add isl_basic_set_{in,}equalities_matrix
[platform/upstream/isl.git] / doc / user.pod
1 =head1 Introduction
2
3 C<isl> is a thread-safe C library for manipulating
4 sets and relations of integer points bounded by affine constraints.
5 The descriptions of the sets and relations may involve
6 both parameters and existentially quantified variables.
7 All computations are performed in exact integer arithmetic
8 using C<GMP>.
9 The C<isl> library offers functionality that is similar
10 to that offered by the C<Omega> and C<Omega+> libraries,
11 but the underlying algorithms are in most cases completely different.
12
13 The library is by no means complete and some fairly basic
14 functionality is still missing.
15 Still, even in its current form, the library has been successfully
16 used as a backend polyhedral library for the polyhedral
17 scanner C<CLooG> and as part of an equivalence checker of
18 static affine programs.
19 For bug reports, feature requests and questions,
20 visit the the discussion group at
21 L<http://groups.google.com/group/isl-development>.
22
23 =head2 Backward Incompatible Changes
24
25 =head3 Changes since isl-0.02
26
27 =over
28
29 =item * The old printing functions have been deprecated
30 and replaced by C<isl_printer> functions, see L<Input and Output>.
31
32 =item * Most functions related to dependence analysis have acquired
33 an extra C<must> argument.  To obtain the old behavior, this argument
34 should be given the value 1.  See L<Dependence Analysis>.
35
36 =back
37
38 =head3 Changes since isl-0.03
39
40 =over
41
42 =item * The function C<isl_pw_qpolynomial_fold_add> has been
43 renamed to C<isl_pw_qpolynomial_fold_fold>.
44 Similarly, C<isl_union_pw_qpolynomial_fold_add> has been
45 renamed to C<isl_union_pw_qpolynomial_fold_fold>.
46
47 =back
48
49 =head3 Changes since isl-0.04
50
51 =over
52
53 =item * All header files have been renamed from C<isl_header.h>
54 to C<isl/header.h>.
55
56 =back
57
58 =head1 Installation
59
60 The source of C<isl> can be obtained either as a tarball
61 or from the git repository.  Both are available from
62 L<http://freshmeat.net/projects/isl/>.
63 The installation process depends on how you obtained
64 the source.
65
66 =head2 Installation from the git repository
67
68 =over
69
70 =item 1 Clone or update the repository
71
72 The first time the source is obtained, you need to clone
73 the repository.
74
75         git clone git://repo.or.cz/isl.git
76
77 To obtain updates, you need to pull in the latest changes
78
79         git pull
80
81 =item 2 Generate C<configure>
82
83         ./autogen.sh
84
85 =back
86
87 After performing the above steps, continue
88 with the L<Common installation instructions>.
89
90 =head2 Common installation instructions
91
92 =over
93
94 =item 1 Obtain C<GMP>
95
96 Building C<isl> requires C<GMP>, including its headers files.
97 Your distribution may not provide these header files by default
98 and you may need to install a package called C<gmp-devel> or something
99 similar.  Alternatively, C<GMP> can be built from
100 source, available from L<http://gmplib.org/>.
101
102 =item 2 Configure
103
104 C<isl> uses the standard C<autoconf> C<configure> script.
105 To run it, just type
106
107         ./configure
108
109 optionally followed by some configure options.
110 A complete list of options can be obtained by running
111
112         ./configure --help
113
114 Below we discuss some of the more common options.
115
116 C<isl> can optionally use C<piplib>, but no
117 C<piplib> functionality is currently used by default.
118 The C<--with-piplib> option can
119 be used to specify which C<piplib>
120 library to use, either an installed version (C<system>),
121 an externally built version (C<build>)
122 or no version (C<no>).  The option C<build> is mostly useful
123 in C<configure> scripts of larger projects that bundle both C<isl>
124 and C<piplib>.
125
126 =over
127
128 =item C<--prefix>
129
130 Installation prefix for C<isl>
131
132 =item C<--with-gmp-prefix>
133
134 Installation prefix for C<GMP> (architecture-independent files).
135
136 =item C<--with-gmp-exec-prefix>
137
138 Installation prefix for C<GMP> (architecture-dependent files).
139
140 =item C<--with-piplib>
141
142 Which copy of C<piplib> to use, either C<no> (default), C<system> or C<build>.
143
144 =item C<--with-piplib-prefix>
145
146 Installation prefix for C<system> C<piplib> (architecture-independent files).
147
148 =item C<--with-piplib-exec-prefix>
149
150 Installation prefix for C<system> C<piplib> (architecture-dependent files).
151
152 =item C<--with-piplib-builddir>
153
154 Location where C<build> C<piplib> was built.
155
156 =back
157
158 =item 3 Compile
159
160         make
161
162 =item 4 Install (optional)
163
164         make install
165
166 =back
167
168 =head1 Library
169
170 =head2 Initialization
171
172 All manipulations of integer sets and relations occur within
173 the context of an C<isl_ctx>.
174 A given C<isl_ctx> can only be used within a single thread.
175 All arguments of a function are required to have been allocated
176 within the same context.
177 There are currently no functions available for moving an object
178 from one C<isl_ctx> to another C<isl_ctx>.  This means that
179 there is currently no way of safely moving an object from one
180 thread to another, unless the whole C<isl_ctx> is moved.
181
182 An C<isl_ctx> can be allocated using C<isl_ctx_alloc> and
183 freed using C<isl_ctx_free>.
184 All objects allocated within an C<isl_ctx> should be freed
185 before the C<isl_ctx> itself is freed.
186
187         isl_ctx *isl_ctx_alloc();
188         void isl_ctx_free(isl_ctx *ctx);
189
190 =head2 Integers
191
192 All operations on integers, mainly the coefficients
193 of the constraints describing the sets and relations,
194 are performed in exact integer arithmetic using C<GMP>.
195 However, to allow future versions of C<isl> to optionally
196 support fixed integer arithmetic, all calls to C<GMP>
197 are wrapped inside C<isl> specific macros.
198 The basic type is C<isl_int> and the following operations
199 are available on this type.
200 The meanings of these operations are essentially the same
201 as their C<GMP> C<mpz_> counterparts.
202 As always with C<GMP> types, C<isl_int>s need to be
203 initialized with C<isl_int_init> before they can be used
204 and they need to be released with C<isl_int_clear>
205 after the last use.
206
207 =over
208
209 =item isl_int_init(i)
210
211 =item isl_int_clear(i)
212
213 =item isl_int_set(r,i)
214
215 =item isl_int_set_si(r,i)
216
217 =item isl_int_set_gmp(r,g)
218
219 =item isl_int_get_gmp(i,g)
220
221 =item isl_int_abs(r,i)
222
223 =item isl_int_neg(r,i)
224
225 =item isl_int_swap(i,j)
226
227 =item isl_int_swap_or_set(i,j)
228
229 =item isl_int_add_ui(r,i,j)
230
231 =item isl_int_sub_ui(r,i,j)
232
233 =item isl_int_add(r,i,j)
234
235 =item isl_int_sub(r,i,j)
236
237 =item isl_int_mul(r,i,j)
238
239 =item isl_int_mul_ui(r,i,j)
240
241 =item isl_int_addmul(r,i,j)
242
243 =item isl_int_submul(r,i,j)
244
245 =item isl_int_gcd(r,i,j)
246
247 =item isl_int_lcm(r,i,j)
248
249 =item isl_int_divexact(r,i,j)
250
251 =item isl_int_cdiv_q(r,i,j)
252
253 =item isl_int_fdiv_q(r,i,j)
254
255 =item isl_int_fdiv_r(r,i,j)
256
257 =item isl_int_fdiv_q_ui(r,i,j)
258
259 =item isl_int_read(r,s)
260
261 =item isl_int_print(out,i,width)
262
263 =item isl_int_sgn(i)
264
265 =item isl_int_cmp(i,j)
266
267 =item isl_int_cmp_si(i,si)
268
269 =item isl_int_eq(i,j)
270
271 =item isl_int_ne(i,j)
272
273 =item isl_int_lt(i,j)
274
275 =item isl_int_le(i,j)
276
277 =item isl_int_gt(i,j)
278
279 =item isl_int_ge(i,j)
280
281 =item isl_int_abs_eq(i,j)
282
283 =item isl_int_abs_ne(i,j)
284
285 =item isl_int_abs_lt(i,j)
286
287 =item isl_int_abs_gt(i,j)
288
289 =item isl_int_abs_ge(i,j)
290
291 =item isl_int_is_zero(i)
292
293 =item isl_int_is_one(i)
294
295 =item isl_int_is_negone(i)
296
297 =item isl_int_is_pos(i)
298
299 =item isl_int_is_neg(i)
300
301 =item isl_int_is_nonpos(i)
302
303 =item isl_int_is_nonneg(i)
304
305 =item isl_int_is_divisible_by(i,j)
306
307 =back
308
309 =head2 Sets and Relations
310
311 C<isl> uses six types of objects for representing sets and relations,
312 C<isl_basic_set>, C<isl_basic_map>, C<isl_set>, C<isl_map>,
313 C<isl_union_set> and C<isl_union_map>.
314 C<isl_basic_set> and C<isl_basic_map> represent sets and relations that
315 can be described as a conjunction of affine constraints, while
316 C<isl_set> and C<isl_map> represent unions of
317 C<isl_basic_set>s and C<isl_basic_map>s, respectively.
318 However, all C<isl_basic_set>s or C<isl_basic_map>s in the union need
319 to have the same dimension.  C<isl_union_set>s and C<isl_union_map>s
320 represent unions of C<isl_set>s or C<isl_map>s of I<different> dimensions,
321 where dimensions with different space names
322 (see L<Dimension Specifications>) are considered different as well.
323 The difference between sets and relations (maps) is that sets have
324 one set of variables, while relations have two sets of variables,
325 input variables and output variables.
326
327 =head2 Memory Management
328
329 Since a high-level operation on sets and/or relations usually involves
330 several substeps and since the user is usually not interested in
331 the intermediate results, most functions that return a new object
332 will also release all the objects passed as arguments.
333 If the user still wants to use one or more of these arguments
334 after the function call, she should pass along a copy of the
335 object rather than the object itself.
336 The user is then responsible for make sure that the original
337 object gets used somewhere else or is explicitly freed.
338
339 The arguments and return values of all documents functions are
340 annotated to make clear which arguments are released and which
341 arguments are preserved.  In particular, the following annotations
342 are used
343
344 =over
345
346 =item C<__isl_give>
347
348 C<__isl_give> means that a new object is returned.
349 The user should make sure that the returned pointer is
350 used exactly once as a value for an C<__isl_take> argument.
351 In between, it can be used as a value for as many
352 C<__isl_keep> arguments as the user likes.
353 There is one exception, and that is the case where the
354 pointer returned is C<NULL>.  Is this case, the user
355 is free to use it as an C<__isl_take> argument or not.
356
357 =item C<__isl_take>
358
359 C<__isl_take> means that the object the argument points to
360 is taken over by the function and may no longer be used
361 by the user as an argument to any other function.
362 The pointer value must be one returned by a function
363 returning an C<__isl_give> pointer.
364 If the user passes in a C<NULL> value, then this will
365 be treated as an error in the sense that the function will
366 not perform its usual operation.  However, it will still
367 make sure that all the the other C<__isl_take> arguments
368 are released.
369
370 =item C<__isl_keep>
371
372 C<__isl_keep> means that the function will only use the object
373 temporarily.  After the function has finished, the user
374 can still use it as an argument to other functions.
375 A C<NULL> value will be treated in the same way as
376 a C<NULL> value for an C<__isl_take> argument.
377
378 =back
379
380 =head2 Dimension Specifications
381
382 Whenever a new set or relation is created from scratch,
383 its dimension needs to be specified using an C<isl_dim>.
384
385         #include <isl/dim.h>
386         __isl_give isl_dim *isl_dim_alloc(isl_ctx *ctx,
387                 unsigned nparam, unsigned n_in, unsigned n_out);
388         __isl_give isl_dim *isl_dim_set_alloc(isl_ctx *ctx,
389                 unsigned nparam, unsigned dim);
390         __isl_give isl_dim *isl_dim_copy(__isl_keep isl_dim *dim);
391         void isl_dim_free(__isl_take isl_dim *dim);
392         unsigned isl_dim_size(__isl_keep isl_dim *dim,
393                 enum isl_dim_type type);
394
395 The dimension specification used for creating a set
396 needs to be created using C<isl_dim_set_alloc>, while
397 that for creating a relation
398 needs to be created using C<isl_dim_alloc>.
