add isl_dim_from_domain and isl_dim_from_range
[platform/upstream/isl.git] / doc / user.pod
1 =head1 Introduction
2
3 C<isl> is a thread-safe C library for manipulating
4 sets and relations of integer points bounded by affine constraints.
5 The descriptions of the sets and relations may involve
6 both parameters and existentially quantified variables.
7 All computations are performed in exact integer arithmetic
8 using C<GMP>.
9 The C<isl> library offers functionality that is similar
10 to that offered by the C<Omega> and C<Omega+> libraries,
11 but the underlying algorithms are in most cases completely different.
12
13 The library is by no means complete and some fairly basic
14 functionality is still missing.
15 Still, even in its current form, the library has been successfully
16 used as a backend polyhedral library for the polyhedral
17 scanner C<CLooG> and as part of an equivalence checker of
18 static affine programs.
19 For bug reports, feature requests and questions,
20 visit the the discussion group at
21 L<http://groups.google.com/group/isl-development>.
22
23 =head2 Backward Incompatible Changes
24
25 =head3 Changes since isl-0.02
26
27 =over
28
29 =item * The old printing functions have been deprecated
30 and replaced by C<isl_printer> functions, see L<Input and Output>.
31
32 =item * Most functions related to dependence analysis have acquired
33 an extra C<must> argument.  To obtain the old behavior, this argument
34 should be given the value 1.  See L<Dependence Analysis>.
35
36 =back
37
38 =head3 Changes since isl-0.03
39
40 =over
41
42 =item * The function C<isl_pw_qpolynomial_fold_add> has been
43 renamed to C<isl_pw_qpolynomial_fold_fold>.
44 Similarly, C<isl_union_pw_qpolynomial_fold_add> has been
45 renamed to C<isl_union_pw_qpolynomial_fold_fold>.
46
47 =back
48
49 =head1 Installation
50
51 The source of C<isl> can be obtained either as a tarball
52 or from the git repository.  Both are available from
53 L<http://freshmeat.net/projects/isl/>.
54 The installation process depends on how you obtained
55 the source.
56
57 =head2 Installation from the git repository
58
59 =over
60
61 =item 1 Clone or update the repository
62
63 The first time the source is obtained, you need to clone
64 the repository.
65
66         git clone git://repo.or.cz/isl.git
67
68 To obtain updates, you need to pull in the latest changes
69
70         git pull
71
72 =item 2 Generate C<configure>
73
74         ./autogen.sh
75
76 =back
77
78 After performing the above steps, continue
79 with the L<Common installation instructions>.
80
81 =head2 Common installation instructions
82
83 =over
84
85 =item 1 Obtain C<GMP>
86
87 Building C<isl> requires C<GMP>, including its headers files.
88 Your distribution may not provide these header files by default
89 and you may need to install a package called C<gmp-devel> or something
90 similar.  Alternatively, C<GMP> can be built from
91 source, available from L<http://gmplib.org/>.
92
93 =item 2 Configure
94
95 C<isl> uses the standard C<autoconf> C<configure> script.
96 To run it, just type
97
98         ./configure
99
100 optionally followed by some configure options.
101 A complete list of options can be obtained by running
102
103         ./configure --help
104
105 Below we discuss some of the more common options.
106
107 C<isl> can optionally use C<piplib>, but no
108 C<piplib> functionality is currently used by default.
109 The C<--with-piplib> option can
110 be used to specify which C<piplib>
111 library to use, either an installed version (C<system>),
112 an externally built version (C<build>)
113 or no version (C<no>).  The option C<build> is mostly useful
114 in C<configure> scripts of larger projects that bundle both C<isl>
115 and C<piplib>.
116
117 =over
118
119 =item C<--prefix>
120
121 Installation prefix for C<isl>
122
123 =item C<--with-gmp-prefix>
124
125 Installation prefix for C<GMP> (architecture-independent files).
126
127 =item C<--with-gmp-exec-prefix>
128
129 Installation prefix for C<GMP> (architecture-dependent files).
130
131 =item C<--with-piplib>
132
133 Which copy of C<piplib> to use, either C<no> (default), C<system> or C<build>.
134
135 =item C<--with-piplib-prefix>
136
137 Installation prefix for C<system> C<piplib> (architecture-independent files).
138
139 =item C<--with-piplib-exec-prefix>
140
141 Installation prefix for C<system> C<piplib> (architecture-dependent files).
142
143 =item C<--with-piplib-builddir>
144
145 Location where C<build> C<piplib> was built.
146
147 =back
148
149 =item 3 Compile
150
151         make
152
153 =item 4 Install (optional)
154
155         make install
156
157 =back
158
159 =head1 Library
160
161 =head2 Initialization
162
163 All manipulations of integer sets and relations occur within
164 the context of an C<isl_ctx>.
165 A given C<isl_ctx> can only be used within a single thread.
166 All arguments of a function are required to have been allocated
167 within the same context.
168 There are currently no functions available for moving an object
169 from one C<isl_ctx> to another C<isl_ctx>.  This means that
170 there is currently no way of safely moving an object from one
171 thread to another, unless the whole C<isl_ctx> is moved.
172
173 An C<isl_ctx> can be allocated using C<isl_ctx_alloc> and
174 freed using C<isl_ctx_free>.
175 All objects allocated within an C<isl_ctx> should be freed
176 before the C<isl_ctx> itself is freed.
177
178         isl_ctx *isl_ctx_alloc();
179         void isl_ctx_free(isl_ctx *ctx);
180
181 =head2 Integers
182
183 All operations on integers, mainly the coefficients
184 of the constraints describing the sets and relations,
185 are performed in exact integer arithmetic using C<GMP>.
186 However, to allow future versions of C<isl> to optionally
187 support fixed integer arithmetic, all calls to C<GMP>
188 are wrapped inside C<isl> specific macros.
189 The basic type is C<isl_int> and the following operations
190 are available on this type.
191 The meanings of these operations are essentially the same
192 as their C<GMP> C<mpz_> counterparts.
193 As always with C<GMP> types, C<isl_int>s need to be
194 initialized with C<isl_int_init> before they can be used
195 and they need to be released with C<isl_int_clear>
196 after the last use.
197
198 =over
199
200 =item isl_int_init(i)
201
202 =item isl_int_clear(i)
203
204 =item isl_int_set(r,i)
205
206 =item isl_int_set_si(r,i)
207
208 =item isl_int_abs(r,i)
209
210 =item isl_int_neg(r,i)
211
212 =item isl_int_swap(i,j)
213
214 =item isl_int_swap_or_set(i,j)
215
216 =item isl_int_add_ui(r,i,j)
217
218 =item isl_int_sub_ui(r,i,j)
219
220 =item isl_int_add(r,i,j)
221
222 =item isl_int_sub(r,i,j)
223
224 =item isl_int_mul(r,i,j)
225
226 =item isl_int_mul_ui(r,i,j)
227
228 =item isl_int_addmul(r,i,j)
229
230 =item isl_int_submul(r,i,j)
231
232 =item isl_int_gcd(r,i,j)
233
234 =item isl_int_lcm(r,i,j)
235
236 =item isl_int_divexact(r,i,j)
237
238 =item isl_int_cdiv_q(r,i,j)
239
240 =item isl_int_fdiv_q(r,i,j)
241
242 =item isl_int_fdiv_r(r,i,j)
243
244 =item isl_int_fdiv_q_ui(r,i,j)
245
246 =item isl_int_read(r,s)
247
248 =item isl_int_print(out,i,width)
249
250 =item isl_int_sgn(i)
251
252 =item isl_int_cmp(i,j)
253
254 =item isl_int_cmp_si(i,si)
255
256 =item isl_int_eq(i,j)
257
258 =item isl_int_ne(i,j)
259
260 =item isl_int_lt(i,j)
261
262 =item isl_int_le(i,j)
263
264 =item isl_int_gt(i,j)
265
266 =item isl_int_ge(i,j)
267
268 =item isl_int_abs_eq(i,j)
269
270 =item isl_int_abs_ne(i,j)
271
272 =item isl_int_abs_lt(i,j)
273
274 =item isl_int_abs_gt(i,j)
275
276 =item isl_int_abs_ge(i,j)
277
278 =item isl_int_is_zero(i)
279
280 =item isl_int_is_one(i)
281
282 =item isl_int_is_negone(i)
283
284 =item isl_int_is_pos(i)
285
286 =item isl_int_is_neg(i)
287
288 =item isl_int_is_nonpos(i)
289
290 =item isl_int_is_nonneg(i)
291
292 =item isl_int_is_divisible_by(i,j)
293
294 =back
295
296 =head2 Sets and Relations
297
298 C<isl> uses six types of objects for representing sets and relations,
299 C<isl_basic_set>, C<isl_basic_map>, C<isl_set>, C<isl_map>,
300 C<isl_union_set> and C<isl_union_map>.
301 C<isl_basic_set> and C<isl_basic_map> represent sets and relations that
302 can be described as a conjunction of affine constraints, while
303 C<isl_set> and C<isl_map> represent unions of
304 C<isl_basic_set>s and C<isl_basic_map>s, respectively.
305 However, all C<isl_basic_set>s or C<isl_basic_map>s in the union need
306 to have the same dimension.  C<isl_union_set>s and C<isl_union_map>s
307 represent unions of C<isl_set>s or C<isl_map>s of I<different> dimensions,
308 where dimensions with different space names
309 (see L<Dimension Specifications>) are considered different as well.
310 The difference between sets and relations (maps) is that sets have
311 one set of variables, while relations have two sets of variables,
312 input variables and output variables.
313
314 =head2 Memory Management
315
316 Since a high-level operation on sets and/or relations usually involves
317 several substeps and since the user is usually not interested in
318 the intermediate results, most functions that return a new object
319 will also release all the objects passed as arguments.
320 If the user still wants to use one or more of these arguments
321 after the function call, she should pass along a copy of the
322 object rather than the object itself.
323 The user is then responsible for make sure that the original
324 object gets used somewhere else or is explicitly freed.
325
326 The arguments and return values of all documents functions are
327 annotated to make clear which arguments are released and which
328 arguments are preserved.  In particular, the following annotations
329 are used
330
331 =over
332
333 =item C<__isl_give>
334
335 C<__isl_give> means that a new object is returned.
336 The user should make sure that the returned pointer is
337 used exactly once as a value for an C<__isl_take> argument.
338 In between, it can be used as a value for as many
339 C<__isl_keep> arguments as the user likes.
340 There is one exception, and that is the case where the
341 pointer returned is C<NULL>.  Is this case, the user
342 is free to use it as an C<__isl_take> argument or not.
343
344 =item C<__isl_take>
345
346 C<__isl_take> means that the object the argument points to
347 is taken over by the function and may no longer be used
348 by the user as an argument to any other function.
349 The pointer value must be one returned by a function
350 returning an C<__isl_give> pointer.
351 If the user passes in a C<NULL> value, then this will
352 be treated as an error in the sense that the function will
353 not perform its usual operation.  However, it will still
354 make sure that all the the other C<__isl_take> arguments
355 are released.
356
357 =item C<__isl_keep>
358
359 C<__isl_keep> means that the function will only use the object
360 temporarily.  After the function has finished, the user
361 can still use it as an argument to other functions.
362 A C<NULL> value will be treated in the same way as
363 a C<NULL> value for an C<__isl_take> argument.
364
365 =back
366
367 =head2 Dimension Specifications
368
369 Whenever a new set or relation is created from scratch,
370 its dimension needs to be specified using an C<isl_dim>.
