_access_info_add_source>.
2556 C<must> indicates whether the source is a I<must> access
2557 or a I<may> access.  Note that a multi-valued access relation
2558 should only be marked I<must> if every iteration in the domain
2559 of the relation accesses I<all> elements in its image.
2560 The C<source_user> token is again used to identify
2561 the source access.  The range of the source access relation
2562 C<source> should have the same dimension as the range
2563 of the sink access relation.
2564 The C<isl_access_info_free> function should usually not be
2565 called explicitly, because it is called implicitly by
2566 C<isl_access_info_compute_flow>.
2567
2568 The result of the dependence analysis is collected in an
2569 C<isl_flow>.  There may be elements of
2570 the sink access for which no preceding source access could be
2571 found or for which all preceding sources are I<may> accesses.
2572 The relations containing these elements can be obtained through
2573 calls to C<isl_flow_get_no_source>, the first with C<must> set
2574 and the second with C<must> unset.
2575 In the case of standard flow dependence analysis,
2576 with the sink a read and the sources I<must> writes,
2577 the first relation corresponds to the reads from uninitialized
2578 array elements and the second relation is empty.
2579 The actual flow dependences can be extracted using
2580 C<isl_flow_foreach>.  This function will call the user-specified
2581 callback function C<fn> for each B<non-empty> dependence between
2582 a source and the sink.  The callback function is called
2583 with four arguments, the actual flow dependence relation
2584 mapping source iterations to sink iterations, a boolean that
2585 indicates whether it is a I<must> or I<may> dependence, a token
2586 identifying the source and an additional C<void *> with value
2587 equal to the third argument of the C<isl_flow_foreach> call.
2588 A dependence is marked I<must> if it originates from a I<must>
2589 source and if it is not followed by any I<may> sources.
2590
2591 After finishing with an C<isl_flow>, the user should call
2592 C<isl_flow_free> to free all associated memory.
2593
2594 A higher-level interface to dependence analysis is provided
2595 by the following function.
2596
2597         #include <isl/flow.h>
2598
2599         int isl_union_map_compute_flow(__isl_take isl_union_map *sink,
2600                 __isl_take isl_union_map *must_source,
2601                 __isl_take isl_union_map *may_source,
2602                 __isl_take isl_union_map *schedule,
2603                 __isl_give isl_union_map **must_dep,
2604                 __isl_give isl_union_map **may_dep,
2605                 __isl_give isl_union_map **must_no_source,
2606                 __isl_give isl_union_map **may_no_source);
2607
2608 The arrays are identified by the tuple names of the ranges
2609 of the accesses.  The iteration domains by the tuple names
2610 of the domains of the accesses and of the schedule.
2611 The relative order of the iteration domains is given by the
2612 schedule.  The relations returned through C<must_no_source>
2613 and C<may_no_source> are subsets of C<sink>.
2614 Any of C<must_dep>, C<may_dep>, C<must_no_source>
2615 or C<may_no_source> may be C<NULL>, but a C<NULL> value for
2616 any of the other arguments is treated as an error.
2617
2618 =head2 Scheduling
2619
2620 B<The functionality described in this section is fairly new
2621 and may be subject to change.>
2622
2623 The following function can be used to compute a schedule
2624 for a union of domains.  The generated schedule respects
2625 all C<validity> dependences.  That is, all dependence distances
2626 over these dependences in the scheduled space are lexicographically
2627 positive.  The generated schedule schedule also tries to minimize
2628 the dependence distances over C<proximity> dependences.
2629 Moreover, it tries to obtain sequences (bands) of schedule dimensions
2630 for groups of domains where the dependence distances have only
2631 non-negative values.
2632 The algorithm used to construct the schedule is similar to that
2633 of C<Pluto>.
2634
2635         #include <isl/schedule.h>
2636         __isl_give isl_schedule *isl_union_set_compute_schedule(
2637                 __isl_take isl_union_set *domain,
2638                 __isl_take isl_union_map *validity,
2639                 __isl_take isl_union_map *proximity);
2640         void *isl_schedule_free(__isl_take isl_schedule *sched);
2641
2642 A mapping from the domains to the scheduled space can be obtained
2643 from an C<isl_schedule> using the following function.
2644
2645         __isl_give isl_union_map *isl_schedule_get_map(
2646                 __isl_keep isl_schedule *sched);
2647
2648 This mapping can also be obtained in pieces using the following functions.
2649
2650         int isl_schedule_n_band(__isl_keep isl_schedule *sched);
2651         __isl_give isl_union_map *isl_schedule_get_band(
2652                 __isl_keep isl_schedule *sched, unsigned band);
2653
2654 C<isl_schedule_n_band> returns the maximal number of bands.
2655 C<isl_schedule_get_band> returns a union of mappings from a domain to
2656 the band of consecutive schedule dimensions with the given sequence
2657 number for that domain.  Bands with the same sequence number but for
2658 different domains may be completely unrelated.
2659 Within a band, the corresponding coordinates of the distance vectors
2660 are all non-negative, assuming that the coordinates for all previous
2661 bands are all zero.
2662
2663 =head2 Parametric Vertex Enumeration
2664
2665 The parametric vertex enumeration described in this section
2666 is mainly intended to be used internally and by the C<barvinok>
2667 library.
2668
2669         #include <isl/vertices.h>
2670         __isl_give isl_vertices *isl_basic_set_compute_vertices(
2671                 __isl_keep isl_basic_set *bset);
2672
2673 The function C<isl_basic_set_compute_vertices> performs the
2674 actual computation of the parametric vertices and the chamber
2675 decomposition and store the result in an C<isl_vertices> object.