399 C<isl_dim_size> can be used
400 to find out the number of dimensions of each type in
401 a dimension specification, where type may be
402 C<isl_dim_param>, C<isl_dim_in> (only for relations),
403 C<isl_dim_out> (only for relations), C<isl_dim_set>
404 (only for sets) or C<isl_dim_all>.
405
406 It is often useful to create objects that live in the
407 same space as some other object.  This can be accomplished
408 by creating the new objects
409 (see L<Creating New Sets and Relations> or
410 L<Creating New (Piecewise) Quasipolynomials>) based on the dimension
411 specification of the original object.
412
413         #include <isl/set.h>
414         __isl_give isl_dim *isl_basic_set_get_dim(
415                 __isl_keep isl_basic_set *bset);
416         __isl_give isl_dim *isl_set_get_dim(__isl_keep isl_set *set);
417
418         #include <isl/union_set.h>
419         __isl_give isl_dim *isl_union_set_get_dim(
420                 __isl_keep isl_union_set *uset);
421
422         #include <isl/map.h>
423         __isl_give isl_dim *isl_basic_map_get_dim(
424                 __isl_keep isl_basic_map *bmap);
425         __isl_give isl_dim *isl_map_get_dim(__isl_keep isl_map *map);
426
427         #include <isl/union_map.h>
428         __isl_give isl_dim *isl_union_map_get_dim(
429                 __isl_keep isl_union_map *umap);
430
431         #include <isl/polynomial.h>
432         __isl_give isl_dim *isl_qpolynomial_get_dim(
433                 __isl_keep isl_qpolynomial *qp);
434         __isl_give isl_dim *isl_pw_qpolynomial_get_dim(
435                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial *pwqp);
436         __isl_give isl_dim *isl_union_pw_qpolynomial_get_dim(
437                 __isl_keep isl_union_pw_qpolynomial *upwqp);
438         __isl_give isl_dim *isl_union_pw_qpolynomial_fold_get_dim(
439                 __isl_keep isl_union_pw_qpolynomial_fold *upwf);
440
441 The names of the individual dimensions may be set or read off
442 using the following functions.
443
444         #include <isl/dim.h>
445         __isl_give isl_dim *isl_dim_set_name(__isl_take isl_dim *dim,
446                                  enum isl_dim_type type, unsigned pos,
447                                  __isl_keep const char *name);
448         __isl_keep const char *isl_dim_get_name(__isl_keep isl_dim *dim,
449                                  enum isl_dim_type type, unsigned pos);
450
451 Note that C<isl_dim_get_name> returns a pointer to some internal
452 data structure, so the result can only be used while the
453 corresponding C<isl_dim> is alive.
454 Also note that every function that operates on two sets or relations
455 requires that both arguments have the same parameters.  This also
456 means that if one of the arguments has named parameters, then the
457 other needs to have named parameters too and the names need to match.
458 Pairs of C<isl_union_set> and/or C<isl_union_map> arguments may
459 have different parameters (as long as they are named), in which case
460 the result will have as parameters the union of the parameters of
461 the arguments.
462
463 The names of entire spaces may be set or read off
464 using the following functions.
465
466         #include <isl/dim.h>
467         __isl_give isl_dim *isl_dim_set_tuple_name(
468                 __isl_take isl_dim *dim,
469                 enum isl_dim_type type, const char *s);
470         const char *isl_dim_get_tuple_name(__isl_keep isl_dim *dim,
471                 enum isl_dim_type type);
472
473 The C<dim> argument needs to be one of C<isl_dim_in>, C<isl_dim_out>
474 or C<isl_dim_set>.  As with C<isl_dim_get_name>,
475 the C<isl_dim_get_tuple_name> function returns a pointer to some internal
476 data structure.
477 Binary operations require the corresponding spaces of their arguments
478 to have the same name.
479
480 Spaces can be nested.  In particular, the domain of a set or
481 the domain or range of a relation can be a nested relation.
482 The following functions can be used to construct and deconstruct
483 such nested dimension specifications.
484
485         #include <isl/dim.h>
486         int isl_dim_is_wrapping(__isl_keep isl_dim *dim);
487         __isl_give isl_dim *isl_dim_wrap(__isl_take isl_dim *dim);
488         __isl_give isl_dim *isl_dim_unwrap(__isl_take isl_dim *dim);
489
490 The input to C<isl_dim_is_wrapping> and C<isl_dim_unwrap> should
491 be the dimension specification of a set, while that of
492 C<isl_dim_wrap> should be the dimension specification of a relation.
493 Conversely, the output of C<isl_dim_unwrap> is the dimension specification
494 of a relation, while that of C<isl_dim_wrap> is the dimension specification
495 of a set.
496
497 Dimension specifications can be created from other dimension
498 specifications using the following functions.
499
500         __isl_give isl_dim *isl_dim_domain(__isl_take isl_dim *dim);
501         __isl_give isl_dim *isl_dim_from_domain(__isl_take isl_dim *dim);
502         __isl_give isl_dim *isl_dim_range(__isl_take isl_dim *dim);
503         __isl_give isl_dim *isl_dim_from_range(__isl_take isl_dim *dim);
504         __isl_give isl_dim *isl_dim_reverse(__isl_take isl_dim *dim);
505         __isl_give isl_dim *isl_dim_join(__isl_take isl_dim *left,
506                 __isl_take isl_dim *right);
507         __isl_give isl_dim *isl_dim_insert(__isl_take isl_dim *dim,
508                 enum isl_dim_type type, unsigned pos, unsigned n);
509         __isl_give isl_dim *isl_dim_add(__isl_take isl_dim *dim,
510                 enum isl_dim_type type, unsigned n);
511         __isl_give isl_dim *isl_dim_drop(__isl_take isl_dim *dim,
512                 enum isl_dim_type type, unsigned first, unsigned n);
513
514 Note that if dimensions are added or removed from a space, then
515 the name and the internal structure are lost.
516
517 =head2 Input and Output
518
519 C<isl> supports its own input/output format, which is similar
520 to the C<Omega> format, but also supports the C<PolyLib> format
521 in some cases.
522
523 =head3 C<isl> format
524
525 The C<isl> format is similar to that of C<Omega>, but has a different
526 syntax for describing the parameters and allows for the definition
527 of an existentially quantified variable as the integer division
528 of an affine expression.
529 For example, the set of integers C<i> between C<0> and C<n>
530 such that C<i % 10 <= 6> can be described as
531
532         [n] -> { [i] : exists (a = [i/10] : 0 <= i and i <= n and
533                                 i - 10 a <= 6) }
534
535 A set or relation can have several disjuncts, separated
536 by the keyword C<or>.  Each disjunct is either a conjunction
537 of constraints or a projection (C<exists>) of a conjunction
538 of constraints.  The constraints are separated by the keyword
539 C<and>.
540
541 =head3 C<PolyLib> format
542
543 If the represented set is a union, then the first line
544 contains a single number representing the number of disjuncts.
545 Otherwise, a line containing the number C<1> is optional.
546
547 Each disjunct is represented by a matrix of constraints.
548 The first line contains two numbers representing
549 the number of rows and columns,
550 where the number of rows is equal to the number of constraints
551 and the number of columns is equal to two plus the number of variables.
552 The following lines contain the actual rows of the constraint matrix.
553 In each row, the first column indicates whether the constraint
554 is an equality (C<0>) or inequality (C<1>).  The final column
555 corresponds to the constant term.
556
557 If the set is parametric, then the coefficients of the parameters
558 appear in the last columns before the constant column.
559 The coefficients of any existentially quantified variables appear
560 between those of the set variables and those of the parameters.
561
562 =head3 Extended C<PolyLib> format
563
564 The extended C<PolyLib> format is nearly identical to the
565 C<PolyLib> format.  The only difference is that the line
566 containing the number of rows and columns of a constraint matrix
567 also contains four additional numbers:
568 the number of output dimensions, the number of input dimensions,
569 the number of local dimensions (i.e., the number of existentially
570 quantified variables) and the number of parameters.
571 For sets, the number of ``output'' dimensions is equal
572 to the number of set dimensions, while the number of ``input''
573 dimensions is zero.
574
575 =head3 Input
576
577         #include <isl/set.h>
578         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_read_from_file(
579                 isl_ctx *ctx, FILE *input, int nparam);
580         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_read_from_str(
581                 isl_ctx *ctx, const char *str, int nparam);
582         __isl_give isl_set *isl_set_read_from_file(isl_ctx *ctx,
583                 FILE *input, int nparam);
584         __isl_give isl_set *isl_set_read_from_str(isl_ctx *ctx,
585                 const char *str, int nparam);
586
587         #include <isl/map.h>
588         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_read_from_file(
589                 isl_ctx *ctx, FILE *input, int nparam);
590         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_read_from_str(
591                 isl_ctx *ctx, const char *str, int nparam);
592         __isl_give isl_map *isl_map_read_from_file(
593                 struct isl_ctx *ctx, FILE *input, int nparam);
594         __isl_give isl_map *isl_map_read_from_str(isl_ctx *ctx,
595                 const char *str, int nparam);
596
597         #include <isl/union_set.h>
598         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_read_from_str(
599                 struct isl_ctx *ctx, const char *str);
600
601         #include <isl/union_map.h>
602         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_read_from_str(
603                 struct isl_ctx *ctx, const char *str);
604
605 The input format is autodetected and may be either the C<PolyLib> format
606 or the C<isl> format.
607 C<nparam> specifies how many of the final columns in
608 the C<PolyLib> format correspond to parameters.
609 If input is given in the C<isl> format, then the number
610 of parameters needs to be equal to C<nparam>.
611 If C<nparam> is negative, then any number of parameters
612 is accepted in the C<isl> format and zero parameters
613 are assumed in the C<PolyLib> format.
614
615 =head3 Output
616
617 Before anything can be printed, an C<isl_printer> needs to
618 be created.
619
620         __isl_give isl_printer *isl_printer_to_file(isl_ctx *ctx,
621                 FILE *file);
622         __isl_give isl_printer *isl_printer_to_str(isl_ctx *ctx);
623         void isl_printer_free(__isl_take isl_printer *printer);
624         __isl_give char *isl_printer_get_str(
625                 __isl_keep isl_printer *printer);
626
627 The behavior of the printer can be modified in various ways
628
629         __isl_give isl_printer *isl_printer_set_output_format(
630                 __isl_take isl_printer *p, int output_format);
631         __isl_give isl_printer *isl_printer_set_indent(
632                 __isl_take isl_printer *p, int indent);
633         __isl_give isl_printer *isl_printer_set_prefix(
634                 __isl_take isl_printer *p, const char *prefix);
635         __isl_give isl_printer *isl_printer_set_suffix(
636                 __isl_take isl_printer *p, const char *suffix);
637
638 The C<output_format> may be either C<ISL_FORMAT_ISL>, C<ISL_FORMAT_OMEGA>,
639 C<ISL_FORMAT_POLYLIB>, C<ISL_FORMAT_EXT_POLYLIB> or C<ISL_FORMAT_LATEX>
640 and defaults to C<ISL_FORMAT_ISL>.
641 Each line in the output is indented by C<indent> spaces
642 (default: 0), prefixed by C<prefix> and suffixed by C<suffix>.
643 In the C<PolyLib> format output,
644 the coefficients of the existentially quantified variables
645 appear between those of the set variables and those
646 of the parameters.
647
648 To actually print something, use
649
650         #include <isl/set.h>
651         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_basic_set(
652                 __isl_take isl_printer *printer,
653                 __isl_keep isl_basic_set *bset);
654         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_set(
655                 __isl_take isl_printer *printer,
656                 __isl_keep isl_set *set);
657
658         #include <isl/map.h>
659         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_basic_map(
660                 __isl_take isl_printer *printer,
661                 __isl_keep isl_basic_map *bmap);
662         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_map(
663                 __isl_take isl_printer *printer,
664                 __isl_keep isl_map *map);
665
666         #include <isl/union_set.h>
667         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_union_set(
668                 __isl_take isl_printer *p,
669                 __isl_keep isl_union_set *uset);
670
671         #include <isl/union_map.h>
672         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_union_map(
673                 __isl_take isl_printer *p,
674                 __isl_keep isl_union_map *umap);
675
676 When called on a file printer, the following function flushes
677 the file.  When called on a string printer, the buffer is cleared.
678
679         __isl_give isl_printer *isl_printer_flush(
680                 __isl_take isl_printer *p);
681
682 =head2 Creating New Sets and Relations
683
684 C<isl> has functions for creating some standard sets and relations.
685
686 =over
687
688 =item * Empty sets and relations
689
690         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_empty(
691                 __isl_take isl_dim *dim);
692         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_empty(
693                 __isl_take isl_dim *dim);
694         __isl_give isl_set *isl_set_empty(
695                 __isl_take isl_dim *dim);
696         __isl_give isl_map *isl_map_empty(
697                 __isl_take isl_dim *dim);
698         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_empty(
699                 __isl_take isl_dim *dim);
700         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_empty(
701                 __isl_take isl_dim *dim);
702
703 For C<isl_union_set>s and C<isl_union_map>s, the dimensions specification
704 is only used to specify the parameters.