371
372         #include <isl_dim.h>
373         __isl_give isl_dim *isl_dim_alloc(isl_ctx *ctx,
374                 unsigned nparam, unsigned n_in, unsigned n_out);
375         __isl_give isl_dim *isl_dim_set_alloc(isl_ctx *ctx,
376                 unsigned nparam, unsigned dim);
377         __isl_give isl_dim *isl_dim_copy(__isl_keep isl_dim *dim);
378         void isl_dim_free(__isl_take isl_dim *dim);
379         unsigned isl_dim_size(__isl_keep isl_dim *dim,
380                 enum isl_dim_type type);
381
382 The dimension specification used for creating a set
383 needs to be created using C<isl_dim_set_alloc>, while
384 that for creating a relation
385 needs to be created using C<isl_dim_alloc>.
386 C<isl_dim_size> can be used
387 to find out the number of dimensions of each type in
388 a dimension specification, where type may be
389 C<isl_dim_param>, C<isl_dim_in> (only for relations),
390 C<isl_dim_out> (only for relations), C<isl_dim_set>
391 (only for sets) or C<isl_dim_all>.
392
393 It is often useful to create objects that live in the
394 same space as some other object.  This can be accomplished
395 by creating the new objects
396 (see L<Creating New Sets and Relations> or
397 L<Creating New (Piecewise) Quasipolynomials>) based on the dimension
398 specification of the original object.
399
400         #include <isl_set.h>
401         __isl_give isl_dim *isl_basic_set_get_dim(
402                 __isl_keep isl_basic_set *bset);
403         __isl_give isl_dim *isl_set_get_dim(__isl_keep isl_set *set);
404
405         #include <isl_union_set.h>
406         __isl_give isl_dim *isl_union_set_get_dim(
407                 __isl_keep isl_union_set *uset);
408
409         #include <isl_map.h>
410         __isl_give isl_dim *isl_basic_map_get_dim(
411                 __isl_keep isl_basic_map *bmap);
412         __isl_give isl_dim *isl_map_get_dim(__isl_keep isl_map *map);
413
414         #include <isl_union_map.h>
415         __isl_give isl_dim *isl_union_map_get_dim(
416                 __isl_keep isl_union_map *umap);
417
418         #include <isl_polynomial.h>
419         __isl_give isl_dim *isl_qpolynomial_get_dim(
420                 __isl_keep isl_qpolynomial *qp);
421         __isl_give isl_dim *isl_pw_qpolynomial_get_dim(
422                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial *pwqp);
423         __isl_give isl_dim *isl_union_pw_qpolynomial_get_dim(
424                 __isl_keep isl_union_pw_qpolynomial *upwqp);
425         __isl_give isl_dim *isl_union_pw_qpolynomial_fold_get_dim(
426                 __isl_keep isl_union_pw_qpolynomial_fold *upwf);
427
428 The names of the individual dimensions may be set or read off
429 using the following functions.
430
431         #include <isl_dim.h>
432         __isl_give isl_dim *isl_dim_set_name(__isl_take isl_dim *dim,
433                                  enum isl_dim_type type, unsigned pos,
434                                  __isl_keep const char *name);
435         __isl_keep const char *isl_dim_get_name(__isl_keep isl_dim *dim,
436                                  enum isl_dim_type type, unsigned pos);
437
438 Note that C<isl_dim_get_name> returns a pointer to some internal
439 data structure, so the result can only be used while the
440 corresponding C<isl_dim> is alive.
441 Also note that every function that operates on two sets or relations
442 requires that both arguments have the same parameters.  This also
443 means that if one of the arguments has named parameters, then the
444 other needs to have named parameters too and the names need to match.
445 Pairs of C<isl_union_set> and/or C<isl_union_map> arguments may
446 have different parameters (as long as they are named), in which case
447 the result will have as parameters the union of the parameters of
448 the arguments.
449
450 The names of entire spaces may be set or read off
451 using the following functions.
452
453         #include <isl_dim.h>
454         __isl_give isl_dim *isl_dim_set_tuple_name(
455                 __isl_take isl_dim *dim,
456                 enum isl_dim_type type, const char *s);
457         const char *isl_dim_get_tuple_name(__isl_keep isl_dim *dim,
458                 enum isl_dim_type type);
459
460 The C<dim> argument needs to be one of C<isl_dim_in>, C<isl_dim_out>
461 or C<isl_dim_set>.  As with C<isl_dim_get_name>,
462 the C<isl_dim_get_tuple_name> function returns a pointer to some internal
463 data structure.
464 Binary operations require the corresponding spaces of their arguments
465 to have the same name.
466
467 Spaces can be nested.  In particular, the domain of a set or
468 the domain or range of a relation can be a nested relation.
469 The following functions can be used to construct and deconstruct
470 such nested dimension specifications.
471
472         #include <isl_dim.h>
473         int isl_dim_is_wrapping(__isl_keep isl_dim *dim);
474         __isl_give isl_dim *isl_dim_wrap(__isl_take isl_dim *dim);
475         __isl_give isl_dim *isl_dim_unwrap(__isl_take isl_dim *dim);
476
477 The input to C<isl_dim_is_wrapping> and C<isl_dim_unwrap> should
478 be the dimension specification of a set, while that of
479 C<isl_dim_wrap> should be the dimension specification of a relation.
480 Conversely, the output of C<isl_dim_unwrap> is the dimension specification
481 of a relation, while that of C<isl_dim_wrap> is the dimension specification
482 of a set.
483
484 Dimension specifications can be created from other dimension
485 specifications using the following functions.
486
487         __isl_give isl_dim *isl_dim_domain(__isl_take isl_dim *dim);
488         __isl_give isl_dim *isl_dim_from_domain(__isl_take isl_dim *dim);
489         __isl_give isl_dim *isl_dim_range(__isl_take isl_dim *dim);
490         __isl_give isl_dim *isl_dim_from_range(__isl_take isl_dim *dim);
491         __isl_give isl_dim *isl_dim_reverse(__isl_take isl_dim *dim);
492         __isl_give isl_dim *isl_dim_join(__isl_take isl_dim *left,
493                 __isl_take isl_dim *right);
494         __isl_give isl_dim *isl_dim_insert(__isl_take isl_dim *dim,
495                 enum isl_dim_type type, unsigned pos, unsigned n);
496         __isl_give isl_dim *isl_dim_add(__isl_take isl_dim *dim,
497                 enum isl_dim_type type, unsigned n);
498         __isl_give isl_dim *isl_dim_drop(__isl_take isl_dim *dim,
499                 enum isl_dim_type type, unsigned first, unsigned n);
500
501 Note that if dimensions are added or removed from a space, then
502 the name and the internal structure are lost.
503
504 =head2 Input and Output
505
506 C<isl> supports its own input/output format, which is similar
507 to the C<Omega> format, but also supports the C<PolyLib> format
508 in some cases.
509
510 =head3 C<isl> format
511
512 The C<isl> format is similar to that of C<Omega>, but has a different
513 syntax for describing the parameters and allows for the definition
514 of an existentially quantified variable as the integer division
515 of an affine expression.
516 For example, the set of integers C<i> between C<0> and C<n>
517 such that C<i % 10 <= 6> can be described as
518
519         [n] -> { [i] : exists (a = [i/10] : 0 <= i and i <= n and
520                                 i - 10 a <= 6) }
521
522 A set or relation can have several disjuncts, separated
523 by the keyword C<or>.  Each disjunct is either a conjunction
524 of constraints or a projection (C<exists>) of a conjunction
525 of constraints.  The constraints are separated by the keyword
526 C<and>.
527
528 =head3 C<PolyLib> format
529
530 If the represented set is a union, then the first line
531 contains a single number representing the number of disjuncts.
532 Otherwise, a line containing the number C<1> is optional.
533
534 Each disjunct is represented by a matrix of constraints.
535 The first line contains two numbers representing
536 the number of rows and columns,
537 where the number of rows is equal to the number of constraints
538 and the number of columns is equal to two plus the number of variables.
539 The following lines contain the actual rows of the constraint matrix.
540 In each row, the first column indicates whether the constraint
541 is an equality (C<0>) or inequality (C<1>).  The final column
542 corresponds to the constant term.
543
544 If the set is parametric, then the coefficients of the parameters
545 appear in the last columns before the constant column.
546 The coefficients of any existentially quantified variables appear
547 between those of the set variables and those of the parameters.
548
549 =head3 Input
550
551         #include <isl_set.h>
552         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_read_from_file(
553                 isl_ctx *ctx, FILE *input, int nparam);
554         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_read_from_str(
555                 isl_ctx *ctx, const char *str, int nparam);
556         __isl_give isl_set *isl_set_read_from_file(isl_ctx *ctx,
557                 FILE *input, int nparam);
558         __isl_give isl_set *isl_set_read_from_str(isl_ctx *ctx,
559                 const char *str, int nparam);
560
561         #include <isl_map.h>
562         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_read_from_file(
563                 isl_ctx *ctx, FILE *input, int nparam);
564         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_read_from_str(
565                 isl_ctx *ctx, const char *str, int nparam);
566         __isl_give isl_map *isl_map_read_from_file(
567                 struct isl_ctx *ctx, FILE *input, int nparam);
568         __isl_give isl_map *isl_map_read_from_str(isl_ctx *ctx,
569                 const char *str, int nparam);
570
571 The input format is autodetected and may be either the C<PolyLib> format
572 or the C<isl> format.
573 C<nparam> specifies how many of the final columns in
574 the C<PolyLib> format correspond to parameters.
575 If input is given in the C<isl> format, then the number
576 of parameters needs to be equal to C<nparam>.
577 If C<nparam> is negative, then any number of parameters
578 is accepted in the C<isl> format and zero parameters
579 are assumed in the C<PolyLib> format.
580
581 =head3 Output
582
583 Before anything can be printed, an C<isl_printer> needs to
584 be created.
585
586         __isl_give isl_printer *isl_printer_to_file(isl_ctx *ctx,
587                 FILE *file);
588         __isl_give isl_printer *isl_printer_to_str(isl_ctx *ctx);
589         void isl_printer_free(__isl_take isl_printer *printer);
590         __isl_give char *isl_printer_get_str(
591                 __isl_keep isl_printer *printer);
592
593 The behavior of the printer can be modified in various ways
594
595         __isl_give isl_printer *isl_printer_set_output_format(
596                 __isl_take isl_printer *p, int output_format);
597         __isl_give isl_printer *isl_printer_set_indent(
598                 __isl_take isl_printer *p, int indent);
599         __isl_give isl_printer *isl_printer_set_prefix(
600                 __isl_take isl_printer *p, const char *prefix);
601         __isl_give isl_printer *isl_printer_set_suffix(
602                 __isl_take isl_printer *p, const char *suffix);
603
604 The C<output_format> may be either C<ISL_FORMAT_ISL>, C<ISL_FORMAT_OMEGA>
605 or C<ISL_FORMAT_POLYLIB> and defaults to C<ISL_FORMAT_ISL>.
606 Each line in the output is indented by C<indent> spaces
607 (default: 0), prefixed by C<prefix> and suffixed by C<suffix>.
608 In the C<PolyLib> format output,
609 the coefficients of the existentially quantified variables
610 appear between those of the set variables and those
611 of the parameters.