2676 This information can be queried by either iterating over all
2677 the vertices or iterating over all the chambers or cells
2678 and then iterating over all vertices that are active on the chamber.
2679
2680         int isl_vertices_foreach_vertex(
2681                 __isl_keep isl_vertices *vertices,
2682                 int (*fn)(__isl_take isl_vertex *vertex, void *user),
2683                 void *user);
2684
2685         int isl_vertices_foreach_cell(
2686                 __isl_keep isl_vertices *vertices,
2687                 int (*fn)(__isl_take isl_cell *cell, void *user),
2688                 void *user);
2689         int isl_cell_foreach_vertex(__isl_keep isl_cell *cell,
2690                 int (*fn)(__isl_take isl_vertex *vertex, void *user),
2691                 void *user);
2692
2693 Other operations that can be performed on an C<isl_vertices> object are
2694 the following.
2695
2696         isl_ctx *isl_vertices_get_ctx(
2697                 __isl_keep isl_vertices *vertices);
2698         int isl_vertices_get_n_vertices(
2699                 __isl_keep isl_vertices *vertices);
2700         void isl_vertices_free(__isl_take isl_vertices *vertices);
2701
2702 Vertices can be inspected and destroyed using the following functions.
2703
2704         isl_ctx *isl_vertex_get_ctx(__isl_keep isl_vertex *vertex);
2705         int isl_vertex_get_id(__isl_keep isl_vertex *vertex);
2706         __isl_give isl_basic_set *isl_vertex_get_domain(
2707                 __isl_keep isl_vertex *vertex);
2708         __isl_give isl_basic_set *isl_vertex_get_expr(
2709                 __isl_keep isl_vertex *vertex);
2710         void isl_vertex_free(__isl_take isl_vertex *vertex);
2711
2712 C<isl_vertex_get_expr> returns a singleton parametric set describing
2713 the vertex, while C<isl_vertex_get_domain> returns the activity domain
2714 of the vertex.
2715 Note that C<isl_vertex_get_domain> and C<isl_vertex_get_expr> return
2716 B<rational> basic sets, so they should mainly be used for inspection
2717 and should not be mixed with integer sets.
2718
2719 Chambers can be inspected and destroyed using the following functions.
2720
2721         isl_ctx *isl_cell_get_ctx(__isl_keep isl_cell *cell);
2722         __isl_give isl_basic_set *isl_cell_get_domain(
2723                 __isl_keep isl_cell *cell);
2724         void isl_cell_free(__isl_take isl_cell *cell);
2725
2726 =head1 Applications
2727
2728 Although C<isl> is mainly meant to be used as a library,
2729 it also contains some basic applications that use some
2730 of the functionality of C<isl>.
2731 The input may be specified in either the L<isl format>
2732 or the L<PolyLib format>.
2733
2734 =head2 C<isl_polyhedron_sample>
2735
2736 C<isl_polyhedron_sample> takes a polyhedron as input and prints
2737 an integer element of the polyhedron, if there is any.
2738 The first column in the output is the denominator and is always
2739 equal to 1.  If the polyhedron contains no integer points,
2740 then a vector of length zero is printed.
2741
2742 =head2 C<isl_pip>
2743
2744 C<isl_pip> takes the same input as the C<example> program
2745 from the C<piplib> distribution, i.e., a set of constraints
2746 on the parameters, a line containing only -1 and finally a set
2747 of constraints on a parametric polyhedron.
2748 The coefficients of the parameters appear in the last columns
2749 (but before the final constant column).
2750 The output is the lexicographic minimum of the parametric polyhedron.
2751 As C<isl> currently does not have its own output format, the output
2752 is just a dump of the internal state.
2753
2754 =head2 C<isl_polyhedron_minimize>
2755
2756 C<isl_polyhedron_minimize> computes the minimum of some linear
2757 or affine objective function over the integer points in a polyhedron.
2758 If an affine objective function
2759 is given, then the constant should appear in the last column.
2760
2761 =head2 C<isl_polytope_scan>
2762
2763 Given a polytope, C<isl_polytope_scan> prints
2764 all integer points in the polytope.
2765
2766 =head1 C<isl-polylib>
2767
2768 The C<isl-polylib> library provides the following functions for converting
2769 between C<isl> objects and C<PolyLib> objects.
2770 The library is distributed separately for licensing reasons.
2771
2772         #include <isl_set_polylib.h>
2773         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_new_from_polylib(
2774                 Polyhedron *P, __isl_take isl_dim *dim);
2775         Polyhedron *isl_basic_set_to_polylib(
2776                 __isl_keep isl_basic_set *bset);
2777         __isl_give isl_set *isl_set_new_from_polylib(Polyhedron *D,
2778                 __isl_take isl_dim *dim);
2779         Polyhedron *isl_set_to_polylib(__isl_keep isl_set *set);
2780
2781         #include <isl_map_polylib.h>
2782         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_new_from_polylib(
2783                 Polyhedron *P, __isl_take isl_dim *dim);
2784         __isl_give isl_map *isl_map_new_from_polylib(Polyhedron *D,
2785                 __isl_take isl_dim *dim);
2786         Polyhedron *isl_basic_map_to_polylib(
2787                 __isl_keep isl_basic_map *bmap);
2788         Polyhedron *isl_map_to_polylib(__isl_keep isl_map *map);