705
706 =item * Universe sets and relations
707
708         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_universe(
709                 __isl_take isl_dim *dim);
710         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_universe(
711                 __isl_take isl_dim *dim);
712         __isl_give isl_set *isl_set_universe(
713                 __isl_take isl_dim *dim);
714         __isl_give isl_map *isl_map_universe(
715                 __isl_take isl_dim *dim);
716
717 =item * Identity relations
718
719         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_identity(
720                 __isl_take isl_dim *set_dim);
721         __isl_give isl_map *isl_map_identity(
722                 __isl_take isl_dim *set_dim);
723
724 These functions take a dimension specification for a B<set>
725 and return an identity relation between two such sets.
726
727 =item * Lexicographic order
728
729         __isl_give isl_map *isl_map_lex_lt(
730                 __isl_take isl_dim *set_dim);
731         __isl_give isl_map *isl_map_lex_le(
732                 __isl_take isl_dim *set_dim);
733         __isl_give isl_map *isl_map_lex_gt(
734                 __isl_take isl_dim *set_dim);
735         __isl_give isl_map *isl_map_lex_ge(
736                 __isl_take isl_dim *set_dim);
737         __isl_give isl_map *isl_map_lex_lt_first(
738                 __isl_take isl_dim *dim, unsigned n);
739         __isl_give isl_map *isl_map_lex_le_first(
740                 __isl_take isl_dim *dim, unsigned n);
741         __isl_give isl_map *isl_map_lex_gt_first(
742                 __isl_take isl_dim *dim, unsigned n);
743         __isl_give isl_map *isl_map_lex_ge_first(
744                 __isl_take isl_dim *dim, unsigned n);
745
746 The first four functions take a dimension specification for a B<set>
747 and return relations that express that the elements in the domain
748 are lexicographically less
749 (C<isl_map_lex_lt>), less or equal (C<isl_map_lex_le>),
750 greater (C<isl_map_lex_gt>) or greater or equal (C<isl_map_lex_ge>)
751 than the elements in the range.
752 The last four functions take a dimension specification for a map
753 and return relations that express that the first C<n> dimensions
754 in the domain are lexicographically less
755 (C<isl_map_lex_lt_first>), less or equal (C<isl_map_lex_le_first>),
756 greater (C<isl_map_lex_gt_first>) or greater or equal (C<isl_map_lex_ge_first>)
757 than the first C<n> dimensions in the range.
758
759 =back
760
761 A basic set or relation can be converted to a set or relation
762 using the following functions.
763
764         __isl_give isl_set *isl_set_from_basic_set(
765                 __isl_take isl_basic_set *bset);
766         __isl_give isl_map *isl_map_from_basic_map(
767                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
768
769 Sets and relations can be converted to union sets and relations
770 using the following functions.
771
772         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_from_map(
773                 __isl_take isl_map *map);
774         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_from_set(
775                 __isl_take isl_set *set);
776
777 Sets and relations can be copied and freed again using the following
778 functions.
779
780         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_copy(
781                 __isl_keep isl_basic_set *bset);
782         __isl_give isl_set *isl_set_copy(__isl_keep isl_set *set);
783         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_copy(
784                 __isl_keep isl_union_set *uset);
785         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_copy(
786                 __isl_keep isl_basic_map *bmap);
787         __isl_give isl_map *isl_map_copy(__isl_keep isl_map *map);
788         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_copy(
789                 __isl_keep isl_union_map *umap);
790         void isl_basic_set_free(__isl_take isl_basic_set *bset);
791         void isl_set_free(__isl_take isl_set *set);
792         void isl_union_set_free(__isl_take isl_union_set *uset);
793         void isl_basic_map_free(__isl_take isl_basic_map *bmap);
794         void isl_map_free(__isl_take isl_map *map);
795         void isl_union_map_free(__isl_take isl_union_map *umap);
796
797 Other sets and relations can be constructed by starting
798 from a universe set or relation, adding equality and/or
799 inequality constraints and then projecting out the
800 existentially quantified variables, if any.
801 Constraints can be constructed, manipulated and
802 added to basic sets and relations using the following functions.
803
804         #include <isl/constraint.h>
805         __isl_give isl_constraint *isl_equality_alloc(
806                 __isl_take isl_dim *dim);
807         __isl_give isl_constraint *isl_inequality_alloc(
808                 __isl_take isl_dim *dim);
809         void isl_constraint_set_constant(
810                 __isl_keep isl_constraint *constraint, isl_int v);
811         void isl_constraint_set_coefficient(
812                 __isl_keep isl_constraint *constraint,
813                 enum isl_dim_type type, int pos, isl_int v);
814         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_add_constraint(
815                 __isl_take isl_basic_map *bmap,
816                 __isl_take isl_constraint *constraint);
817         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_add_constraint(
818                 __isl_take isl_basic_set *bset,
819                 __isl_take isl_constraint *constraint);
820
821 For example, to create a set containing the even integers
822 between 10 and 42, you would use the following code.
823
824         isl_int v;
825         struct isl_dim *dim;
826         struct isl_constraint *c;
827         struct isl_basic_set *bset;
828
829         isl_int_init(v);
830         dim = isl_dim_set_alloc(ctx, 0, 2);
831         bset = isl_basic_set_universe(isl_dim_copy(dim));
832
833         c = isl_equality_alloc(isl_dim_copy(dim));
834         isl_int_set_si(v, -1);
835         isl_constraint_set_coefficient(c, isl_dim_set, 0, v);
836         isl_int_set_si(v, 2);
837         isl_constraint_set_coefficient(c, isl_dim_set, 1, v);
838         bset = isl_basic_set_add_constraint(bset, c);
839
840         c = isl_inequality_alloc(isl_dim_copy(dim));
841         isl_int_set_si(v, -10);
842         isl_constraint_set_constant(c, v);
843         isl_int_set_si(v, 1);
844         isl_constraint_set_coefficient(c, isl_dim_set, 0, v);
845         bset = isl_basic_set_add_constraint(bset, c);
846
847         c = isl_inequality_alloc(dim);
848         isl_int_set_si(v, 42);
849         isl_constraint_set_constant(c, v);
850         isl_int_set_si(v, -1);
851         isl_constraint_set_coefficient(c, isl_dim_set, 0, v);
852         bset = isl_basic_set_add_constraint(bset, c);
853
854         bset = isl_basic_set_project_out(bset, isl_dim_set, 1, 1);
855
856         isl_int_clear(v);
857
858 Or, alternatively,
859
860         struct isl_basic_set *bset;
861         bset = isl_basic_set_read_from_str(ctx,
862                 "{[i] : exists (a : i = 2a and i >= 10 and i <= 42)}", -1);
863
864 A basic set or relation can also be constructed from two matrices
865 describing the equalities and the inequalities.
866
867         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_from_constraint_matrices(
868                 __isl_take isl_dim *dim,
869                 __isl_take isl_mat *eq, __isl_take isl_mat *ineq,
870                 enum isl_dim_type c1,
871                 enum isl_dim_type c2, enum isl_dim_type c3,
872                 enum isl_dim_type c4);
873         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_from_constraint_matrices(
874                 __isl_take isl_dim *dim,
875                 __isl_take isl_mat *eq, __isl_take isl_mat *ineq,
876                 enum isl_dim_type c1,
877                 enum isl_dim_type c2, enum isl_dim_type c3,
878                 enum isl_dim_type c4, enum isl_dim_type c5);
879
880 The C<isl_dim_type> arguments indicate the order in which
881 different kinds of variables appear in the input matrices
882 and should be a permutation of C<isl_dim_cst>, C<isl_dim_param>,
883 C<isl_dim_set> and C<isl_dim_div> for sets and
884 of C<isl_dim_cst>, C<isl_dim_param>,
885 C<isl_dim_in>, C<isl_dim_out> and C<isl_dim_div> for relations.
886
887 =head2 Inspecting Sets and Relations
888
889 Usually, the user should not have to care about the actual constraints
890 of the sets and maps, but should instead apply the abstract operations
891 explained in the following sections.
892 Occasionally, however, it may be required to inspect the individual
893 coefficients of the constraints.  This section explains how to do so.
894 In these cases, it may also be useful to have C<isl> compute
895 an explicit representation of the existentially quantified variables.
896
897         __isl_give isl_set *isl_set_compute_divs(
898                 __isl_take isl_set *set);
899         __isl_give isl_map *isl_map_compute_divs(
900                 __isl_take isl_map *map);
901         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_compute_divs(
902                 __isl_take isl_union_set *uset);
903         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_compute_divs(
904                 __isl_take isl_union_map *umap);
905
906 This explicit representation defines the existentially quantified
907 variables as integer divisions of the other variables, possibly
908 including earlier existentially quantified variables.
909 An explicitly represented existentially quantified variable therefore
910 has a unique value when the values of the other variables are known.
911 If, furthermore, the same existentials, i.e., existentials
912 with the same explicit representations, should appear in the
913 same order in each of the disjuncts of a set or map, then the user should call
914 either of the following functions.
915
916         __isl_give isl_set *isl_set_align_divs(
917                 __isl_take isl_set *set);
918         __isl_give isl_map *isl_map_align_divs(
919                 __isl_take isl_map *map);
920
921 Alternatively, the existentially quantified variables can be removed
922 using the following functions, which compute an overapproximation.
923
924         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_remove_divs(
925                 __isl_take isl_basic_set *bset);
926         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_remove_divs(
927                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
928         __isl_give isl_set *isl_set_remove_divs(
929                 __isl_take isl_set *set);
930
931 To iterate over all the sets or maps in a union set or map, use
932
933         int isl_union_set_foreach_set(__isl_keep isl_union_set *uset,
934                 int (*fn)(__isl_take isl_set *set, void *user),
935                 void *user);
936         int isl_union_map_foreach_map(__isl_keep isl_union_map *umap,
937                 int (*fn)(__isl_take isl_map *map, void *user),
938                 void *user);
939
940 The number of sets or maps in a union set or map can be obtained
941 from
942
943         int isl_union_set_n_set(__isl_keep isl_union_set *uset);
944         int isl_union_map_n_map(__isl_keep isl_union_map *umap);
945
946 To extract the set or map from a union with a given dimension
947 specification, use
948
949         __isl_give isl_set *isl_union_set_extract_set(
950                 __isl_keep isl_union_set *uset,
951                 __isl_take isl_dim *dim);
952         __isl_give isl_map *isl_union_map_extract_map(
953                 __isl_keep isl_union_map *umap,
954                 __isl_take isl_dim *dim);
955
956 To iterate over all the basic sets or maps in a set or map, use
957
958         int isl_set_foreach_basic_set(__isl_keep isl_set *set,
959                 int (*fn)(__isl_take isl_basic_set *bset, void *user),
960                 void *user);
961         int isl_map_foreach_basic_map(__isl_keep isl_map *map,
962                 int (*fn)(__isl_take isl_basic_map *bmap, void *user),
963                 void *user);
964
965 The callback function C<fn> should return 0 if successful and
966 -1 if an error occurs.  In the latter case, or if any other error
967 occurs, the above functions will return -1.
968
969 It should be noted that C<isl> does not guarantee that
970 the basic sets or maps passed to C<fn> are disjoint.
971 If this is required, then the user should call one of
972 the following functions first.
973
974         __isl_give isl_set *isl_set_make_disjoint(
975                 __isl_take isl_set *set);
976         __isl_give isl_map *isl_map_make_disjoint(
977                 __isl_take isl_map *map);
978
979 The number of basic sets in a set can be obtained
980 from
981
982         int isl_set_n_basic_set(__isl_keep isl_set *set);
983
984 To iterate over the constraints of a basic set or map, use
985
986         #include <isl/constraint.h>
987
988         int isl_basic_map_foreach_constraint(
989                 __isl_keep isl_basic_map *bmap,
990                 int (*fn)(__isl_take isl_constraint *c, void *user),
991                 void *user);
992         void isl_constraint_free(struct isl_constraint *c);
993
994 Again, the callback function C<fn> should return 0 if successful and
995 -1 if an error occurs.  In the latter case, or if any other error
996 occurs, the above functions will return -1.
997 The constraint C<c> represents either an equality or an inequality.
998 Use the following function to find out whether a constraint
999 represents an equality.  If not, it represents an inequality.