612
613 To actually print something, use
614
615         #include <isl_set.h>
616         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_basic_set(
617                 __isl_take isl_printer *printer,
618                 __isl_keep isl_basic_set *bset);
619         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_set(
620                 __isl_take isl_printer *printer,
621                 __isl_keep isl_set *set);
622
623         #include <isl_map.h>
624         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_basic_map(
625                 __isl_take isl_printer *printer,
626                 __isl_keep isl_basic_map *bmap);
627         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_map(
628                 __isl_take isl_printer *printer,
629                 __isl_keep isl_map *map);
630
631         #include <isl_union_set.h>
632         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_union_set(
633                 __isl_take isl_printer *p,
634                 __isl_keep isl_union_set *uset);
635
636         #include <isl_union_map.h>
637         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_union_map(
638                 __isl_take isl_printer *p,
639                 __isl_keep isl_union_map *umap);
640
641 When called on a file printer, the following function flushes
642 the file.  When called on a string printer, the buffer is cleared.
643
644         __isl_give isl_printer *isl_printer_flush(
645                 __isl_take isl_printer *p);
646
647 =head2 Creating New Sets and Relations
648
649 C<isl> has functions for creating some standard sets and relations.
650
651 =over
652
653 =item * Empty sets and relations
654
655         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_empty(
656                 __isl_take isl_dim *dim);
657         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_empty(
658                 __isl_take isl_dim *dim);
659         __isl_give isl_set *isl_set_empty(
660                 __isl_take isl_dim *dim);
661         __isl_give isl_map *isl_map_empty(
662                 __isl_take isl_dim *dim);
663         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_empty(
664                 __isl_take isl_dim *dim);
665         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_empty(
666                 __isl_take isl_dim *dim);
667
668 For C<isl_union_set>s and C<isl_union_map>s, the dimensions specification
669 is only used to specify the parameters.
670
671 =item * Universe sets and relations
672
673         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_universe(
674                 __isl_take isl_dim *dim);
675         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_universe(
676                 __isl_take isl_dim *dim);
677         __isl_give isl_set *isl_set_universe(
678                 __isl_take isl_dim *dim);
679         __isl_give isl_map *isl_map_universe(
680                 __isl_take isl_dim *dim);
681
682 =item * Identity relations
683
684         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_identity(
685                 __isl_take isl_dim *set_dim);
686         __isl_give isl_map *isl_map_identity(
687                 __isl_take isl_dim *set_dim);
688
689 These functions take a dimension specification for a B<set>
690 and return an identity relation between two such sets.
691
692 =item * Lexicographic order
693
694         __isl_give isl_map *isl_map_lex_lt(
695                 __isl_take isl_dim *set_dim);
696         __isl_give isl_map *isl_map_lex_le(
697                 __isl_take isl_dim *set_dim);
698         __isl_give isl_map *isl_map_lex_gt(
699                 __isl_take isl_dim *set_dim);
700         __isl_give isl_map *isl_map_lex_ge(
701                 __isl_take isl_dim *set_dim);
702         __isl_give isl_map *isl_map_lex_lt_first(
703                 __isl_take isl_dim *dim, unsigned n);
704         __isl_give isl_map *isl_map_lex_le_first(
705                 __isl_take isl_dim *dim, unsigned n);
706         __isl_give isl_map *isl_map_lex_gt_first(
707                 __isl_take isl_dim *dim, unsigned n);
708         __isl_give isl_map *isl_map_lex_ge_first(
709                 __isl_take isl_dim *dim, unsigned n);
710
711 The first four functions take a dimension specification for a B<set>
712 and return relations that express that the elements in the domain
713 are lexicographically less
714 (C<isl_map_lex_lt>), less or equal (C<isl_map_lex_le>),
715 greater (C<isl_map_lex_gt>) or greater or equal (C<isl_map_lex_ge>)
716 than the elements in the range.
717 The last four functions take a dimension specification for a map
718 and return relations that express that the first C<n> dimensions
719 in the domain are lexicographically less
720 (C<isl_map_lex_lt_first>), less or equal (C<isl_map_lex_le_first>),
721 greater (C<isl_map_lex_gt_first>) or greater or equal (C<isl_map_lex_ge_first>)
722 than the first C<n> dimensions in the range.
723
724 =back
725
726 A basic set or relation can be converted to a set or relation
727 using the following functions.
728
729         __isl_give isl_set *isl_set_from_basic_set(
730                 __isl_take isl_basic_set *bset);
731         __isl_give isl_map *isl_map_from_basic_map(
732                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
733
734 Sets and relations can be converted to union sets and relations
735 using the following functions.
736
737         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_from_map(
738                 __isl_take isl_map *map);
739         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_from_set(
740                 __isl_take isl_set *set);
741
742 Sets and relations can be copied and freed again using the following
743 functions.
744
745         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_copy(
746                 __isl_keep isl_basic_set *bset);
747         __isl_give isl_set *isl_set_copy(__isl_keep isl_set *set);
748         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_copy(
749                 __isl_keep isl_union_set *uset);
750         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_copy(
751                 __isl_keep isl_basic_map *bmap);
752         __isl_give isl_map *isl_map_copy(__isl_keep isl_map *map);
753         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_copy(
754                 __isl_keep isl_union_map *umap);
755         void isl_basic_set_free(__isl_take isl_basic_set *bset);
756         void isl_set_free(__isl_take isl_set *set);
757         void isl_union_set_free(__isl_take isl_union_set *uset);
758         void isl_basic_map_free(__isl_take isl_basic_map *bmap);
759         void isl_map_free(__isl_take isl_map *map);
760         void isl_union_map_free(__isl_take isl_union_map *umap);
761
762 Other sets and relations can be constructed by starting
763 from a universe set or relation, adding equality and/or
764 inequality constraints and then projecting out the
765 existentially quantified variables, if any.
766 Constraints can be constructed, manipulated and
767 added to basic sets and relations using the following functions.
768
769         #include <isl_constraint.h>
770         __isl_give isl_constraint *isl_equality_alloc(
771                 __isl_take isl_dim *dim);
772         __isl_give isl_constraint *isl_inequality_alloc(
773                 __isl_take isl_dim *dim);
774         void isl_constraint_set_constant(
775                 __isl_keep isl_constraint *constraint, isl_int v);
776         void isl_constraint_set_coefficient(
777                 __isl_keep isl_constraint *constraint,
778                 enum isl_dim_type type, int pos, isl_int v);
779         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_add_constraint(
780                 __isl_take isl_basic_map *bmap,
781                 __isl_take isl_constraint *constraint);
782         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_add_constraint(
783                 __isl_take isl_basic_set *bset,
784                 __isl_take isl_constraint *constraint);
785
786 For example, to create a set containing the even integers
787 between 10 and 42, you would use the following code.
788
789         isl_int v;
790         struct isl_dim *dim;
791         struct isl_constraint *c;
792         struct isl_basic_set *bset;
793
794         isl_int_init(v);
795         dim = isl_dim_set_alloc(ctx, 0, 2);
796         bset = isl_basic_set_universe(isl_dim_copy(dim));
797
798         c = isl_equality_alloc(isl_dim_copy(dim));
799         isl_int_set_si(v, -1);
800         isl_constraint_set_coefficient(c, isl_dim_set, 0, v);
801         isl_int_set_si(v, 2);
802         isl_constraint_set_coefficient(c, isl_dim_set, 1, v);
803         bset = isl_basic_set_add_constraint(bset, c);
804
805         c = isl_inequality_alloc(isl_dim_copy(dim));
806         isl_int_set_si(v, -10);
807         isl_constraint_set_constant(c, v);
808         isl_int_set_si(v, 1);
809         isl_constraint_set_coefficient(c, isl_dim_set, 0, v);
810         bset = isl_basic_set_add_constraint(bset, c);
811
812         c = isl_inequality_alloc(dim);
813         isl_int_set_si(v, 42);
814         isl_constraint_set_constant(c, v);
815         isl_int_set_si(v, -1);
816         isl_constraint_set_coefficient(c, isl_dim_set, 0, v);
817         bset = isl_basic_set_add_constraint(bset, c);
818
819         bset = isl_basic_set_project_out(bset, isl_dim_set, 1, 1);
820
821         isl_int_clear(v);
822
823 Or, alternatively,
824
825         struct isl_basic_set *bset;
826         bset = isl_basic_set_read_from_str(ctx,
827                 "{[i] : exists (a : i = 2a and i >= 10 and i <= 42)}", -1);
828
829 A basic set or relation can also be constructed from two matrices
830 describing the equalities and the inequalities.
831
832         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_from_constraint_matrices(
833                 __isl_take isl_dim *dim,
834                 __isl_take isl_mat *eq, __isl_take isl_mat *ineq,
835                 enum isl_dim_type c1,
836                 enum isl_dim_type c2, enum isl_dim_type c3,
837                 enum isl_dim_type c4);
838         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_from_constraint_matrices(
839                 __isl_take isl_dim *dim,
840                 __isl_take isl_mat *eq, __isl_take isl_mat *ineq,
841                 enum isl_dim_type c1,
842                 enum isl_dim_type c2, enum isl_dim_type c3,
843                 enum isl_dim_type c4, enum isl_dim_type c5);
844
845 The C<isl_dim_type> arguments indicate the order in which
846 different kinds of variables appear in the input matrices
847 and should be a permutation of C<isl_dim_cst>, C<isl_dim_param>,
848 C<isl_dim_set> and C<isl_dim_div> for sets and
849 of C<isl_dim_cst>, C<isl_dim_param>,
850 C<isl_dim_in>, C<isl_dim_out> and C<isl_dim_div> for relations.
851
852 =head2 Inspecting Sets and Relations
853
854 Usually, the user should not have to care about the actual constraints
855 of the sets and maps, but should instead apply the abstract operations
856 explained in the following sections.
857 Occasionally, however, it may be required to inspect the individual
858 coefficients of the constraints.  This section explains how to do so.
859 In these cases, it may also be useful to have C<isl> compute
860 an explicit representation of the existentially quantified variables.
861
862         __isl_give isl_set *isl_set_compute_divs(
863                 __isl_take isl_set *set);
864         __isl_give isl_map *isl_map_compute_divs(
865                 __isl_take isl_map *map);
866         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_compute_divs(
867                 __isl_take isl_union_set *uset);
868         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_compute_divs(
869                 __isl_take isl_union_map *umap);
870
871 This explicit representation defines the existentially quantified
872 variables as integer divisions of the other variables, possibly
873 including earlier existentially quantified variables.
874 An explicitly represented existentially quantified variable therefore
875 has a unique value when the values of the other variables are known.
876 If, furthermore, the same existentials, i.e., existentials
877 with the same explicit representations, should appear in the
878 same order in each of the disjuncts of a set or map, then the user should call
879 either of the following functions.
880
881         __isl_give isl_set *isl_set_align_divs(
882                 __isl_take isl_set *set);
883         __isl_give isl_map *isl_map_align_divs(
884                 __isl_take isl_map *map);
885
886 To iterate over all the sets or maps in a union set or map, use
887
888         int isl_union_set_foreach_set(__isl_keep isl_union_set *uset,
889                 int (*fn)(__isl_take isl_set *set, void *user),
890                 void *user);
891         int isl_union_map_foreach_map(__isl_keep isl_union_map *umap,
892                 int (*fn)(__isl_take isl_map *map, void *user),
893                 void *user);
894
895 To iterate over all the basic sets or maps in a set or map, use
896
897         int isl_set_foreach_basic_set(__isl_keep isl_set *set,
898                 int (*fn)(__isl_take isl_basic_set *bset, void *user),
899                 void *user);
900         int isl_map_foreach_basic_map(__isl_keep isl_map *map,
901                 int (*fn)(__isl_take isl_basic_map *bmap, void *user),
902                 void *user);
903
904 The callback function C<fn> should return 0 if successful and
905 -1 if an error occurs.  In the latter case, or if any other error
906 occurs, the above functions will return -1.