1000
1001         int isl_constraint_is_equality(
1002                 __isl_keep isl_constraint *constraint);
1003
1004 The coefficients of the constraints can be inspected using
1005 the following functions.
1006
1007         void isl_constraint_get_constant(
1008                 __isl_keep isl_constraint *constraint, isl_int *v);
1009         void isl_constraint_get_coefficient(
1010                 __isl_keep isl_constraint *constraint,
1011                 enum isl_dim_type type, int pos, isl_int *v);
1012
1013 The explicit representations of the existentially quantified
1014 variables can be inspected using the following functions.
1015 Note that the user is only allowed to use these functions
1016 if the inspected set or map is the result of a call
1017 to C<isl_set_compute_divs> or C<isl_map_compute_divs>.
1018
1019         __isl_give isl_div *isl_constraint_div(
1020                 __isl_keep isl_constraint *constraint, int pos);
1021         void isl_div_get_constant(__isl_keep isl_div *div,
1022                 isl_int *v);
1023         void isl_div_get_denominator(__isl_keep isl_div *div,
1024                 isl_int *v);
1025         void isl_div_get_coefficient(__isl_keep isl_div *div,
1026                 enum isl_dim_type type, int pos, isl_int *v);
1027
1028 To obtain the constraints of a basic set or map in matrix
1029 form, use the following functions.
1030
1031         __isl_give isl_mat *isl_basic_set_equalities_matrix(
1032                 __isl_keep isl_basic_set *bset,
1033                 enum isl_dim_type c1, enum isl_dim_type c2,
1034                 enum isl_dim_type c3, enum isl_dim_type c4);
1035         __isl_give isl_mat *isl_basic_set_inequalities_matrix(
1036                 __isl_keep isl_basic_set *bset,
1037                 enum isl_dim_type c1, enum isl_dim_type c2,
1038                 enum isl_dim_type c3, enum isl_dim_type c4);
1039         __isl_give isl_mat *isl_basic_map_equalities_matrix(
1040                 __isl_keep isl_basic_map *bmap,
1041                 enum isl_dim_type c1,
1042                 enum isl_dim_type c2, enum isl_dim_type c3,
1043                 enum isl_dim_type c4, enum isl_dim_type c5);
1044         __isl_give isl_mat *isl_basic_map_inequalities_matrix(
1045                 __isl_keep isl_basic_map *bmap,
1046                 enum isl_dim_type c1,
1047                 enum isl_dim_type c2, enum isl_dim_type c3,
1048                 enum isl_dim_type c4, enum isl_dim_type c5);
1049
1050 The C<isl_dim_type> arguments dictate the order in which
1051 different kinds of variables appear in the resulting matrix
1052 and should be a permutation of C<isl_dim_cst>, C<isl_dim_param>,
1053 C<isl_dim_in>, C<isl_dim_out> and C<isl_dim_div>.
1054
1055 The names of the domain and range spaces of a set or relation can be
1056 read off using the following functions.
1057
1058         const char *isl_set_get_tuple_name(
1059                 __isl_keep isl_set *set);
1060         const char *isl_basic_map_get_tuple_name(
1061                 __isl_keep isl_basic_map *bmap,
1062                 enum isl_dim_type type);
1063         const char *isl_map_get_tuple_name(
1064                 __isl_keep isl_map *map,
1065                 enum isl_dim_type type);
1066
1067 As with C<isl_dim_get_tuple_name>, the value returned points to
1068 an internal data structure.
1069 The names of individual dimensions can be read off using
1070 the following functions.
1071
1072         const char *isl_constraint_get_dim_name(
1073                 __isl_keep isl_constraint *constraint,
1074                 enum isl_dim_type type, unsigned pos);
1075         const char *isl_set_get_dim_name(
1076                 __isl_keep isl_set *set,
1077                 enum isl_dim_type type, unsigned pos);
1078         const char *isl_basic_map_get_dim_name(
1079                 __isl_keep isl_basic_map *bmap,
1080                 enum isl_dim_type type, unsigned pos);
1081         const char *isl_map_get_dim_name(
1082                 __isl_keep isl_map *map,
1083                 enum isl_dim_type type, unsigned pos);
1084
1085 These functions are mostly useful to obtain the names
1086 of the parameters.
1087
1088 =head2 Properties
1089
1090 =head3 Unary Properties
1091
1092 =over
1093
1094 =item * Emptiness
1095
1096 The following functions test whether the given set or relation
1097 contains any integer points.  The ``fast'' variants do not perform
1098 any computations, but simply check if the given set or relation
1099 is already known to be empty.
1100
1101         int isl_basic_set_fast_is_empty(__isl_keep isl_basic_set *bset);
1102         int isl_basic_set_is_empty(__isl_keep isl_basic_set *bset);
1103         int isl_set_is_empty(__isl_keep isl_set *set);
1104         int isl_union_set_is_empty(__isl_keep isl_union_set *uset);
1105         int isl_basic_map_fast_is_empty(__isl_keep isl_basic_map *bmap);
1106         int isl_basic_map_is_empty(__isl_keep isl_basic_map *bmap);
1107         int isl_map_fast_is_empty(__isl_keep isl_map *map);
1108         int isl_map_is_empty(__isl_keep isl_map *map);
1109         int isl_union_map_is_empty(__isl_keep isl_union_map *umap);
1110
1111 =item * Universality
1112
1113         int isl_basic_set_is_universe(__isl_keep isl_basic_set *bset);
1114         int isl_basic_map_is_universe(__isl_keep isl_basic_map *bmap);
1115         int isl_set_fast_is_universe(__isl_keep isl_set *set);
1116
1117 =item * Single-valuedness
1118
1119         int isl_map_is_single_valued(__isl_keep isl_map *map);
1120
1121 =item * Bijectivity
1122
1123         int isl_map_is_bijective(__isl_keep isl_map *map);
1124
1125 =item * Wrapping
1126
1127 The followning functions check whether the domain of the given
1128 (basic) set is a wrapped relation.
1129
1130         int isl_basic_set_is_wrapping(
1131                 __isl_keep isl_basic_set *bset);
1132         int isl_set_is_wrapping(__isl_keep isl_set *set);
1133
1134 =back
1135
1136 =head3 Binary Properties
1137
1138 =over
1139
1140 =item * Equality
1141
1142         int isl_set_fast_is_equal(__isl_keep isl_set *set1,
1143                 __isl_keep isl_set *set2);
1144         int isl_set_is_equal(__isl_keep isl_set *set1,
1145                 __isl_keep isl_set *set2);
1146         int isl_union_set_is_equal(
1147                 __isl_keep isl_union_set *uset1,
1148                 __isl_keep isl_union_set *uset2);
1149         int isl_basic_map_is_equal(
1150                 __isl_keep isl_basic_map *bmap1,
1151                 __isl_keep isl_basic_map *bmap2);
1152         int isl_map_is_equal(__isl_keep isl_map *map1,
1153                 __isl_keep isl_map *map2);
1154         int isl_map_fast_is_equal(__isl_keep isl_map *map1,
1155                 __isl_keep isl_map *map2);
1156         int isl_union_map_is_equal(
1157                 __isl_keep isl_union_map *umap1,
1158                 __isl_keep isl_union_map *umap2);
1159
1160 =item * Disjointness
1161
1162         int isl_set_fast_is_disjoint(__isl_keep isl_set *set1,
1163                 __isl_keep isl_set *set2);
1164
1165 =item * Subset
1166
1167         int isl_set_is_subset(__isl_keep isl_set *set1,
1168                 __isl_keep isl_set *set2);
1169         int isl_set_is_strict_subset(
1170                 __isl_keep isl_set *set1,
1171                 __isl_keep isl_set *set2);
1172         int isl_union_set_is_subset(
1173                 __isl_keep isl_union_set *uset1,
1174                 __isl_keep isl_union_set *uset2);
1175         int isl_union_set_is_strict_subset(
1176                 __isl_keep isl_union_set *uset1,
1177                 __isl_keep isl_union_set *uset2);
1178         int isl_basic_map_is_subset(
1179                 __isl_keep isl_basic_map *bmap1,
1180                 __isl_keep isl_basic_map *bmap2);
1181         int isl_basic_map_is_strict_subset(
1182                 __isl_keep isl_basic_map *bmap1,
1183                 __isl_keep isl_basic_map *bmap2);
1184         int isl_map_is_subset(
1185                 __isl_keep isl_map *map1,
1186                 __isl_keep isl_map *map2);
1187         int isl_map_is_strict_subset(
1188                 __isl_keep isl_map *map1,
1189                 __isl_keep isl_map *map2);
1190         int isl_union_map_is_subset(
1191                 __isl_keep isl_union_map *umap1,
1192                 __isl_keep isl_union_map *umap2);
1193         int isl_union_map_is_strict_subset(
1194                 __isl_keep isl_union_map *umap1,
1195                 __isl_keep isl_union_map *umap2);
1196
1197 =back
1198
1199 =head2 Unary Operations
1200
1201 =over
1202
1203 =item * Complement
1204
1205         __isl_give isl_set *isl_set_complement(
1206                 __isl_take isl_set *set);
1207
1208 =item * Inverse map
1209
1210         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_reverse(
1211                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1212         __isl_give isl_map *isl_map_reverse(
1213                 __isl_take isl_map *map);
1214         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_reverse(
1215                 __isl_take isl_union_map *umap);
1216
1217 =item * Projection
1218
1219         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_project_out(
1220                 __isl_take isl_basic_set *bset,
1221                 enum isl_dim_type type, unsigned first, unsigned n);
1222         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_project_out(
1223                 __isl_take isl_basic_map *bmap,
1224                 enum isl_dim_type type, unsigned first, unsigned n);
1225         __isl_give isl_set *isl_set_project_out(__isl_take isl_set *set,
1226                 enum isl_dim_type type, unsigned first, unsigned n);
1227         __isl_give isl_map *isl_map_project_out(__isl_take isl_map *map,
1228                 enum isl_dim_type type, unsigned first, unsigned n);
1229         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_map_domain(
1230                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1231         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_map_range(
1232                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1233         __isl_give isl_set *isl_map_domain(
1234                 __isl_take isl_map *bmap);
1235         __isl_give isl_set *isl_map_range(
1236                 __isl_take isl_map *map);
1237         __isl_give isl_union_set *isl_union_map_domain(
1238                 __isl_take isl_union_map *umap);
1239         __isl_give isl_union_set *isl_union_map_range(
1240                 __isl_take isl_union_map *umap);
1241
1242         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_domain_map(
1243                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1244         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_range_map(
1245                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1246         __isl_give isl_map *isl_map_domain_map(__isl_take isl_map *map);
1247         __isl_give isl_map *isl_map_range_map(__isl_take isl_map *map);
1248         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_domain_map(
1249                 __isl_take isl_union_map *umap);
1250         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_range_map(
1251                 __isl_take isl_union_map *umap);
1252
1253 The functions above construct a (basic, regular or union) relation
1254 that maps (a wrapped version of) the input relation to its domain or range.
1255
1256 =item * Identity
1257
1258         __isl_give isl_map *isl_set_identity(
1259                 __isl_take isl_set *set);
1260         __isl_give isl_union_map *isl_union_set_identity(
1261                 __isl_take isl_union_set *uset);
1262
1263 Construct an identity relation on the given (union) set.
1264
1265 =item * Deltas
1266
1267         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_map_deltas(
1268                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1269         __isl_give isl_set *isl_map_deltas(__isl_take isl_map *map);
1270         __isl_give isl_union_set *isl_union_map_deltas(
1271                 __isl_take isl_union_map *umap);
1272
1273 These functions return a (basic) set containing the differences
1274 between image elements and corresponding domain elements in the input.
1275
1276 =item * Coalescing
1277
1278 Simplify the representation of a set or relation by trying
1279 to combine pairs of basic sets or relations into a single
1280 basic set or relation.
1281
1282         __isl_give isl_set *isl_set_coalesce(__isl_take isl_set *set);
1283         __isl_give isl_map *isl_map_coalesce(__isl_take isl_map *map);
1284         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_coalesce(
1285                 __isl_take isl_union_set *uset);
1286         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_coalesce(
1287                 __isl_take isl_union_map *umap);
1288
1289 =item * Convex hull
1290
1291         __isl_give isl_basic_set *isl_set_convex_hull(
1292                 __isl_take isl_set *set);
1293         __isl_give isl_basic_map *isl_map_convex_hull(
1294                 __isl_take isl_map *map);
1295
1296 If the input set or relation has any existentially quantified
1297 variables, then the result of these operations is currently undefined.
1298
1299 =item * Simple hull
1300
1301         __isl_give isl_basic_set *isl_set_simple_hull(
1302                 __isl_take isl_set *set);
1303         __isl_give isl_basic_map *isl_map_simple_hull(
1304                 __isl_take isl_map *map);
1305
1306 These functions compute a single basic set or relation
1307 that contains the whole input set or relation.
1308 In particular, the output is described by translates
1309 of the constraints describing the basic sets or relations in the input.
1310
1311 =begin latex
1312
1313 (See \autoref{s:simple hull}.)
1314
1315 =end latex
1316
1317 =item * Affine hull
1318
1319         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_affine_hull(
1320                 __isl_take isl_basic_set *bset);
1321         __isl_give isl_basic_set *isl_set_affine_hull(
1322                 __isl_take isl_set *set);
1323         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_affine_hull(
1324                 __isl_take isl_union_set *uset);
1325         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_affine_hull(
1326                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1327         __isl_give isl_basic_map *isl_map_affine_hull(
1328                 __isl_take isl_map *map);
1329         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_affine_hull(
1330                 __isl_take isl_union_map *umap);
1331
1332 In case of union sets and relations, the affine hull is computed
1333 per space.
1334
1335 =item * Polyhedral hull
1336
1337         __isl_give isl_basic_set *isl_set_polyhedral_hull(
1338                 __isl_take isl_set *set);
1339         __isl_give isl_basic_map *isl_map_polyhedral_hull(
1340                 __isl_take isl_map *map);
1341         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_polyhedral_hull(
1342                 __isl_take isl_union_set *uset);
1343         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_polyhedral_hull(
1344                 __isl_take isl_union_map *umap);
1345
1346 These functions compute a single basic set or relation
1347 not involving any existentially quantified variables
1348 that contains the whole input set or relation.
1349 In case of union sets and relations, the polyhedral hull is computed
1350 per space.
1351
1352 =item * Power
1353
1354         __isl_give isl_map *isl_map_power(__isl_take isl_map *map,
1355                 unsigned param, int *exact);
1356
1357 Compute a parametric representation for all positive powers I<k> of C<map>.
1358 The power I<k> is equated to the parameter at position C<param>.
1359 The result may be an overapproximation.  If the result is exact,
1360 then C<*exact> is set to C<1>.
1361 The current implementation only produces exact results for particular
1362 cases of piecewise translations (i.e., piecewise uniform dependences).
1363
1364 =item * Transitive closure
1365
1366         __isl_give isl_map *isl_map_transitive_closure(
1367                 __isl_take isl_map *map, int *exact);
1368         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_transitive_closure(
1369                 __isl_take isl_union_map *umap, int *exact);
1370
1371 Compute the transitive closure of C<map>.
1372 The result may be an overapproximation.  If the result is known to be exact,
1373 then C<*exact> is set to C<1>.
1374 The current implementation only produces exact results for particular
1375 cases of piecewise translations (i.e., piecewise uniform dependences).
1376
1377 =item * Reaching path lengths
1378
1379         __isl_give isl_map *isl_map_reaching_path_lengths(
1380                 __isl_take isl_map *map, int *exact);
1381
1382 Compute a relation that maps each element in the range of C<map>
1383 to the lengths of all paths composed of edges in C<map> that
1384 end up in the given element.
1385 The result may be an overapproximation.  If the result is known to be exact,
1386 then C<*exact> is set to C<1>.
1387 To compute the I<maximal> path length, the resulting relation
1388 should be postprocessed by C<isl_map_lexmax>.
1389 In particular, if the input relation is a dependence relation
1390 (mapping sources to sinks), then the maximal path length corresponds
1391 to the free schedule.
1392 Note, however, that C<isl_map_lexmax> expects the maximum to be
1393 finite, so if the path lengths are unbounded (possibly due to
1394 the overapproximation), then you will get an error message.
1395
1396 =item * Wrapping
1397
1398         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_map_wrap(
1399                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1400         __isl_give isl_set *isl_map_wrap(
1401                 __isl_take isl_map *map);
1402         __isl_give isl_union_set *isl_union_map_wrap(
1403                 __isl_take isl_union_map *umap);
1404         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_set_unwrap(
1405                 __isl_take isl_basic_set *bset);
1406         __isl_give isl_map *isl_set_unwrap(
1407                 __isl_take isl_set *set);
1408         __isl_give isl_union_map *isl_union_set_unwrap(
1409                 __isl_take isl_union_set *uset);
1410
1411 =item * Flattening
1412
1413 Remove any internal structure of domain (and range) of the given
1414 set or relation.  If there is any such internal structure in the input,
1415 then the name of the space is also removed.
1416
1417         __isl_give isl_set *isl_set_flatten(
1418                 __isl_take isl_set *set);
1419         __isl_give isl_map *isl_map_flatten(
1420                 __isl_take isl_map *map);
1421
1422         __isl_give isl_map *isl_set_flatten_map(
1423                 __isl_take isl_set *set);
1424
1425 The function above constructs a relation
1426 that maps the input set to a flattened version of the set.
1427
1428 =item * Dimension manipulation
1429
1430         __isl_give isl_set *isl_set_add_dims(
1431                 __isl_take isl_set *set,
1432                 enum isl_dim_type type, unsigned n);
1433         __isl_give isl_map *isl_map_add_dims(
1434                 __isl_take isl_map *map,
1435                 enum isl_dim_type type, unsigned n);
1436
1437 It is usually not advisable to directly change the (input or output)
1438 space of a set or a relation as this removes the name and the internal
1439 structure of the space.  However, the above functions can be useful
1440 to add new parameters.
1441
1442 =back
1443
1444 =head2 Binary Operations
1445
1446 The two arguments of a binary operation not only need to live
1447 in the same C<isl_ctx>, they currently also need to have
1448 the same (number of) parameters.
1449
1450 =head3 Basic Operations
1451
1452 =over
1453
1454 =item * Intersection
1455
1456         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_intersect(
1457                 __isl_take isl_basic_set *bset1,
1458                 __isl_take isl_basic_set *bset2);
1459         __isl_give isl_set *isl_set_intersect(
1460                 __isl_take isl_set *set1,
1461                 __isl_take isl_set *set2);
1462         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_intersect(
1463                 __isl_take isl_union_set *uset1,
1464                 __isl_take isl_union_set *uset2);
1465         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_intersect_domain(
1466                 __isl_take isl_basic_map *bmap,
1467                 __isl_take isl_basic_set *bset);
1468         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_intersect_range(
1469                 __isl_take isl_basic_map *bmap,
1470                 __isl_take isl_basic_set *bset);
1471         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_intersect(
1472                 __isl_take isl_basic_map *bmap1,
1473                 __isl_take isl_basic_map *bmap2);
1474         __isl_give isl_map *isl_map_intersect_domain(
1475                 __isl_take isl_map *map,
1476                 __isl_take isl_set *set);
1477         __isl_give isl_map *isl_map_intersect_range(
1478                 __isl_take isl_map *map,
1479                 __isl_take isl_set *set);
1480         __isl_give isl_map *isl_map_intersect(
1481                 __isl_take isl_map *map1,
1482                 __isl_take isl_map *map2);
1483         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_intersect_domain(
1484                 __isl_take isl_union_map *umap,
1485                 __isl_take isl_union_set *uset);
1486         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_intersect_range(
1487                 __isl_take isl_union_map *umap,
1488                 __isl_take isl_union_set *uset);
1489         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_intersect(
1490                 __isl_take isl_union_map *umap1,
1491                 __isl_take isl_union_map *umap2);
1492
1493 =item * Union
1494
1495         __isl_give isl_set *isl_basic_set_union(
1496                 __isl_take isl_basic_set *bset1,
1497                 __isl_take isl_basic_set *bset2);
1498         __isl_give isl_map *isl_basic_map_union(
1499                 __isl_take isl_basic_map *bmap1,
1500                 __isl_take isl_basic_map *bmap2);
1501         __isl_give isl_set *isl_set_union(
1502                 __isl_take isl_set *set1,
1503                 __isl_take isl_set *set2);
1504         __isl_give isl_map *isl_map_union(
1505                 __isl_take isl_map *map1,
1506                 __isl_take isl_map *map2);
1507         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_union(
1508                 __isl_take isl_union_set *uset1,
1509                 __isl_take isl_union_set *uset2);
1510         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_union(
1511                 __isl_take isl_union_map *umap1,
1512                 __isl_take isl_union_map *umap2);
1513
1514 =item * Set difference
1515
1516         __isl_give isl_set *isl_set_subtract(
1517                 __isl_take isl_set *set1,
1518                 __isl_take isl_set *set2);
1519         __isl_give isl_map *isl_map_subtract(
1520                 __isl_take isl_map *map1,
1521                 __isl_take isl_map *map2);
1522         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_subtract(
1523                 __isl_take isl_union_set *uset1,
1524                 __isl_take isl_union_set *uset2);
1525         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_subtract(
1526                 __isl_take isl_union_map *umap1,
1527                 __isl_take isl_union_map *umap2);
1528
1529 =item * Application
1530
1531         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_apply(
1532                 __isl_take isl_basic_set *bset,
1533                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1534         __isl_give isl_set *isl_set_apply(
1535                 __isl_take isl_set *set,
1536                 __isl_take isl_map *map);
1537         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_apply(
1538                 __isl_take isl_union_set *uset,
1539                 __isl_take isl_union_map *umap);
1540         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_apply_domain(
1541                 __isl_take isl_basic_map *bmap1,
1542                 __isl_take isl_basic_map *bmap2);
1543         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_apply_range(
1544                 __isl_take isl_basic_map *bmap1,
1545                 __isl_take isl_basic_map *bmap2);
1546         __isl_give isl_map *isl_map_apply_domain(
1547                 __isl_take isl_map *map1,
1548                 __isl_take isl_map *map2);
1549         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_apply_domain(
1550                 __isl_take isl_union_map *umap1,
1551                 __isl_take isl_union_map *umap2);
1552         __isl_give isl_map *isl_map_apply_range(
1553                 __isl_take isl_map *map1,
1554                 __isl_take isl_map *map2);
1555         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_apply_range(
1556                 __isl_take isl_union_map *umap1,
1557                 __isl_take isl_union_map *umap2);
1558
1559 =item * Simplification
1560
1561         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_gist(
1562                 __isl_take isl_basic_set *bset,
1563                 __isl_take isl_basic_set *context);
1564         __isl_give isl_set *isl_set_gist(__isl_take isl_set *set,
1565                 __isl_take isl_set *context);
1566         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_gist(
1567                 __isl_take isl_union_set *uset,
1568                 __isl_take isl_union_set *context);
1569         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_gist(
1570                 __isl_take isl_basic_map *bmap,
1571                 __isl_take isl_basic_map *context);
1572         __isl_give isl_map *isl_map_gist(__isl_take isl_map *map,
1573                 __isl_take isl_map *context);
1574         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_gist(
1575                 __isl_take isl_union_map *umap,
1576                 __isl_take isl_union_map *context);
1577
1578 The gist operation returns a set or relation that has the
1579 same intersection with the context as the input set or relation.
1580 Any implicit equality in the intersection is made explicit in the result,
1581 while all inequalities that are redundant with respect to the intersection
1582 are removed.
1583 In case of union sets and relations, the gist operation is performed
1584 per space.
1585
1586 =back
1587
1588 =head3 Lexicographic Optimization
1589
1590 Given a (basic) set C<set> (or C<bset>) and a zero-dimensional domain C<dom>,
1591 the following functions
1592 compute a set that contains the lexicographic minimum or maximum
1593 of the elements in C<set> (or C<bset>) for those values of the parameters
1594 that satisfy C<dom>.
1595 If C<empty> is not C<NULL>, then C<*empty> is assigned a set
1596 that contains the parameter values in C<dom> for which C<set> (or C<bset>)
1597 has no elements.
1598 In other words, the union of the parameter values
1599 for which the result is non-empty and of C<*empty>
1600 is equal to C<dom>.
1601
1602         __isl_give isl_set *isl_basic_set_partial_lexmin(
1603                 __isl_take isl_basic_set *bset,
1604                 __isl_take isl_basic_set *dom,
1605                 __isl_give isl_set **empty);
1606         __isl_give isl_set *isl_basic_set_partial_lexmax(
1607                 __isl_take isl_basic_set *bset,
1608                 __isl_take isl_basic_set *dom,
1609                 __isl_give isl_set **empty);
1610         __isl_give isl_set *isl_set_partial_lexmin(
1611                 __isl_take isl_set *set, __isl_take isl_set *dom,
1612                 __isl_give isl_set **empty);
1613         __isl_give isl_set *isl_set_partial_lexmax(
1614                 __isl_take isl_set *set, __isl_take isl_set *dom,
1615                 __isl_give isl_set **empty);
1616
1617 Given a (basic) set C<set> (or C<bset>), the following functions simply
1618 return a set containing the lexicographic minimum or maximum
1619 of the elements in C<set> (or C<bset>).