907
908 It should be noted that C<isl> does not guarantee that
909 the basic sets or maps passed to C<fn> are disjoint.
910 If this is required, then the user should call one of
911 the following functions first.
912
913         __isl_give isl_set *isl_set_make_disjoint(
914                 __isl_take isl_set *set);
915         __isl_give isl_map *isl_map_make_disjoint(
916                 __isl_take isl_map *map);
917
918 To iterate over the constraints of a basic set or map, use
919
920         #include <isl_constraint.h>
921
922         int isl_basic_map_foreach_constraint(
923                 __isl_keep isl_basic_map *bmap,
924                 int (*fn)(__isl_take isl_constraint *c, void *user),
925                 void *user);
926         void isl_constraint_free(struct isl_constraint *c);
927
928 Again, the callback function C<fn> should return 0 if successful and
929 -1 if an error occurs.  In the latter case, or if any other error
930 occurs, the above functions will return -1.
931 The constraint C<c> represents either an equality or an inequality.
932 Use the following function to find out whether a constraint
933 represents an equality.  If not, it represents an inequality.
934
935         int isl_constraint_is_equality(
936                 __isl_keep isl_constraint *constraint);
937
938 The coefficients of the constraints can be inspected using
939 the following functions.
940
941         void isl_constraint_get_constant(
942                 __isl_keep isl_constraint *constraint, isl_int *v);
943         void isl_constraint_get_coefficient(
944                 __isl_keep isl_constraint *constraint,
945                 enum isl_dim_type type, int pos, isl_int *v);
946
947 The explicit representations of the existentially quantified
948 variables can be inspected using the following functions.
949 Note that the user is only allowed to use these functions
950 if the inspected set or map is the result of a call
951 to C<isl_set_compute_divs> or C<isl_map_compute_divs>.
952
953         __isl_give isl_div *isl_constraint_div(
954                 __isl_keep isl_constraint *constraint, int pos);
955         void isl_div_get_constant(__isl_keep isl_div *div,
956                 isl_int *v);
957         void isl_div_get_denominator(__isl_keep isl_div *div,
958                 isl_int *v);
959         void isl_div_get_coefficient(__isl_keep isl_div *div,
960                 enum isl_dim_type type, int pos, isl_int *v);
961
962 To obtain the constraints of a basic map in matrix
963 form, use the following functions.
964
965         __isl_give isl_mat *isl_basic_map_equalities_matrix(
966                         __isl_keep isl_basic_map *bmap,
967                         enum isl_dim_type c1,
968                         enum isl_dim_type c2, enum isl_dim_type c3,
969                         enum isl_dim_type c4, enum isl_dim_type c5);
970         __isl_give isl_mat *isl_basic_map_inequalities_matrix(
971                         __isl_keep isl_basic_map *bmap,
972                         enum isl_dim_type c1,
973                         enum isl_dim_type c2, enum isl_dim_type c3,
974                         enum isl_dim_type c4, enum isl_dim_type c5);
975
976 The C<isl_dim_type> arguments dictate the order in which
977 different kinds of variables appear in the resulting matrix
978 and should be a permutation of C<isl_dim_cst>, C<isl_dim_param>,
979 C<isl_dim_in>, C<isl_dim_out> and C<isl_dim_div>.
980
981 =head2 Properties
982
983 =head3 Unary Properties
984
985 =over
986
987 =item * Emptiness
988
989 The following functions test whether the given set or relation
990 contains any integer points.  The ``fast'' variants do not perform
991 any computations, but simply check if the given set or relation
992 is already known to be empty.
993
994         int isl_basic_set_fast_is_empty(__isl_keep isl_basic_set *bset);
995         int isl_basic_set_is_empty(__isl_keep isl_basic_set *bset);
996         int isl_set_is_empty(__isl_keep isl_set *set);
997         int isl_union_set_is_empty(__isl_keep isl_union_set *uset);
998         int isl_basic_map_fast_is_empty(__isl_keep isl_basic_map *bmap);
999         int isl_basic_map_is_empty(__isl_keep isl_basic_map *bmap);
1000         int isl_map_fast_is_empty(__isl_keep isl_map *map);
1001         int isl_map_is_empty(__isl_keep isl_map *map);
1002         int isl_union_map_is_empty(__isl_keep isl_union_map *umap);
1003
1004 =item * Universality
1005
1006         int isl_basic_set_is_universe(__isl_keep isl_basic_set *bset);
1007         int isl_basic_map_is_universe(__isl_keep isl_basic_map *bmap);
1008         int isl_set_fast_is_universe(__isl_keep isl_set *set);
1009
1010 =item * Single-valuedness
1011
1012         int isl_map_is_single_valued(__isl_keep isl_map *map);
1013
1014 =item * Bijectivity
1015
1016         int isl_map_is_bijective(__isl_keep isl_map *map);
1017
1018 =item * Wrapping
1019
1020 The followning functions check whether the domain of the given
1021 (basic) set is a wrapped relation.
1022
1023         int isl_basic_set_is_wrapping(
1024                 __isl_keep isl_basic_set *bset);
1025         int isl_set_is_wrapping(__isl_keep isl_set *set);
1026
1027 =back
1028
1029 =head3 Binary Properties
1030
1031 =over
1032
1033 =item * Equality
1034
1035         int isl_set_fast_is_equal(__isl_keep isl_set *set1,
1036                 __isl_keep isl_set *set2);
1037         int isl_set_is_equal(__isl_keep isl_set *set1,
1038                 __isl_keep isl_set *set2);
1039         int isl_basic_map_is_equal(
1040                 __isl_keep isl_basic_map *bmap1,
1041                 __isl_keep isl_basic_map *bmap2);
1042         int isl_map_is_equal(__isl_keep isl_map *map1,
1043                 __isl_keep isl_map *map2);
1044         int isl_map_fast_is_equal(__isl_keep isl_map *map1,
1045                 __isl_keep isl_map *map2);
1046         int isl_union_map_is_equal(
1047                 __isl_keep isl_union_map *umap1,
1048                 __isl_keep isl_union_map *umap2);
1049
1050 =item * Disjointness
1051
1052         int isl_set_fast_is_disjoint(__isl_keep isl_set *set1,
1053                 __isl_keep isl_set *set2);
1054
1055 =item * Subset
1056
1057         int isl_set_is_subset(__isl_keep isl_set *set1,
1058                 __isl_keep isl_set *set2);
1059         int isl_set_is_strict_subset(
1060                 __isl_keep isl_set *set1,
1061                 __isl_keep isl_set *set2);
1062         int isl_basic_map_is_subset(
1063                 __isl_keep isl_basic_map *bmap1,
1064                 __isl_keep isl_basic_map *bmap2);
1065         int isl_basic_map_is_strict_subset(
1066                 __isl_keep isl_basic_map *bmap1,
1067                 __isl_keep isl_basic_map *bmap2);
1068         int isl_map_is_subset(
1069                 __isl_keep isl_map *map1,
1070                 __isl_keep isl_map *map2);
1071         int isl_map_is_strict_subset(
1072                 __isl_keep isl_map *map1,
1073                 __isl_keep isl_map *map2);
1074         int isl_union_map_is_subset(
1075                 __isl_keep isl_union_map *umap1,
1076                 __isl_keep isl_union_map *umap2);
1077         int isl_union_map_is_strict_subset(
1078                 __isl_keep isl_union_map *umap1,
1079                 __isl_keep isl_union_map *umap2);
1080
1081 =back
1082
1083 =head2 Unary Operations
1084
1085 =over
1086
1087 =item * Complement
1088
1089         __isl_give isl_set *isl_set_complement(
1090                 __isl_take isl_set *set);
1091
1092 =item * Inverse map
1093
1094         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_reverse(
1095                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1096         __isl_give isl_map *isl_map_reverse(
1097                 __isl_take isl_map *map);
1098         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_reverse(
1099                 __isl_take isl_union_map *umap);
1100
1101 =item * Projection
1102
1103         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_project_out(
1104                 __isl_take isl_basic_set *bset,
1105                 enum isl_dim_type type, unsigned first, unsigned n);
1106         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_project_out(
1107                 __isl_take isl_basic_map *bmap,
1108                 enum isl_dim_type type, unsigned first, unsigned n);
1109         __isl_give isl_set *isl_set_project_out(__isl_take isl_set *set,
1110                 enum isl_dim_type type, unsigned first, unsigned n);
1111         __isl_give isl_map *isl_map_project_out(__isl_take isl_map *map,
1112                 enum isl_dim_type type, unsigned first, unsigned n);
1113         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_map_domain(
1114                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1115         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_map_range(
1116                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1117         __isl_give isl_set *isl_map_domain(
1118                 __isl_take isl_map *bmap);
1119         __isl_give isl_set *isl_map_range(
1120                 __isl_take isl_map *map);
1121         __isl_give isl_union_set *isl_union_map_domain(
1122                 __isl_take isl_union_map *umap);
1123         __isl_give isl_union_set *isl_union_map_range(
1124                 __isl_take isl_union_map *umap);
1125
1126 =item * Deltas
1127
1128         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_map_deltas(
1129                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1130         __isl_give isl_set *isl_map_deltas(__isl_take isl_map *map);
1131         __isl_give isl_union_set *isl_union_map_deltas(
1132                 __isl_take isl_union_map *umap);
1133
1134 These functions return a (basic) set containing the differences
1135 between image elements and corresponding domain elements in the input.
1136
1137 =item * Coalescing
1138
1139 Simplify the representation of a set or relation by trying
1140 to combine pairs of basic sets or relations into a single
1141 basic set or relation.
1142
1143         __isl_give isl_set *isl_set_coalesce(__isl_take isl_set *set);
1144         __isl_give isl_map *isl_map_coalesce(__isl_take isl_map *map);
1145         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_coalesce(
1146                 __isl_take isl_union_set *uset);
1147         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_coalesce(
1148                 __isl_take isl_union_map *umap);
1149
1150 =item * Convex hull
1151
1152         __isl_give isl_basic_set *isl_set_convex_hull(
1153                 __isl_take isl_set *set);
1154         __isl_give isl_basic_map *isl_map_convex_hull(
1155                 __isl_take isl_map *map);
1156
1157 If the input set or relation has any existentially quantified
1158 variables, then the result of these operations is currently undefined.
1159
1160 =item * Simple hull
1161
1162         __isl_give isl_basic_set *isl_set_simple_hull(
1163                 __isl_take isl_set *set);
1164         __isl_give isl_basic_map *isl_map_simple_hull(
1165                 __isl_take isl_map *map);
1166
1167 These functions compute a single basic set or relation
1168 that contains the whole input set or relation.
1169 In particular, the output is described by translates
1170 of the constraints describing the basic sets or relations in the input.
1171
1172 =begin latex
1173
1174 (See \autoref{s:simple hull}.)
1175
1176 =end latex
1177
1178 =item * Affine hull
1179
1180         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_affine_hull(
1181                 __isl_take isl_basic_set *bset);
1182         __isl_give isl_basic_set *isl_set_affine_hull(
1183                 __isl_take isl_set *set);
1184         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_affine_hull(
1185                 __isl_take isl_union_set *uset);
1186         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_affine_hull(
1187                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1188         __isl_give isl_basic_map *isl_map_affine_hull(
1189                 __isl_take isl_map *map);
1190         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_affine_hull(
1191                 __isl_take isl_union_map *umap);
1192
1193 In case of union sets and relations, the affine hull is computed
1194 per space.