1620 In case of union sets, the optimum is computed per space.
1621
1622         __isl_give isl_set *isl_basic_set_lexmin(
1623                 __isl_take isl_basic_set *bset);
1624         __isl_give isl_set *isl_basic_set_lexmax(
1625                 __isl_take isl_basic_set *bset);
1626         __isl_give isl_set *isl_set_lexmin(
1627                 __isl_take isl_set *set);
1628         __isl_give isl_set *isl_set_lexmax(
1629                 __isl_take isl_set *set);
1630         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_lexmin(
1631                 __isl_take isl_union_set *uset);
1632         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_lexmax(
1633                 __isl_take isl_union_set *uset);
1634
1635 Given a (basic) relation C<map> (or C<bmap>) and a domain C<dom>,
1636 the following functions
1637 compute a relation that maps each element of C<dom>
1638 to the single lexicographic minimum or maximum
1639 of the elements that are associated to that same
1640 element in C<map> (or C<bmap>).
1641 If C<empty> is not C<NULL>, then C<*empty> is assigned a set
1642 that contains the elements in C<dom> that do not map
1643 to any elements in C<map> (or C<bmap>).
1644 In other words, the union of the domain of the result and of C<*empty>
1645 is equal to C<dom>.
1646
1647         __isl_give isl_map *isl_basic_map_partial_lexmax(
1648                 __isl_take isl_basic_map *bmap,
1649                 __isl_take isl_basic_set *dom,
1650                 __isl_give isl_set **empty);
1651         __isl_give isl_map *isl_basic_map_partial_lexmin(
1652                 __isl_take isl_basic_map *bmap,
1653                 __isl_take isl_basic_set *dom,
1654                 __isl_give isl_set **empty);
1655         __isl_give isl_map *isl_map_partial_lexmax(
1656                 __isl_take isl_map *map, __isl_take isl_set *dom,
1657                 __isl_give isl_set **empty);
1658         __isl_give isl_map *isl_map_partial_lexmin(
1659                 __isl_take isl_map *map, __isl_take isl_set *dom,
1660                 __isl_give isl_set **empty);
1661
1662 Given a (basic) map C<map> (or C<bmap>), the following functions simply
1663 return a map mapping each element in the domain of
1664 C<map> (or C<bmap>) to the lexicographic minimum or maximum
1665 of all elements associated to that element.
1666 In case of union relations, the optimum is computed per space.
1667
1668         __isl_give isl_map *isl_basic_map_lexmin(
1669                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1670         __isl_give isl_map *isl_basic_map_lexmax(
1671                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1672         __isl_give isl_map *isl_map_lexmin(
1673                 __isl_take isl_map *map);
1674         __isl_give isl_map *isl_map_lexmax(
1675                 __isl_take isl_map *map);
1676         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_lexmin(
1677                 __isl_take isl_union_map *umap);
1678         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_lexmax(
1679                 __isl_take isl_union_map *umap);
1680
1681 =head2 Matrices
1682
1683 Matrices can be created, copied and freed using the following functions.
1684
1685         #include <isl/mat.h>
1686         __isl_give isl_mat *isl_mat_alloc(struct isl_ctx *ctx,
1687                 unsigned n_row, unsigned n_col);
1688         __isl_give isl_mat *isl_mat_copy(__isl_keep isl_mat *mat);
1689         void isl_mat_free(__isl_take isl_mat *mat);
1690
1691 Note that the elements of a newly created matrix may have arbitrary values.
1692 The elements can be changed and inspected using the following functions.
1693
1694         int isl_mat_rows(__isl_keep isl_mat *mat);
1695         int isl_mat_cols(__isl_keep isl_mat *mat);
1696         int isl_mat_get_element(__isl_keep isl_mat *mat,
1697                 int row, int col, isl_int *v);
1698         __isl_give isl_mat *isl_mat_set_element(__isl_take isl_mat *mat,
1699                 int row, int col, isl_int v);
1700
1701 C<isl_mat_get_element> will return a negative value if anything went wrong.
1702 In that case, the value of C<*v> is undefined.
1703
1704 The following function can be used to compute the (right) inverse
1705 of a matrix, i.e., a matrix such that the product of the original
1706 and the inverse (in that order) is a multiple of the identity matrix.
1707 The input matrix is assumed to be of full row-rank.
1708
1709         __isl_give isl_mat *isl_mat_right_inverse(__isl_take isl_mat *mat);
1710
1711 The following function can be used to compute the (right) kernel
1712 (or null space) of a matrix, i.e., a matrix such that the product of
1713 the original and the kernel (in that order) is the zero matrix.
1714
1715         __isl_give isl_mat *isl_mat_right_kernel(__isl_take isl_mat *mat);
1716
1717 =head2 Points
1718
1719 Points are elements of a set.  They can be used to construct
1720 simple sets (boxes) or they can be used to represent the
1721 individual elements of a set.
1722 The zero point (the origin) can be created using
1723
1724         __isl_give isl_point *isl_point_zero(__isl_take isl_dim *dim);
1725
1726 The coordinates of a point can be inspected, set and changed
1727 using
1728
1729         void isl_point_get_coordinate(__isl_keep isl_point *pnt,
1730                 enum isl_dim_type type, int pos, isl_int *v);
1731         __isl_give isl_point *isl_point_set_coordinate(
1732                 __isl_take isl_point *pnt,
1733                 enum isl_dim_type type, int pos, isl_int v);
1734
1735         __isl_give isl_point *isl_point_add_ui(
1736                 __isl_take isl_point *pnt,
1737                 enum isl_dim_type type, int pos, unsigned val);
1738         __isl_give isl_point *isl_point_sub_ui(
1739                 __isl_take isl_point *pnt,
1740                 enum isl_dim_type type, int pos, unsigned val);
1741
1742 Points can be copied or freed using
1743
1744         __isl_give isl_point *isl_point_copy(
1745                 __isl_keep isl_point *pnt);
1746         void isl_point_free(__isl_take isl_point *pnt);
1747
1748 A singleton set can be created from a point using
1749
1750         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_from_point(
1751                 __isl_take isl_point *pnt);
1752         __isl_give isl_set *isl_set_from_point(
1753                 __isl_take isl_point *pnt);
1754
1755 and a box can be created from two opposite extremal points using
1756
1757         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_box_from_points(
1758                 __isl_take isl_point *pnt1,
1759                 __isl_take isl_point *pnt2);
1760         __isl_give isl_set *isl_set_box_from_points(
1761                 __isl_take isl_point *pnt1,
1762                 __isl_take isl_point *pnt2);
1763
1764 All elements of a B<bounded> (union) set can be enumerated using
1765 the following functions.
1766
1767         int isl_set_foreach_point(__isl_keep isl_set *set,
1768                 int (*fn)(__isl_take isl_point *pnt, void *user),
1769                 void *user);
1770         int isl_union_set_foreach_point(__isl_keep isl_union_set *uset,
1771                 int (*fn)(__isl_take isl_point *pnt, void *user),
1772                 void *user);
1773
1774 The function C<fn> is called for each integer point in
1775 C<set> with as second argument the last argument of
1776 the C<isl_set_foreach_point> call.  The function C<fn>
1777 should return C<0> on success and C<-1> on failure.
1778 In the latter case, C<isl_set_foreach_point> will stop
1779 enumerating and return C<-1> as well.
1780 If the enumeration is performed successfully and to completion,
1781 then C<isl_set_foreach_point> returns C<0>.
1782
1783 To obtain a single point of a (basic) set, use
1784
1785         __isl_give isl_point *isl_basic_set_sample_point(
1786                 __isl_take isl_basic_set *bset);
1787         __isl_give isl_point *isl_set_sample_point(
1788                 __isl_take isl_set *set);
1789
1790 If C<set> does not contain any (integer) points, then the
1791 resulting point will be ``void'', a property that can be
1792 tested using
1793
1794         int isl_point_is_void(__isl_keep isl_point *pnt);
1795
1796 =head2 Piecewise Quasipolynomials
1797
1798 A piecewise quasipolynomial is a particular kind of function that maps
1799 a parametric point to a rational value.
1800 More specifically, a quasipolynomial is a polynomial expression in greatest
1801 integer parts of affine expressions of parameters and variables.
1802 A piecewise quasipolynomial is a subdivision of a given parametric
1803 domain into disjoint cells with a quasipolynomial associated to
1804 each cell.  The value of the piecewise quasipolynomial at a given
1805 point is the value of the quasipolynomial associated to the cell
1806 that contains the point.  Outside of the union of cells,
1807 the value is assumed to be zero.
1808 For example, the piecewise quasipolynomial
1809
1810         [n] -> { [x] -> ((1 + n) - x) : x <= n and x >= 0 }
1811
1812 maps C<x> to C<1 + n - x> for values of C<x> between C<0> and C<n>.
1813 A given piecewise quasipolynomial has a fixed domain dimension.
1814 Union piecewise quasipolynomials are used to contain piecewise quasipolynomials
1815 defined over different domains.
1816 Piecewise quasipolynomials are mainly used by the C<barvinok>
1817 library for representing the number of elements in a parametric set or map.
1818 For example, the piecewise quasipolynomial above represents
1819 the number of points in the map
1820
1821         [n] -> { [x] -> [y] : x,y >= 0 and 0 <= x + y <= n }
1822
1823 =head3 Printing (Piecewise) Quasipolynomials
1824
1825 Quasipolynomials and piecewise quasipolynomials can be printed
1826 using the following functions.
1827
1828         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_qpolynomial(
1829                 __isl_take isl_printer *p,
1830                 __isl_keep isl_qpolynomial *qp);
1831
1832         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_pw_qpolynomial(
1833                 __isl_take isl_printer *p,
1834                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial *pwqp);
1835
1836         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_union_pw_qpolynomial(
1837                 __isl_take isl_printer *p,
1838                 __isl_keep isl_union_pw_qpolynomial *upwqp);
1839
1840 The output format of the printer
1841 needs to be set to either C<ISL_FORMAT_ISL> or C<ISL_FORMAT_C>.
1842 For C<isl_printer_print_union_pw_qpolynomial>, only C<ISL_FORMAT_ISL>
1843 is supported.
1844 In case of printing in C<ISL_FORMAT_C>, the user may want
1845 to set the names of all dimensions
1846
1847         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_set_dim_name(
1848                 __isl_take isl_qpolynomial *qp,
1849                 enum isl_dim_type type, unsigned pos,
1850                 const char *s);
1851         __isl_give isl_pw_qpolynomial *
1852         isl_pw_qpolynomial_set_dim_name(
1853                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp,
1854                 enum isl_dim_type type, unsigned pos,
1855                 const char *s);
1856
1857 =head3 Creating New (Piecewise) Quasipolynomials
1858
1859 Some simple quasipolynomials can be created using the following functions.
1860 More complicated quasipolynomials can be created by applying
1861 operations such as addition and multiplication
1862 on the resulting quasipolynomials
1863
1864         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_zero(
1865                 __isl_take isl_dim *dim);
1866         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_one(
1867                 __isl_take isl_dim *dim);
1868         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_infty(
1869                 __isl_take isl_dim *dim);
1870         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_neginfty(
1871                 __isl_take isl_dim *dim);
1872         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_nan(
1873                 __isl_take isl_dim *dim);
1874         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_rat_cst(
1875                 __isl_take isl_dim *dim,
1876                 const isl_int n, const isl_int d);
1877         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_div(
1878                 __isl_take isl_div *div);
1879         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_var(
1880                 __isl_take isl_dim *dim,
1881                 enum isl_dim_type type, unsigned pos);
1882
1883 The zero piecewise quasipolynomial or a piecewise quasipolynomial
1884 with a single cell can be created using the following functions.
1885 Multiple of these single cell piecewise quasipolynomials can
1886 be combined to create more complicated piecewise quasipolynomials.
1887
1888         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_zero(
1889                 __isl_take isl_dim *dim);
1890         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_alloc(
1891                 __isl_take isl_set *set,
1892                 __isl_take isl_qpolynomial *qp);
1893
1894         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial *isl_union_pw_qpolynomial_zero(
1895                 __isl_take isl_dim *dim);
1896         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial *isl_union_pw_qpolynomial_from_pw_qpolynomial(
1897                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp);
1898         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial *isl_union_pw_qpolynomial_add_pw_qpolynomial(
1899                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp,
1900                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp);
1901
1902 Quasipolynomials can be copied and freed again using the following
1903 functions.