1195
1196 =item * Power
1197
1198         __isl_give isl_map *isl_map_power(__isl_take isl_map *map,
1199                 unsigned param, int *exact);
1200
1201 Compute a parametric representation for all positive powers I<k> of C<map>.
1202 The power I<k> is equated to the parameter at position C<param>.
1203 The result may be an overapproximation.  If the result is exact,
1204 then C<*exact> is set to C<1>.
1205 The current implementation only produces exact results for particular
1206 cases of piecewise translations (i.e., piecewise uniform dependences).
1207
1208 =item * Transitive closure
1209
1210         __isl_give isl_map *isl_map_transitive_closure(
1211                 __isl_take isl_map *map, int *exact);
1212         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_transitive_closure(
1213                 __isl_take isl_union_map *umap, int *exact);
1214
1215 Compute the transitive closure of C<map>.
1216 The result may be an overapproximation.  If the result is known to be exact,
1217 then C<*exact> is set to C<1>.
1218 The current implementation only produces exact results for particular
1219 cases of piecewise translations (i.e., piecewise uniform dependences).
1220
1221 =item * Reaching path lengths
1222
1223         __isl_give isl_map *isl_map_reaching_path_lengths(
1224                 __isl_take isl_map *map, int *exact);
1225
1226 Compute a relation that maps each element in the range of C<map>
1227 to the lengths of all paths composed of edges in C<map> that
1228 end up in the given element.
1229 The result may be an overapproximation.  If the result is known to be exact,
1230 then C<*exact> is set to C<1>.
1231 To compute the I<maximal> path length, the resulting relation
1232 should be postprocessed by C<isl_map_lexmax>.
1233 In particular, if the input relation is a dependence relation
1234 (mapping sources to sinks), then the maximal path length corresponds
1235 to the free schedule.
1236 Note, however, that C<isl_map_lexmax> expects the maximum to be
1237 finite, so if the path lengths are unbounded (possibly due to
1238 the overapproximation), then you will get an error message.
1239
1240 =item * Wrapping
1241
1242         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_map_wrap(
1243                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1244         __isl_give isl_set *isl_map_wrap(
1245                 __isl_take isl_map *map);
1246         __isl_give isl_union_set *isl_union_map_wrap(
1247                 __isl_take isl_union_map *umap);
1248         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_set_unwrap(
1249                 __isl_take isl_basic_set *bset);
1250         __isl_give isl_map *isl_set_unwrap(
1251                 __isl_take isl_set *set);
1252         __isl_give isl_union_map *isl_union_set_unwrap(
1253                 __isl_take isl_union_set *uset);
1254
1255 =back
1256
1257 =head2 Binary Operations
1258
1259 The two arguments of a binary operation not only need to live
1260 in the same C<isl_ctx>, they currently also need to have
1261 the same (number of) parameters.
1262
1263 =head3 Basic Operations
1264
1265 =over
1266
1267 =item * Intersection
1268
1269         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_intersect(
1270                 __isl_take isl_basic_set *bset1,
1271                 __isl_take isl_basic_set *bset2);
1272         __isl_give isl_set *isl_set_intersect(
1273                 __isl_take isl_set *set1,
1274                 __isl_take isl_set *set2);
1275         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_intersect(
1276                 __isl_take isl_union_set *uset1,
1277                 __isl_take isl_union_set *uset2);
1278         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_intersect_domain(
1279                 __isl_take isl_basic_map *bmap,
1280                 __isl_take isl_basic_set *bset);
1281         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_intersect_range(
1282                 __isl_take isl_basic_map *bmap,
1283                 __isl_take isl_basic_set *bset);
1284         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_intersect(
1285                 __isl_take isl_basic_map *bmap1,
1286                 __isl_take isl_basic_map *bmap2);
1287         __isl_give isl_map *isl_map_intersect_domain(
1288                 __isl_take isl_map *map,
1289                 __isl_take isl_set *set);
1290         __isl_give isl_map *isl_map_intersect_range(
1291                 __isl_take isl_map *map,
1292                 __isl_take isl_set *set);
1293         __isl_give isl_map *isl_map_intersect(
1294                 __isl_take isl_map *map1,
1295                 __isl_take isl_map *map2);
1296         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_intersect_domain(
1297                 __isl_take isl_union_map *umap,
1298                 __isl_take isl_union_set *uset);
1299         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_intersect(
1300                 __isl_take isl_union_map *umap1,
1301                 __isl_take isl_union_map *umap2);
1302
1303 =item * Union
1304
1305         __isl_give isl_set *isl_basic_set_union(
1306                 __isl_take isl_basic_set *bset1,
1307                 __isl_take isl_basic_set *bset2);
1308         __isl_give isl_map *isl_basic_map_union(
1309                 __isl_take isl_basic_map *bmap1,
1310                 __isl_take isl_basic_map *bmap2);
1311         __isl_give isl_set *isl_set_union(
1312                 __isl_take isl_set *set1,
1313                 __isl_take isl_set *set2);
1314         __isl_give isl_map *isl_map_union(
1315                 __isl_take isl_map *map1,
1316                 __isl_take isl_map *map2);
1317         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_union(
1318                 __isl_take isl_union_set *uset1,
1319                 __isl_take isl_union_set *uset2);
1320         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_union(
1321                 __isl_take isl_union_map *umap1,
1322                 __isl_take isl_union_map *umap2);
1323
1324 =item * Set difference
1325
1326         __isl_give isl_set *isl_set_subtract(
1327                 __isl_take isl_set *set1,
1328                 __isl_take isl_set *set2);
1329         __isl_give isl_map *isl_map_subtract(
1330                 __isl_take isl_map *map1,
1331                 __isl_take isl_map *map2);
1332         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_subtract(
1333                 __isl_take isl_union_set *uset1,
1334                 __isl_take isl_union_set *uset2);
1335         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_subtract(
1336                 __isl_take isl_union_map *umap1,
1337                 __isl_take isl_union_map *umap2);
1338
1339 =item * Application
1340
1341         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_apply(
1342                 __isl_take isl_basic_set *bset,
1343                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1344         __isl_give isl_set *isl_set_apply(
1345                 __isl_take isl_set *set,
1346                 __isl_take isl_map *map);
1347         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_apply(
1348                 __isl_take isl_union_set *uset,
1349                 __isl_take isl_union_map *umap);
1350         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_apply_domain(
1351                 __isl_take isl_basic_map *bmap1,
1352                 __isl_take isl_basic_map *bmap2);
1353         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_apply_range(
1354                 __isl_take isl_basic_map *bmap1,
1355                 __isl_take isl_basic_map *bmap2);
1356         __isl_give isl_map *isl_map_apply_domain(
1357                 __isl_take isl_map *map1,
1358                 __isl_take isl_map *map2);
1359         __isl_give isl_map *isl_map_apply_range(
1360                 __isl_take isl_map *map1,
1361                 __isl_take isl_map *map2);
1362         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_apply_range(
1363                 __isl_take isl_union_map *umap1,
1364                 __isl_take isl_union_map *umap2);
1365
1366 =item * Simplification
1367
1368         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_gist(
1369                 __isl_take isl_basic_set *bset,
1370                 __isl_take isl_basic_set *context);
1371         __isl_give isl_set *isl_set_gist(__isl_take isl_set *set,
1372                 __isl_take isl_set *context);
1373         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_gist(
1374                 __isl_take isl_union_set *uset,
1375                 __isl_take isl_union_set *context);
1376         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_gist(
1377                 __isl_take isl_basic_map *bmap,
1378                 __isl_take isl_basic_map *context);
1379         __isl_give isl_map *isl_map_gist(__isl_take isl_map *map,
1380                 __isl_take isl_map *context);
1381         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_gist(
1382                 __isl_take isl_union_map *umap,
1383                 __isl_take isl_union_map *context);
1384
1385 The gist operation returns a set or relation that has the
1386 same intersection with the context as the input set or relation.
1387 Any implicit equality in the intersection is made explicit in the result,
1388 while all inequalities that are redundant with respect to the intersection
1389 are removed.
1390 In case of union sets and relations, the gist operation is performed
1391 per space.
1392
1393 =back
1394
1395 =head3 Lexicographic Optimization
1396
1397 Given a (basic) set C<set> (or C<bset>) and a zero-dimensional domain C<dom>,
1398 the following functions
1399 compute a set that contains the lexicographic minimum or maximum
1400 of the elements in C<set> (or C<bset>) for those values of the parameters
1401 that satisfy C<dom>.
1402 If C<empty> is not C<NULL>, then C<*empty> is assigned a set
1403 that contains the parameter values in C<dom> for which C<set> (or C<bset>)
1404 has no elements.
1405 In other words, the union of the parameter values
1406 for which the result is non-empty and of C<*empty>
1407 is equal to C<dom>.
1408
1409         __isl_give isl_set *isl_basic_set_partial_lexmin(
1410                 __isl_take isl_basic_set *bset,
1411                 __isl_take isl_basic_set *dom,
1412                 __isl_give isl_set **empty);
1413         __isl_give isl_set *isl_basic_set_partial_lexmax(
1414                 __isl_take isl_basic_set *bset,
1415                 __isl_take isl_basic_set *dom,
1416                 __isl_give isl_set **empty);
1417         __isl_give isl_set *isl_set_partial_lexmin(
1418                 __isl_take isl_set *set, __isl_take isl_set *dom,
1419                 __isl_give isl_set **empty);
1420         __isl_give isl_set *isl_set_partial_lexmax(
1421                 __isl_take isl_set *set, __isl_take isl_set *dom,
1422                 __isl_give isl_set **empty);
1423
1424 Given a (basic) set C<set> (or C<bset>), the following functions simply
1425 return a set containing the lexicographic minimum or maximum
1426 of the elements in C<set> (or C<bset>).
1427 In case of union sets, the optimum is computed per space.
1428
1429         __isl_give isl_set *isl_basic_set_lexmin(
1430                 __isl_take isl_basic_set *bset);
1431         __isl_give isl_set *isl_basic_set_lexmax(
1432                 __isl_take isl_basic_set *bset);
1433         __isl_give isl_set *isl_set_lexmin(
1434                 __isl_take isl_set *set);
1435         __isl_give isl_set *isl_set_lexmax(
1436                 __isl_take isl_set *set);
1437         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_lexmin(
1438                 __isl_take isl_union_set *uset);
1439         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_lexmax(
1440                 __isl_take isl_union_set *uset);
1441
1442 Given a (basic) relation C<map> (or C<bmap>) and a domain C<dom>,
1443 the following functions
1444 compute a relation that maps each element of C<dom>
1445 to the single lexicographic minimum or maximum
1446 of the elements that are associated to that same
1447 element in C<map> (or C<bmap>).
1448 If C<empty> is not C<NULL>, then C<*empty> is assigned a set
1449 that contains the elements in C<dom> that do not map
1450 to any elements in C<map> (or C<bmap>).
1451 In other words, the union of the domain of the result and of C<*empty>
1452 is equal to C<dom>.
1453
1454         __isl_give isl_map *isl_basic_map_partial_lexmax(
1455                 __isl_take isl_basic_map *bmap,
1456                 __isl_take isl_basic_set *dom,
1457                 __isl_give isl_set **empty);
1458         __isl_give isl_map *isl_basic_map_partial_lexmin(
1459                 __isl_take isl_basic_map *bmap,
1460                 __isl_take isl_basic_set *dom,
1461                 __isl_give isl_set **empty);
1462         __isl_give isl_map *isl_map_partial_lexmax(
1463                 __isl_take isl_map *map, __isl_take isl_set *dom,
1464                 __isl_give isl_set **empty);
1465         __isl_give isl_map *isl_map_partial_lexmin(
1466                 __isl_take isl_map *map, __isl_take isl_set *dom,
1467                 __isl_give isl_set **empty);
1468
1469 Given a (basic) map C<map> (or C<bmap>), the following functions simply
1470 return a map mapping each element in the domain of
1471 C<map> (or C<bmap>) to the lexicographic minimum or maximum
1472 of all elements associated to that element.
1473 In case of union relations, the optimum is computed per space.
1474
1475         __isl_give isl_map *isl_basic_map_lexmin(
1476                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1477         __isl_give isl_map *isl_basic_map_lexmax(
1478                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1479         __isl_give isl_map *isl_map_lexmin(
1480                 __isl_take isl_map *map);
1481         __isl_give isl_map *isl_map_lexmax(
1482                 __isl_take isl_map *map);
1483         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_lexmin(
1484                 __isl_take isl_union_map *umap);
1485         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_lexmax(
1486                 __isl_take isl_union_map *umap);
1487
1488 =head2 Matrices
1489
1490 Matrices can be created, copied and freed using the following functions.
1491
1492         #include <isl_mat.h>
1493         __isl_give isl_mat *isl_mat_alloc(struct isl_ctx *ctx,
1494                 unsigned n_row, unsigned n_col);
1495         __isl_give isl_mat *isl_mat_copy(__isl_keep isl_mat *mat);
1496         void isl_mat_free(__isl_take isl_mat *mat);
1497
1498 Note that the elements of a newly created matrix may have arbitrary values.
1499 The elements can be changed and inspected using the following functions.
1500
1501         int isl_mat_rows(__isl_keep isl_mat *mat);
1502         int isl_mat_cols(__isl_keep isl_mat *mat);
1503         int isl_mat_get_element(__isl_keep isl_mat *mat,
1504                 int row, int col, isl_int *v);
1505         __isl_give isl_mat *isl_mat_set_element(__isl_take isl_mat *mat,
1506                 int row, int col, isl_int v);
1507
1508 C<isl_mat_get_element> will return a negative value if anything went wrong.
1509 In that case, the value of C<*v> is undefined.
1510
1511 The following function can be used to compute the (right) inverse
1512 of a matrix, i.e., a matrix such that the product of the original
1513 and the inverse (in that order) is a multiple of the identity matrix.
1514 The input matrix is assumed to be of full row-rank.
1515
1516         __isl_give isl_mat *isl_mat_right_inverse(__isl_take isl_mat *mat);
1517
1518 The following function can be used to compute the (right) kernel
1519 (or null space) of a matrix, i.e., a matrix such that the product of
1520 the original and the kernel (in that order) is the zero matrix.
1521
1522         __isl_give isl_mat *isl_mat_right_kernel(__isl_take isl_mat *mat);
1523
1524 =head2 Points
1525
1526 Points are elements of a set.  They can be used to construct
1527 simple sets (boxes) or they can be used to represent the
1528 individual elements of a set.
1529 The zero point (the origin) can be created using
1530
1531         __isl_give isl_point *isl_point_zero(__isl_take isl_dim *dim);
1532
1533 The coordinates of a point can be inspected, set and changed
1534 using
1535
1536         void isl_point_get_coordinate(__isl_keep isl_point *pnt,
1537                 enum isl_dim_type type, int pos, isl_int *v);
1538         __isl_give isl_point *isl_point_set_coordinate(
1539                 __isl_take isl_point *pnt,
1540                 enum isl_dim_type type, int pos, isl_int v);
1541
1542         __isl_give isl_point *isl_point_add_ui(
1543                 __isl_take isl_point *pnt,
1544                 enum isl_dim_type type, int pos, unsigned val);
1545         __isl_give isl_point *isl_point_sub_ui(
1546                 __isl_take isl_point *pnt,
1547                 enum isl_dim_type type, int pos, unsigned val);
1548
1549 Points can be copied or freed using
1550
1551         __isl_give isl_point *isl_point_copy(
1552                 __isl_keep isl_point *pnt);
1553         void isl_point_free(__isl_take isl_point *pnt);
1554
1555 A singleton set can be created from a point using
1556
1557         __isl_give isl_set *isl_set_from_point(
1558                 __isl_take isl_point *pnt);
1559
1560 and a box can be created from two opposite extremal points using
1561
1562         __isl_give isl_set *isl_set_box_from_points(
1563                 __isl_take isl_point *pnt1,
1564                 __isl_take isl_point *pnt2);
1565
1566 All elements of a B<bounded> (union) set can be enumerated using
1567 the following functions.
1568
1569         int isl_set_foreach_point(__isl_keep isl_set *set,
1570                 int (*fn)(__isl_take isl_point *pnt, void *user),
1571                 void *user);
1572         int isl_union_set_foreach_point(__isl_keep isl_union_set *uset,
1573                 int (*fn)(__isl_take isl_point *pnt, void *user),
1574                 void *user);
1575
1576 The function C<fn> is called for each integer point in
1577 C<set> with as second argument the last argument of
1578 the C<isl_set_foreach_point> call.  The function C<fn>
1579 should return C<0> on success and C<-1> on failure.
1580 In the latter case, C<isl_set_foreach_point> will stop
1581 enumerating and return C<-1> as well.
1582 If the enumeration is performed successfully and to completion,
1583 then C<isl_set_foreach_point> returns C<0>.
1584
1585 To obtain a single point of a set, use
1586
1587         __isl_give isl_point *isl_set_sample_point(
1588                 __isl_take isl_set *set);
1589
1590 If C<set> does not contain any (integer) points, then the
1591 resulting point will be ``void'', a property that can be
1592 tested using
1593
1594         int isl_point_is_void(__isl_keep isl_point *pnt);
1595
1596 =head2 Piecewise Quasipolynomials
1597
1598 A piecewise quasipolynomial is a particular kind of function that maps
1599 a parametric point to a rational value.
1600 More specifically, a quasipolynomial is a polynomial expression in greatest
1601 integer parts of affine expressions of parameters and variables.
1602 A piecewise quasipolynomial is a subdivision of a given parametric
1603 domain into disjoint cells with a quasipolynomial associated to
1604 each cell.  The value of the piecewise quasipolynomial at a given
1605 point is the value of the quasipolynomial associated to the cell
1606 that contains the point.  Outside of the union of cells,
1607 the value is assumed to be zero.
1608 For example, the piecewise quasipolynomial
1609
1610         [n] -> { [x] -> ((1 + n) - x) : x <= n and x >= 0 }
1611
1612 maps C<x> to C<1 + n - x> for values of C<x> between C<0> and C<n>.
1613 A given piecewise quasipolynomial has a fixed domain dimension.
1614 Union piecewise quasipolynomials are used to contain piecewise quasipolynomials
1615 defined over different domains.
1616 Piecewise quasipolynomials are mainly used by the C<barvinok>
1617 library for representing the number of elements in a parametric set or map.
1618 For example, the piecewise quasipolynomial above represents
1619 the number of points in the map
1620
1621         [n] -> { [x] -> [y] : x,y >= 0 and 0 <= x + y <= n }
1622
1623 =head3 Printing (Piecewise) Quasipolynomials
1624
1625 Quasipolynomials and piecewise quasipolynomials can be printed
1626 using the following functions.
1627
1628         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_qpolynomial(
1629                 __isl_take isl_printer *p,
1630                 __isl_keep isl_qpolynomial *qp);
1631
1632         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_pw_qpolynomial(
1633                 __isl_take isl_printer *p,
1634                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial *pwqp);
1635
1636         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_union_pw_qpolynomial(
1637                 __isl_take isl_printer *p,
1638                 __isl_keep isl_union_pw_qpolynomial *upwqp);
1639
1640 The output format of the printer
1641 needs to be set to either C<ISL_FORMAT_ISL> or C<ISL_FORMAT_C>.
1642 For C<isl_printer_print_union_pw_qpolynomial>, only C<ISL_FORMAT_ISL>
1643 is supported.
1644
1645 =head3 Creating New (Piecewise) Quasipolynomials
1646
1647 Some simple quasipolynomials can be created using the following functions.
1648 More complicated quasipolynomials can be created by applying
1649 operations such as addition and multiplication
1650 on the resulting quasipolynomials
1651
1652         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_zero(
1653                 __isl_take isl_dim *dim);
1654         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_one(
1655                 __isl_take isl_dim *dim);
1656         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_infty(
1657                 __isl_take isl_dim *dim);
1658         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_neginfty(
1659                 __isl_take isl_dim *dim);
1660         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_nan(
1661                 __isl_take isl_dim *dim);
1662         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_rat_cst(
1663                 __isl_take isl_dim *dim,
1664                 const isl_int n, const isl_int d);
1665         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_div(
1666                 __isl_take isl_div *div);
1667         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_var(
1668                 __isl_take isl_dim *dim,
1669                 enum isl_dim_type type, unsigned pos);
1670
1671 The zero piecewise quasipolynomial or a piecewise quasipolynomial
1672 with a single cell can be created using the following functions.
1673 Multiple of these single cell piecewise quasipolynomials can
1674 be combined to create more complicated piecewise quasipolynomials.
1675
1676         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_zero(
1677                 __isl_take isl_dim *dim);
1678         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_alloc(
1679                 __isl_take isl_set *set,
1680                 __isl_take isl_qpolynomial *qp);
1681
1682         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial *isl_union_pw_qpolynomial_zero(
1683                 __isl_take isl_dim *dim);
1684         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial *isl_union_pw_qpolynomial_from_pw_qpolynomial(
1685                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp);
1686         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial *isl_union_pw_qpolynomial_add_pw_qpolynomial(
1687                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp,
1688                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp);
1689
1690 Quasipolynomials can be copied and freed again using the following
1691 functions.
1692
1693         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_copy(
1694                 __isl_keep isl_qpolynomial *qp);
1695         void isl_qpolynomial_free(__isl_take isl_qpolynomial *qp);
1696
1697         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_copy(
1698                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial *pwqp);
1699         void isl_pw_qpolynomial_free(
1700                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp);
1701
1702         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial *isl_union_pw_qpolynomial_copy(
1703                 __isl_keep isl_union_pw_qpolynomial *upwqp);
1704         void isl_union_pw_qpolynomial_free(
1705                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp);
1706
1707 =head3 Inspecting (Piecewise) Quasipolynomials
1708
1709 To iterate over all piecewise quasipolynomials in a union
1710 piecewise quasipolynomial, use the following function
1711
1712         int isl_union_pw_qpolynomial_foreach_pw_qpolynomial(
1713                 __isl_keep isl_union_pw_qpolynomial *upwqp,
1714                 int (*fn)(__isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp, void *user),
1715                 void *user);
1716
1717 To iterate over the cells in a piecewise quasipolynomial,
1718 use either of the following two functions
1719
1720         int isl_pw_qpolynomial_foreach_piece(
1721                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial *pwqp,
1722                 int (*fn)(__isl_take isl_set *set,
1723                           __isl_take isl_qpolynomial *qp,
1724                           void *user), void *user);
1725         int isl_pw_qpolynomial_foreach_lifted_piece(
1726                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial *pwqp,
1727                 int (*fn)(__isl_take isl_set *set,
1728                           __isl_take isl_qpolynomial *qp,
1729                           void *user), void *user);
1730
1731 As usual, the function C<fn> should return C<0> on success
1732 and C<-1> on failure.  The difference between
1733 C<isl_pw_qpolynomial_foreach_piece> and
1734 C<isl_pw_qpolynomial_foreach_lifted_piece> is that
1735 C<isl_pw_qpolynomial_foreach_lifted_piece> will first
1736 compute unique representations for all existentially quantified
1737 variables and then turn these existentially quantified variables
1738 into extra set variables, adapting the associated quasipolynomial
1739 accordingly.  This means that the C<set> passed to C<fn>
1740 will not have any existentially quantified variables, but that
1741 the dimensions of the sets may be different for different
1742 invocations of C<fn>.