1904
1905         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_copy(
1906                 __isl_keep isl_qpolynomial *qp);
1907         void isl_qpolynomial_free(__isl_take isl_qpolynomial *qp);
1908
1909         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_copy(
1910                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial *pwqp);
1911         void isl_pw_qpolynomial_free(
1912                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp);
1913
1914         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial *isl_union_pw_qpolynomial_copy(
1915                 __isl_keep isl_union_pw_qpolynomial *upwqp);
1916         void isl_union_pw_qpolynomial_free(
1917                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp);
1918
1919 =head3 Inspecting (Piecewise) Quasipolynomials
1920
1921 To iterate over all piecewise quasipolynomials in a union
1922 piecewise quasipolynomial, use the following function
1923
1924         int isl_union_pw_qpolynomial_foreach_pw_qpolynomial(
1925                 __isl_keep isl_union_pw_qpolynomial *upwqp,
1926                 int (*fn)(__isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp, void *user),
1927                 void *user);
1928
1929 To extract the piecewise quasipolynomial from a union with a given dimension
1930 specification, use
1931
1932         __isl_give isl_pw_qpolynomial *
1933         isl_union_pw_qpolynomial_extract_pw_qpolynomial(
1934                 __isl_keep isl_union_pw_qpolynomial *upwqp,
1935                 __isl_take isl_dim *dim);
1936
1937 To iterate over the cells in a piecewise quasipolynomial,
1938 use either of the following two functions
1939
1940         int isl_pw_qpolynomial_foreach_piece(
1941                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial *pwqp,
1942                 int (*fn)(__isl_take isl_set *set,
1943                           __isl_take isl_qpolynomial *qp,
1944                           void *user), void *user);
1945         int isl_pw_qpolynomial_foreach_lifted_piece(
1946                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial *pwqp,
1947                 int (*fn)(__isl_take isl_set *set,
1948                           __isl_take isl_qpolynomial *qp,
1949                           void *user), void *user);
1950
1951 As usual, the function C<fn> should return C<0> on success
1952 and C<-1> on failure.  The difference between
1953 C<isl_pw_qpolynomial_foreach_piece> and
1954 C<isl_pw_qpolynomial_foreach_lifted_piece> is that
1955 C<isl_pw_qpolynomial_foreach_lifted_piece> will first
1956 compute unique representations for all existentially quantified
1957 variables and then turn these existentially quantified variables
1958 into extra set variables, adapting the associated quasipolynomial
1959 accordingly.  This means that the C<set> passed to C<fn>
1960 will not have any existentially quantified variables, but that
1961 the dimensions of the sets may be different for different
1962 invocations of C<fn>.
1963
1964 To iterate over all terms in a quasipolynomial,
1965 use
1966
1967         int isl_qpolynomial_foreach_term(
1968                 __isl_keep isl_qpolynomial *qp,
1969                 int (*fn)(__isl_take isl_term *term,
1970                           void *user), void *user);
1971
1972 The terms themselves can be inspected and freed using
1973 these functions
1974
1975         unsigned isl_term_dim(__isl_keep isl_term *term,
1976                 enum isl_dim_type type);
1977         void isl_term_get_num(__isl_keep isl_term *term,
1978                 isl_int *n);
1979         void isl_term_get_den(__isl_keep isl_term *term,
1980                 isl_int *d);
1981         int isl_term_get_exp(__isl_keep isl_term *term,
1982                 enum isl_dim_type type, unsigned pos);
1983         __isl_give isl_div *isl_term_get_div(
1984                 __isl_keep isl_term *term, unsigned pos);
1985         void isl_term_free(__isl_take isl_term *term);
1986
1987 Each term is a product of parameters, set variables and
1988 integer divisions.  The function C<isl_term_get_exp>
1989 returns the exponent of a given dimensions in the given term.
1990 The C<isl_int>s in the arguments of C<isl_term_get_num>
1991 and C<isl_term_get_den> need to have been initialized
1992 using C<isl_int_init> before calling these functions.
1993
1994 =head3 Properties of (Piecewise) Quasipolynomials
1995
1996 To check whether a quasipolynomial is actually a constant,
1997 use the following function.
1998
1999         int isl_qpolynomial_is_cst(__isl_keep isl_qpolynomial *qp,
2000                 isl_int *n, isl_int *d);
2001
2002 If C<qp> is a constant and if C<n> and C<d> are not C<NULL>
2003 then the numerator and denominator of the constant
2004 are returned in C<*n> and C<*d>, respectively.
2005
2006 =head3 Operations on (Piecewise) Quasipolynomials
2007
2008         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_neg(
2009                 __isl_take isl_qpolynomial *qp);
2010         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_add(
2011                 __isl_take isl_qpolynomial *qp1,
2012                 __isl_take isl_qpolynomial *qp2);
2013         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_sub(
2014                 __isl_take isl_qpolynomial *qp1,
2015                 __isl_take isl_qpolynomial *qp2);
2016         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_mul(
2017                 __isl_take isl_qpolynomial *qp1,
2018                 __isl_take isl_qpolynomial *qp2);
2019
2020         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_add(
2021                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp1,
2022                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp2);
2023         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_sub(
2024                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp1,
2025                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp2);
2026         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_add_disjoint(
2027                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp1,
2028                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp2);
2029         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_neg(
2030                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp);
2031         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_mul(
2032                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp1,
2033                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp2);
2034
2035         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial *isl_union_pw_qpolynomial_add(
2036                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp1,
2037                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp2);
2038         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial *isl_union_pw_qpolynomial_sub(
2039                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp1,
2040                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp2);
2041         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial *isl_union_pw_qpolynomial_mul(
2042                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp1,
2043                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp2);
2044
2045         __isl_give isl_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_eval(
2046                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp,
2047                 __isl_take isl_point *pnt);
2048
2049         __isl_give isl_qpolynomial *isl_union_pw_qpolynomial_eval(
2050                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp,
2051                 __isl_take isl_point *pnt);
2052
2053         __isl_give isl_set *isl_pw_qpolynomial_domain(
2054                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp);
2055         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_intersect_domain(
2056                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwpq,
2057                 __isl_take isl_set *set);
2058
2059         __isl_give isl_union_set *isl_union_pw_qpolynomial_domain(
2060                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp);
2061         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial *isl_union_pw_qpolynomial_intersect_domain(
2062                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwpq,
2063                 __isl_take isl_union_set *uset);
2064
2065         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial *isl_union_pw_qpolynomial_coalesce(
2066                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp);
2067
2068         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_gist(
2069                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp,
2070                 __isl_take isl_set *context);
2071
2072         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial *isl_union_pw_qpolynomial_gist(
2073                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp,
2074                 __isl_take isl_union_set *context);
2075
2076 The gist operation applies the gist operation to each of
2077 the cells in the domain of the input piecewise quasipolynomial.
2078 The context is also exploited
2079 to simplify the quasipolynomials associated to each cell.
2080
2081         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_to_polynomial(
2082                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp, int sign);
2083         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial *
2084         isl_union_pw_qpolynomial_to_polynomial(
2085                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp, int sign);
2086
2087 Approximate each quasipolynomial by a polynomial.  If C<sign> is positive,
2088 the polynomial will be an overapproximation.  If C<sign> is negative,
2089 it will be an underapproximation.  If C<sign> is zero, the approximation
2090 will lie somewhere in between.
2091
2092 =head2 Bounds on Piecewise Quasipolynomials and Piecewise Quasipolynomial Reductions
2093
2094 A piecewise quasipolynomial reduction is a piecewise
2095 reduction (or fold) of quasipolynomials.
2096 In particular, the reduction can be maximum or a minimum.
2097 The objects are mainly used to represent the result of
2098 an upper or lower bound on a quasipolynomial over its domain,
2099 i.e., as the result of the following function.
2100
2101         __isl_give isl_pw_qpolynomial_fold *isl_pw_qpolynomial_bound(
2102                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp,
2103                 enum isl_fold type, int *tight);
2104
2105         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial_fold *isl_union_pw_qpolynomial_bound(
2106                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp,
2107                 enum isl_fold type, int *tight);
2108
2109 The C<type> argument may be either C<isl_fold_min> or C<isl_fold_max>.
2110 If C<tight> is not C<NULL>, then C<*tight> is set to C<1>
2111 is the returned bound is known be tight, i.e., for each value
2112 of the parameters there is at least
2113 one element in the domain that reaches the bound.
2114 If the domain of C<pwqp> is not wrapping, then the bound is computed
2115 over all elements in that domain and the result has a purely parametric
2116 domain.  If the domain of C<pwqp> is wrapping, then the bound is
2117 computed over the range of the wrapped relation.  The domain of the
2118 wrapped relation becomes the domain of the result.
2119
2120 A (piecewise) quasipolynomial reduction can be copied or freed using the
2121 following functions.
2122
2123         __isl_give isl_qpolynomial_fold *isl_qpolynomial_fold_copy(
2124                 __isl_keep isl_qpolynomial_fold *fold);
2125         __isl_give isl_pw_qpolynomial_fold *isl_pw_qpolynomial_fold_copy(
2126                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial_fold *pwf);
2127         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial_fold *isl_union_pw_qpolynomial_fold_copy(
2128                 __isl_keep isl_union_pw_qpolynomial_fold *upwf);
2129         void isl_qpolynomial_fold_free(
2130                 __isl_take isl_qpolynomial_fold *fold);
2131         void isl_pw_qpolynomial_fold_free(
2132                 __isl_take isl_pw_qpolynomial_fold *pwf);
2133         void isl_union_pw_qpolynomial_fold_free(
2134                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial_fold *upwf);
2135
2136 =head3 Printing Piecewise Quasipolynomial Reductions
2137
2138 Piecewise quasipolynomial reductions can be printed
2139 using the following function.
2140
2141         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_pw_qpolynomial_fold(
2142                 __isl_take isl_printer *p,
2143                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial_fold *pwf);
2144         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_union_pw_qpolynomial_fold(
2145                 __isl_take isl_printer *p,
2146                 __isl_keep isl_union_pw_qpolynomial_fold *upwf);
2147
2148 For C<isl_printer_print_pw_qpolynomial_fold>,
2149 output format of the printer
2150 needs to be set to either C<ISL_FORMAT_ISL> or C<ISL_FORMAT_C>.
2151 For C<isl_printer_print_union_pw_qpolynomial_fold>,
2152 output format of the printer
2153 needs to be set to C<ISL_FORMAT_ISL>.
2154 In case of printing in C<ISL_FORMAT_C>, the user may want
2155 to set the names of all dimensions
2156
2157         __isl_give isl_pw_qpolynomial_fold *
2158         isl_pw_qpolynomial_fold_set_dim_name(
2159                 __isl_take isl_pw_qpolynomial_fold *pwf,
2160                 enum isl_dim_type type, unsigned pos,
2161                 const char *s);
2162
2163 =head3 Inspecting (Piecewise) Quasipolynomial Reductions
2164
2165 To iterate over all piecewise quasipolynomial reductions in a union
2166 piecewise quasipolynomial reduction, use the following function
2167
2168         int isl_union_pw_qpolynomial_fold_foreach_pw_qpolynomial_fold(
2169                 __isl_keep isl_union_pw_qpolynomial_fold *upwf,
2170                 int (*fn)(__isl_take isl_pw_qpolynomial_fold *pwf,
2171                             void *user), void *user);
2172
2173 To iterate over the cells in a piecewise quasipolynomial reduction,
2174 use either of the following two functions
2175
2176         int isl_pw_qpolynomial_fold_foreach_piece(
2177                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial_fold *pwf,
2178                 int (*fn)(__isl_take isl_set *set,
2179                           __isl_take isl_qpolynomial_fold *fold,
2180                           void *user), void *user);
2181         int isl_pw_qpolynomial_fold_foreach_lifted_piece(
2182                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial_fold *pwf,
2183                 int (*fn)(__isl_take isl_set *set,
2184                           __isl_take isl_qpolynomial_fold *fold,
2185                           void *user), void *user);
2186
2187 See L<Inspecting (Piecewise) Quasipolynomials> for an explanation
2188 of the difference between these two functions.