1743
1744 To iterate over all terms in a quasipolynomial,
1745 use
1746
1747         int isl_qpolynomial_foreach_term(
1748                 __isl_keep isl_qpolynomial *qp,
1749                 int (*fn)(__isl_take isl_term *term,
1750                           void *user), void *user);
1751
1752 The terms themselves can be inspected and freed using
1753 these functions
1754
1755         unsigned isl_term_dim(__isl_keep isl_term *term,
1756                 enum isl_dim_type type);
1757         void isl_term_get_num(__isl_keep isl_term *term,
1758                 isl_int *n);
1759         void isl_term_get_den(__isl_keep isl_term *term,
1760                 isl_int *d);
1761         int isl_term_get_exp(__isl_keep isl_term *term,
1762                 enum isl_dim_type type, unsigned pos);
1763         __isl_give isl_div *isl_term_get_div(
1764                 __isl_keep isl_term *term, unsigned pos);
1765         void isl_term_free(__isl_take isl_term *term);
1766
1767 Each term is a product of parameters, set variables and
1768 integer divisions.  The function C<isl_term_get_exp>
1769 returns the exponent of a given dimensions in the given term.
1770 The C<isl_int>s in the arguments of C<isl_term_get_num>
1771 and C<isl_term_get_den> need to have been initialized
1772 using C<isl_int_init> before calling these functions.
1773
1774 =head3 Properties of (Piecewise) Quasipolynomials
1775
1776 To check whether a quasipolynomial is actually a constant,
1777 use the following function.
1778
1779         int isl_qpolynomial_is_cst(__isl_keep isl_qpolynomial *qp,
1780                 isl_int *n, isl_int *d);
1781
1782 If C<qp> is a constant and if C<n> and C<d> are not C<NULL>
1783 then the numerator and denominator of the constant
1784 are returned in C<*n> and C<*d>, respectively.
1785
1786 =head3 Operations on (Piecewise) Quasipolynomials
1787
1788         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_neg(
1789                 __isl_take isl_qpolynomial *qp);
1790         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_add(
1791                 __isl_take isl_qpolynomial *qp1,
1792                 __isl_take isl_qpolynomial *qp2);
1793         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_sub(
1794                 __isl_take isl_qpolynomial *qp1,
1795                 __isl_take isl_qpolynomial *qp2);
1796         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_mul(
1797                 __isl_take isl_qpolynomial *qp1,
1798                 __isl_take isl_qpolynomial *qp2);
1799
1800         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_add(
1801                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp1,
1802                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp2);
1803         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_sub(
1804                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp1,
1805                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp2);
1806         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_add_disjoint(
1807                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp1,
1808                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp2);
1809         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_neg(
1810                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp);
1811         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_mul(
1812                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp1,
1813                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp2);
1814
1815         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial *isl_union_pw_qpolynomial_add(
1816                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp1,
1817                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp2);
1818         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial *isl_union_pw_qpolynomial_sub(
1819                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp1,
1820                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp2);
1821         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial *isl_union_pw_qpolynomial_mul(
1822                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp1,
1823                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp2);
1824
1825         __isl_give isl_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_eval(
1826                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp,
1827                 __isl_take isl_point *pnt);
1828
1829         __isl_give isl_qpolynomial *isl_union_pw_qpolynomial_eval(
1830                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp,
1831                 __isl_take isl_point *pnt);
1832
1833         __isl_give isl_set *isl_pw_qpolynomial_domain(
1834                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp);
1835         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_intersect_domain(
1836                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwpq,
1837                 __isl_take isl_set *set);
1838
1839         __isl_give isl_union_set *isl_union_pw_qpolynomial_domain(
1840                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp);
1841         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial *isl_union_pw_qpolynomial_intersect_domain(
1842                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwpq,
1843                 __isl_take isl_union_set *uset);
1844
1845         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial *isl_union_pw_qpolynomial_coalesce(
1846                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp);
1847
1848         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_gist(
1849                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp,
1850                 __isl_take isl_set *context);
1851
1852         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial *isl_union_pw_qpolynomial_gist(
1853                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp,
1854                 __isl_take isl_union_set *context);
1855
1856 The gist operation applies the gist operation to each of
1857 the cells in the domain of the input piecewise quasipolynomial.
1858 In future, the operation will also exploit the context
1859 to simplify the quasipolynomials associated to each cell.
1860
1861 =head2 Bounds on Piecewise Quasipolynomials and Piecewise Quasipolynomial Reductions
1862
1863 A piecewise quasipolynomial reduction is a piecewise
1864 reduction (or fold) of quasipolynomials.
1865 In particular, the reduction can be maximum or a minimum.
1866 The objects are mainly used to represent the result of
1867 an upper or lower bound on a quasipolynomial over its domain,
1868 i.e., as the result of the following function.
1869
1870         __isl_give isl_pw_qpolynomial_fold *isl_pw_qpolynomial_bound(
1871                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp,
1872                 enum isl_fold type, int *tight);
1873
1874         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial_fold *isl_union_pw_qpolynomial_bound(
1875                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp,
1876                 enum isl_fold type, int *tight);
1877
1878 The C<type> argument may be either C<isl_fold_min> or C<isl_fold_max>.
1879 If C<tight> is not C<NULL>, then C<*tight> is set to C<1>
1880 is the returned bound is known be tight, i.e., for each value
1881 of the parameters there is at least
1882 one element in the domain that reaches the bound.
1883 If the domain of C<pwqp> is not wrapping, then the bound is computed
1884 over all elements in that domain and the result has a purely parametric
1885 domain.  If the domain of C<pwqp> is wrapping, then the bound is
1886 computed over the range of the wrapped relation.  The domain of the
1887 wrapped relation becomes the domain of the result.
1888
1889 A (piecewise) quasipolynomial reduction can be copied or freed using the
1890 following functions.
1891
1892         __isl_give isl_qpolynomial_fold *isl_qpolynomial_fold_copy(
1893                 __isl_keep isl_qpolynomial_fold *fold);
1894         __isl_give isl_pw_qpolynomial_fold *isl_pw_qpolynomial_fold_copy(
1895                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial_fold *pwf);
1896         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial_fold *isl_union_pw_qpolynomial_fold_copy(
1897                 __isl_keep isl_union_pw_qpolynomial_fold *upwf);
1898         void isl_qpolynomial_fold_free(
1899                 __isl_take isl_qpolynomial_fold *fold);
1900         void isl_pw_qpolynomial_fold_free(
1901                 __isl_take isl_pw_qpolynomial_fold *pwf);
1902         void isl_union_pw_qpolynomial_fold_free(
1903                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial_fold *upwf);
1904
1905 =head3 Printing Piecewise Quasipolynomial Reductions
1906
1907 Piecewise quasipolynomial reductions can be printed
1908 using the following function.
1909
1910         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_pw_qpolynomial_fold(
1911                 __isl_take isl_printer *p,
1912                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial_fold *pwf);
1913         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_union_pw_qpolynomial_fold(
1914                 __isl_take isl_printer *p,
1915                 __isl_keep isl_union_pw_qpolynomial_fold *upwf);
1916
1917 For C<isl_printer_print_pw_qpolynomial_fold>,
1918 output format of the printer
1919 needs to be set to either C<ISL_FORMAT_ISL> or C<ISL_FORMAT_C>.
1920 For C<isl_printer_print_union_pw_qpolynomial_fold>,
1921 output format of the printer
1922 needs to be set to either C<ISL_FORMAT_ISL>.
1923
1924 =head3 Inspecting (Piecewise) Quasipolynomial Reductions
1925
1926 To iterate over all piecewise quasipolynomial reductions in a union
1927 piecewise quasipolynomial reduction, use the following function
1928
1929         int isl_union_pw_qpolynomial_fold_foreach_pw_qpolynomial_fold(
1930                 __isl_keep isl_union_pw_qpolynomial_fold *upwf,
1931                 int (*fn)(__isl_take isl_pw_qpolynomial_fold *pwf,
1932                             void *user), void *user);
1933
1934 To iterate over the cells in a piecewise quasipolynomial reduction,
1935 use either of the following two functions
1936
1937         int isl_pw_qpolynomial_fold_foreach_piece(
1938                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial_fold *pwf,
1939                 int (*fn)(__isl_take isl_set *set,
1940                           __isl_take isl_qpolynomial_fold *fold,
1941                           void *user), void *user);
1942         int isl_pw_qpolynomial_fold_foreach_lifted_piece(
1943                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial_fold *pwf,
1944                 int (*fn)(__isl_take isl_set *set,
1945                           __isl_take isl_qpolynomial_fold *fold,
1946                           void *user), void *user);
1947
1948 See L<Inspecting (Piecewise) Quasipolynomials> for an explanation
1949 of the difference between these two functions.
1950
1951 To iterate over all quasipolynomials in a reduction, use
1952
1953         int isl_qpolynomial_fold_foreach_qpolynomial(
1954                 __isl_keep isl_qpolynomial_fold *fold,
1955                 int (*fn)(__isl_take isl_qpolynomial *qp,
1956                           void *user), void *user);
1957
1958 =head3 Operations on Piecewise Quasipolynomial Reductions
1959
1960         __isl_give isl_pw_qpolynomial_fold *isl_pw_qpolynomial_fold_fold(
1961                 __isl_take isl_pw_qpolynomial_fold *pwf1,
1962                 __isl_take isl_pw_qpolynomial_fold *pwf2);
1963
1964         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial_fold *isl_union_pw_qpolynomial_fold_fold(
1965                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial_fold *upwf1,
1966                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial_fold *upwf2);
1967
1968         __isl_give isl_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_fold_eval(
1969                 __isl_take isl_pw_qpolynomial_fold *pwf,
1970                 __isl_take isl_point *pnt);
1971
1972         __isl_give isl_qpolynomial *isl_union_pw_qpolynomial_fold_eval(
1973                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial_fold *upwf,
1974                 __isl_take isl_point *pnt);
1975
1976         __isl_give isl_union_set *isl_union_pw_qpolynomial_fold_domain(
1977                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial_fold *upwf);
1978         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial_fold *isl_union_pw_qpolynomial_fold_intersect_domain(
1979                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial_fold *upwf,
1980                 __isl_take isl_union_set *uset);
1981
1982         __isl_give isl_pw_qpolynomial_fold *isl_pw_qpolynomial_fold_coalesce(
1983                 __isl_take isl_pw_qpolynomial_fold *pwf);
1984
1985         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial_fold *isl_union_pw_qpolynomial_fold_coalesce(
1986                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial_fold *upwf);
1987
1988         __isl_give isl_pw_qpolynomial_fold *isl_pw_qpolynomial_fold_gist(
1989                 __isl_take isl_pw_qpolynomial_fold *pwf,
1990                 __isl_take isl_set *context);
1991
1992         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial_fold *isl_union_pw_qpolynomial_fold_gist(
1993                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial_fold *upwf,
1994                 __isl_take isl_union_set *context);
1995
1996 The gist operation applies the gist operation to each of
1997 the cells in the domain of the input piecewise quasipolynomial reduction.
1998 In future, the operation will also exploit the context
1999 to simplify the quasipolynomial reductions associated to each cell.
2000
2001         __isl_give isl_pw_qpolynomial_fold *
2002         isl_map_apply_pw_qpolynomial_fold(
2003                 __isl_take isl_map *map,
2004                 __isl_take isl_pw_qpolynomial_fold *pwf,
2005                 int *tight);
2006         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial_fold *
2007         isl_union_map_apply_union_pw_qpolynomial_fold(
2008                 __isl_take isl_union_map *umap,
2009                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial_fold *upwf,
2010                 int *tight);
2011
2012 These functions
2013 compose the given map with the given piecewise quasipolynomial reduction.
2014 That is, compute a bound (of the same type as C<pwf> or C<upwf> itself)
2015 over all elements in the intersection of the range of the map
2016 and the domain of the piecewise quasipolynomial reduction
2017 as a function of an element in the domain of the map.
2018
2019 =head2 Dependence Analysis
2020
2021 C<isl> contains specialized functionality for performing
2022 array dataflow analysis.  That is, given a I<sink> access relation
2023 and a collection of possible I<source> access relations,
2024 C<isl> can compute relations that describe
2025 for each iteration of the sink access, which iteration
2026 of which of the source access relations was the last
2027 to access the same data element before the given iteration
2028 of the sink access.
2029 To compute standard flow dependences, the sink should be
2030 a read, while the sources should be writes.
2031 If any of the source accesses are marked as being I<may>
2032 accesses, then there will be a dependence to the last
2033 I<must> access B<and> to any I<may> access that follows
2034 this last I<must> access.
2035 In particular, if I<all> sources are I<may> accesses,
2036 then memory based dependence analysis is performed.
2037 If, on the other hand, all sources are I<must> accesses,
2038 then value based dependence analysis is performed.
2039
2040         #include <isl_flow.h>
2041
2042         __isl_give isl_access_info *isl_access_info_alloc(
2043                 __isl_take isl_map *sink,
2044                 void *sink_user, isl_access_level_before fn,
2045                 int max_source);
2046         __isl_give isl_access_info *isl_access_info_add_source(
2047                 __isl_take isl_access_info *acc,
2048                 __isl_take isl_map *source, int must,
2049                 void *source_user);
2050
2051         __isl_give isl_flow *isl_access_info_compute_flow(
2052                 __isl_take isl_access_info *acc);
2053
2054         int isl_flow_foreach(__isl_keep isl_flow *deps,
2055                 int (*fn)(__isl_take isl_map *dep, int must,
2056                           void *dep_user, void *user),
2057                 void *user);
2058         __isl_give isl_set *isl_flow_get_no_source(
2059                 __isl_keep isl_flow *deps, int must);
2060         void isl_flow_free(__isl_take isl_flow *deps);
2061
2062 The function C<isl_access_info_compute_flow> performs the actual
2063 dependence analysis.  The other functions are used to construct
2064 the input for this function or to read off the output.
2065
2066 The input is collected in an C<isl_access_info>, which can
2067 be created through a call to C<isl_access_info_alloc>.
2068 The arguments to this functions are the sink access relation
2069 C<sink>, a token C<sink_user> used to identify the sink
2070 access to the user, a callback function for specifying the
2071 relative order of source and sink accesses, and the number
2072 of source access relations that will be added.
2073 The callback function has type C<int (*)(void *first, void *second)>.
2074 The function is called with two user supplied tokens identifying
2075 either a source or the sink and it should return the shared nesting
2076 level and the relative order of the two accesses.
2077 In particular, let I<n> be the number of loops shared by
2078 the two accesses.  If C<first> precedes C<second> textually,
2079 then the function should return I<2 * n + 1>; otherwise,
2080 it should return I<2 * n>.
2081 The sources can be added to the C<isl_access_info> by performing
2082 (at most) C<max_source> calls to C<isl_access_info_add_source>.
2083 C<must> indicates whether the source is a I<must> access
2084 or a I<may> access.  Note that a multi-valued access relation
2085 should only be marked I<must> if every iteration in the domain
2086 of the relation accesses I<all> elements in its image.
2087 The C<source_user> token is again used to identify
2088 the source access.  The range of the source access relation
2089 C<source> should have the same dimension as the range
2090 of the sink access relation.
2091
2092 The result of the dependence analysis is collected in an
2093 C<isl_flow>.  There may be elements in the domain of
2094 the sink access for which no preceding source access could be
2095 found or for which all preceding sources are I<may> accesses.
2096 The sets of these elements can be obtained through
2097 calls to C<isl_flow_get_no_source>, the first with C<must> set
2098 and the second with C<must> unset.
2099 In the case of standard flow dependence analysis,
2100 with the sink a read and the sources I<must> writes,
2101 the first set corresponds to the reads from uninitialized
2102 array elements and the second set is empty.
2103 The actual flow dependences can be extracted using
2104 C<isl_flow_foreach>.  This function will call the user-specified
2105 callback function C<fn> for each B<non-empty> dependence between
2106 a source and the sink.  The callback function is called
2107 with four arguments, the actual flow dependence relation
2108 mapping source iterations to sink iterations, a boolean that
2109 indicates whether it is a I<must> or I<may> dependence, a token
2110 identifying the source and an additional C<void *> with value
2111 equal to the third argument of the C<isl_flow_foreach> call.
2112 A dependence is marked I<must> if it originates from a I<must>
2113 source and if it is not followed by any I<may> sources.
2114
2115 After finishing with an C<isl_flow>, the user should call
2116 C<isl_flow_free> to free all associated memory.
2117
2118 =head2 Parametric Vertex Enumeration
2119
2120 The parametric vertex enumeration described in this section
2121 is mainly intended to be used internally and by the C<barvinok>
2122 library.
2123
2124         #include <isl_vertices.h>
2125         __isl_give isl_vertices *isl_basic_set_compute_vertices(
2126                 __isl_keep isl_basic_set *bset);
2127
2128 The function C<isl_basic_set_compute_vertices> performs the
2129 actual computation of the parametric vertices and the chamber
2130 decomposition and store the result in an C<isl_vertices> object.
2131 This information can be queried by either iterating over all
2132 the vertices or iterating over all the chambers or cells
2133 and then iterating over all vertices that are active on the chamber.
2134
2135         int isl_vertices_foreach_vertex(
2136                 __isl_keep isl_vertices *vertices,
2137                 int (*fn)(__isl_take isl_vertex *vertex, void *user),
2138                 void *user);
2139
2140         int isl_vertices_foreach_cell(
2141                 __isl_keep isl_vertices *vertices,
2142                 int (*fn)(__isl_take isl_cell *cell, void *user),
2143                 void *user);
2144         int isl_cell_foreach_vertex(__isl_keep isl_cell *cell,
2145                 int (*fn)(__isl_take isl_vertex *vertex, void *user),
2146                 void *user);
2147
2148 Other operations that can be performed on an C<isl_vertices> object are
2149 the following.
2150
2151         isl_ctx *isl_vertices_get_ctx(
2152                 __isl_keep isl_vertices *vertices);
2153         int isl_vertices_get_n_vertices(
2154                 __isl_keep isl_vertices *vertices);
2155         void isl_vertices_free(__isl_take isl_vertices *vertices);
2156
2157 Vertices can be inspected and destroyed using the following functions.
2158
2159         isl_ctx *isl_vertex_get_ctx(__isl_keep isl_vertex *vertex);
2160         int isl_vertex_get_id(__isl_keep isl_vertex *vertex);
2161         __isl_give isl_basic_set *isl_vertex_get_domain(
2162                 __isl_keep isl_vertex *vertex);
2163         __isl_give isl_basic_set *isl_vertex_get_expr(
2164                 __isl_keep isl_vertex *vertex);
2165         void isl_vertex_free(__isl_take isl_vertex *vertex);
2166
2167 C<isl_vertex_get_expr> returns a singleton parametric set describing
2168 the vertex, while C<isl_vertex_get_domain> returns the activity domain
2169 of the vertex.
2170 Note that C<isl_vertex_get_domain> and C<isl_vertex_get_expr> return
2171 B<rational> basic sets, so they should mainly be used for inspection
2172 and should not be mixed with integer sets.
2173
2174 Chambers can be inspected and destroyed using the following functions.
2175
2176         isl_ctx *isl_cell_get_ctx(__isl_keep isl_cell *cell);
2177         __isl_give isl_basic_set *isl_cell_get_domain(
2178                 __isl_keep isl_cell *cell);
2179         void isl_cell_free(__isl_take isl_cell *cell);
2180
2181 =head1 Applications
2182
2183 Although C<isl> is mainly meant to be used as a library,
2184 it also contains some basic applications that use some
2185 of the functionality of C<isl>.
2186 The input may be specified in either the L<isl format>
2187 or the L<PolyLib format>.
2188
2189 =head2 C<isl_polyhedron_sample>
2190
2191 C<isl_polyhedron_sample> takes a polyhedron as input and prints
2192 an integer element of the polyhedron, if there is any.
2193 The first column in the output is the denominator and is always
2194 equal to 1.  If the polyhedron contains no integer points,
2195 then a vector of length zero is printed.
2196
2197 =head2 C<isl_pip>
2198
2199 C<isl_pip> takes the same input as the C<example> program
2200 from the C<piplib> distribution, i.e., a set of constraints
2201 on the parameters, a line containing only -1 and finally a set
2202 of constraints on a parametric polyhedron.
2203 The coefficients of the parameters appear in the last columns
2204 (but before the final constant column).
2205 The output is the lexicographic minimum of the parametric polyhedron.
2206 As C<isl> currently does not have its own output format, the output
2207 is just a dump of the internal state.
2208
2209 =head2 C<isl_polyhedron_minimize>
2210
2211 C<isl_polyhedron_minimize> computes the minimum of some linear
2212 or affine objective function over the integer points in a polyhedron.
2213 If an affine objective function
2214 is given, then the constant should appear in the last column.
2215
2216 =head2 C<isl_polytope_scan>
2217
2218 Given a polytope, C<isl_polytope_scan> prints
2219 all integer points in the polytope.
2220
2221 =head1 C<isl-polylib>
2222
2223 The C<isl-polylib> library provides the following functions for converting
2224 between C<isl> objects and C<PolyLib> objects.
2225 The library is distributed separately for licensing reasons.
2226
2227         #include <isl_set_polylib.h>
2228         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_new_from_polylib(
2229                 Polyhedron *P, __isl_take isl_dim *dim);
2230         Polyhedron *isl_basic_set_to_polylib(
2231                 __isl_keep isl_basic_set *bset);
2232         __isl_give isl_set *isl_set_new_from_polylib(Polyhedron *D,
2233                 __isl_take isl_dim *dim);
2234         Polyhedron *isl_set_to_polylib(__isl_keep isl_set *set);
2235
2236         #include <isl_map_polylib.h>
2237         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_new_from_polylib(
2238                 Polyhedron *P, __isl_take isl_dim *dim);
2239         __isl_give isl_map *isl_map_new_from_polylib(Polyhedron *D,
2240                 __isl_take isl_dim *dim);
2241         Polyhedron *isl_basic_map_to_polylib(
2242                 __isl_keep isl_basic_map *bmap);
2243         Polyhedron *isl_map_to_polylib(__isl_keep isl_map *map);