2189
2190 To iterate over all quasipolynomials in a reduction, use
2191
2192         int isl_qpolynomial_fold_foreach_qpolynomial(
2193                 __isl_keep isl_qpolynomial_fold *fold,
2194                 int (*fn)(__isl_take isl_qpolynomial *qp,
2195                           void *user), void *user);
2196
2197 =head3 Operations on Piecewise Quasipolynomial Reductions
2198
2199         __isl_give isl_pw_qpolynomial_fold *isl_pw_qpolynomial_fold_add(
2200                 __isl_take isl_pw_qpolynomial_fold *pwf1,
2201                 __isl_take isl_pw_qpolynomial_fold *pwf2);
2202
2203         __isl_give isl_pw_qpolynomial_fold *isl_pw_qpolynomial_fold_fold(
2204                 __isl_take isl_pw_qpolynomial_fold *pwf1,
2205                 __isl_take isl_pw_qpolynomial_fold *pwf2);
2206
2207         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial_fold *isl_union_pw_qpolynomial_fold_fold(
2208                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial_fold *upwf1,
2209                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial_fold *upwf2);
2210
2211         __isl_give isl_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_fold_eval(
2212                 __isl_take isl_pw_qpolynomial_fold *pwf,
2213                 __isl_take isl_point *pnt);
2214
2215         __isl_give isl_qpolynomial *isl_union_pw_qpolynomial_fold_eval(
2216                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial_fold *upwf,
2217                 __isl_take isl_point *pnt);
2218
2219         __isl_give isl_union_set *isl_union_pw_qpolynomial_fold_domain(
2220                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial_fold *upwf);
2221         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial_fold *isl_union_pw_qpolynomial_fold_intersect_domain(
2222                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial_fold *upwf,
2223                 __isl_take isl_union_set *uset);
2224
2225         __isl_give isl_pw_qpolynomial_fold *isl_pw_qpolynomial_fold_coalesce(
2226                 __isl_take isl_pw_qpolynomial_fold *pwf);
2227
2228         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial_fold *isl_union_pw_qpolynomial_fold_coalesce(
2229                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial_fold *upwf);
2230
2231         __isl_give isl_pw_qpolynomial_fold *isl_pw_qpolynomial_fold_gist(
2232                 __isl_take isl_pw_qpolynomial_fold *pwf,
2233                 __isl_take isl_set *context);
2234
2235         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial_fold *isl_union_pw_qpolynomial_fold_gist(
2236                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial_fold *upwf,
2237                 __isl_take isl_union_set *context);
2238
2239 The gist operation applies the gist operation to each of
2240 the cells in the domain of the input piecewise quasipolynomial reduction.
2241 In future, the operation will also exploit the context
2242 to simplify the quasipolynomial reductions associated to each cell.
2243
2244         __isl_give isl_pw_qpolynomial_fold *
2245         isl_map_apply_pw_qpolynomial_fold(
2246                 __isl_take isl_map *map,
2247                 __isl_take isl_pw_qpolynomial_fold *pwf,
2248                 int *tight);
2249         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial_fold *
2250         isl_union_map_apply_union_pw_qpolynomial_fold(
2251                 __isl_take isl_union_map *umap,
2252                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial_fold *upwf,
2253                 int *tight);
2254
2255 These functions
2256 compose the given map with the given piecewise quasipolynomial reduction.
2257 That is, compute a bound (of the same type as C<pwf> or C<upwf> itself)
2258 over all elements in the intersection of the range of the map
2259 and the domain of the piecewise quasipolynomial reduction
2260 as a function of an element in the domain of the map.
2261
2262 =head2 Dependence Analysis
2263
2264 C<isl> contains specialized functionality for performing
2265 array dataflow analysis.  That is, given a I<sink> access relation
2266 and a collection of possible I<source> access relations,
2267 C<isl> can compute relations that describe
2268 for each iteration of the sink access, which iteration
2269 of which of the source access relations was the last
2270 to access the same data element before the given iteration
2271 of the sink access.
2272 To compute standard flow dependences, the sink should be
2273 a read, while the sources should be writes.
2274 If any of the source accesses are marked as being I<may>
2275 accesses, then there will be a dependence to the last
2276 I<must> access B<and> to any I<may> access that follows
2277 this last I<must> access.
2278 In particular, if I<all> sources are I<may> accesses,
2279 then memory based dependence analysis is performed.
2280 If, on the other hand, all sources are I<must> accesses,
2281 then value based dependence analysis is performed.
2282
2283         #include <isl/flow.h>
2284
2285         typedef int (*isl_access_level_before)(void *first, void *second);
2286
2287         __isl_give isl_access_info *isl_access_info_alloc(
2288                 __isl_take isl_map *sink,
2289                 void *sink_user, isl_access_level_before fn,
2290                 int max_source);
2291         __isl_give isl_access_info *isl_access_info_add_source(
2292                 __isl_take isl_access_info *acc,
2293                 __isl_take isl_map *source, int must,
2294                 void *source_user);
2295         void isl_access_info_free(__isl_take isl_access_info *acc);
2296
2297         __isl_give isl_flow *isl_access_info_compute_flow(
2298                 __isl_take isl_access_info *acc);
2299
2300         int isl_flow_foreach(__isl_keep isl_flow *deps,
2301                 int (*fn)(__isl_take isl_map *dep, int must,
2302                           void *dep_user, void *user),
2303                 void *user);
2304         __isl_give isl_set *isl_flow_get_no_source(
2305                 __isl_keep isl_flow *deps, int must);
2306         void isl_flow_free(__isl_take isl_flow *deps);
2307
2308 The function C<isl_access_info_compute_flow> performs the actual
2309 dependence analysis.  The other functions are used to construct
2310 the input for this function or to read off the output.
2311
2312 The input is collected in an C<isl_access_info>, which can
2313 be created through a call to C<isl_access_info_alloc>.
2314 The arguments to this functions are the sink access relation
2315 C<sink>, a token C<sink_user> used to identify the sink
2316 access to the user, a callback function for specifying the
2317 relative order of source and sink accesses, and the number
2318 of source access relations that will be added.
2319 The callback function has type C<int (*)(void *first, void *second)>.
2320 The function is called with two user supplied tokens identifying
2321 either a source or the sink and it should return the shared nesting
2322 level and the relative order of the two accesses.
2323 In particular, let I<n> be the number of loops shared by
2324 the two accesses.  If C<first> precedes C<second> textually,
2325 then the function should return I<2 * n + 1>; otherwise,
2326 it should return I<2 * n>.
2327 The sources can be added to the C<isl_access_info> by performing
2328 (at most) C<max_source> calls to C<isl_access_info_add_source>.
2329 C<must> indicates whether the source is a I<must> access
2330 or a I<may> access.  Note that a multi-valued access relation
2331 should only be marked I<must> if every iteration in the domain
2332 of the relation accesses I<all> elements in its image.
2333 The C<source_user> token is again used to identify
2334 the source access.  The range of the source access relation
2335 C<source> should have the same dimension as the range
2336 of the sink access relation.
2337 The C<isl_access_info_free> function should usually not be
2338 called explicitly, because it is called implicitly by
2339 C<isl_access_info_compute_flow>.
2340
2341 The result of the dependence analysis is collected in an
2342 C<isl_flow>.  There may be elements in the domain of
2343 the sink access for which no preceding source access could be
2344 found or for which all preceding sources are I<may> accesses.
2345 The sets of these elements can be obtained through
2346 calls to C<isl_flow_get_no_source>, the first with C<must> set
2347 and the second with C<must> unset.
2348 In the case of standard flow dependence analysis,
2349 with the sink a read and the sources I<must> writes,
2350 the first set corresponds to the reads from uninitialized
2351 array elements and the second set is empty.
2352 The actual flow dependences can be extracted using
2353 C<isl_flow_foreach>.  This function will call the user-specified
2354 callback function C<fn> for each B<non-empty> dependence between
2355 a source and the sink.  The callback function is called
2356 with four arguments, the actual flow dependence relation
2357 mapping source iterations to sink iterations, a boolean that
2358 indicates whether it is a I<must> or I<may> dependence, a token
2359 identifying the source and an additional C<void *> with value
2360 equal to the third argument of the C<isl_flow_foreach> call.
2361 A dependence is marked I<must> if it originates from a I<must>
2362 source and if it is not followed by any I<may> sources.
2363
2364 After finishing with an C<isl_flow>, the user should call
2365 C<isl_flow_free> to free all associated memory.
2366
2367 A higher-level interface to dependence analysis is provided
2368 by the following function.
2369
2370         #include <isl/flow.h>
2371
2372         int isl_union_map_compute_flow(__isl_take isl_union_map *sink,
2373                 __isl_take isl_union_map *must_source,
2374                 __isl_take isl_union_map *may_source,
2375                 __isl_take isl_union_map *schedule,
2376                 __isl_give isl_union_map **must_dep,
2377                 __isl_give isl_union_map **may_dep,
2378                 __isl_give isl_union_set **must_no_source,
2379                 __isl_give isl_union_set **may_no_source);
2380
2381 The arrays are identified by the tuple names of the ranges
2382 of the accesses.  The iteration domains by the tuple names
2383 of the domains of the accesses and of the schedule.
2384 The relative order of the iteration domains is given by the
2385 schedule.  Any of C<must_dep>, C<may_dep>, C<must_no_source>
2386 or C<may_no_source> may be C<NULL>, but a C<NULL> value for
2387 any of the other arguments is treated as an error.
2388
2389 =head2 Parametric Vertex Enumeration
2390
2391 The parametric vertex enumeration described in this section
2392 is mainly intended to be used internally and by the C<barvinok>
2393 library.
2394
2395         #include <isl/vertices.h>
2396         __isl_give isl_vertices *isl_basic_set_compute_vertices(
2397                 __isl_keep isl_basic_set *bset);
2398
2399 The function C<isl_basic_set_compute_vertices> performs the
2400 actual computation of the parametric vertices and the chamber
2401 decomposition and store the result in an C<isl_vertices> object.
2402 This information can be queried by either iterating over all
2403 the vertices or iterating over all the chambers or cells
2404 and then iterating over all vertices that are active on the chamber.
2405
2406         int isl_vertices_foreach_vertex(
2407                 __isl_keep isl_vertices *vertices,
2408                 int (*fn)(__isl_take isl_vertex *vertex, void *user),
2409                 void *user);
2410
2411         int isl_vertices_foreach_cell(
2412                 __isl_keep isl_vertices *vertices,
2413                 int (*fn)(__isl_take isl_cell *cell, void *user),
2414                 void *user);
2415         int isl_cell_foreach_vertex(__isl_keep isl_cell *cell,
2416                 int (*fn)(__isl_take isl_vertex *vertex, void *user),
2417                 void *user);
2418
2419 Other operations that can be performed on an C<isl_vertices> object are
2420 the following.
2421
2422         isl_ctx *isl_vertices_get_ctx(
2423                 __isl_keep isl_vertices *vertices);
2424         int isl_vertices_get_n_vertices(
2425                 __isl_keep isl_vertices *vertices);
2426         void isl_vertices_free(__isl_take isl_vertices *vertices);
2427
2428 Vertices can be inspected and destroyed using the following functions.
2429
2430         isl_ctx *isl_vertex_get_ctx(__isl_keep isl_vertex *vertex);
2431         int isl_vertex_get_id(__isl_keep isl_vertex *vertex);
2432         __isl_give isl_basic_set *isl_vertex_get_domain(
2433                 __isl_keep isl_vertex *vertex);
2434         __isl_give isl_basic_set *isl_vertex_get_expr(
2435                 __isl_keep isl_vertex *vertex);
2436         void isl_vertex_free(__isl_take isl_vertex *vertex);
2437
2438 C<isl_vertex_get_expr> returns a singleton parametric set describing
2439 the vertex, while C<isl_vertex_get_domain> returns the activity domain
2440 of the vertex.
2441 Note that C<isl_vertex_get_domain> and C<isl_vertex_get_expr> return
2442 B<rational> basic sets, so they should mainly be used for inspection
2443 and should not be mixed with integer sets.
2444
2445 Chambers can be inspected and destroyed using the following functions.
2446
2447         isl_ctx *isl_cell_get_ctx(__isl_keep isl_cell *cell);
2448         __isl_give isl_basic_set *isl_cell_get_domain(
2449                 __isl_keep isl_cell *cell);
2450         void isl_cell_free(__isl_take isl_cell *cell);
2451
2452 =head1 Applications
2453
2454 Although C<isl> is mainly meant to be used as a library,
2455 it also contains some basic applications that use some
2456 of the functionality of C<isl>.
2457 The input may be specified in either the L<isl format>
2458 or the L<PolyLib format>.
2459
2460 =head2 C<isl_polyhedron_sample>
2461
2462 C<isl_polyhedron_sample> takes a polyhedron as input and prints
2463 an integer element of the polyhedron, if there is any.
2464 The first column in the output is the denominator and is always
2465 equal to 1.  If the polyhedron contains no integer points,
2466 then a vector of length zero is printed.
2467
2468 =head2 C<isl_pip>
2469
2470 C<isl_pip> takes the same input as the C<example> program
2471 from the C<piplib> distribution, i.e., a set of constraints
2472 on the parameters, a line containing only -1 and finally a set
2473 of constraints on a parametric polyhedron.
2474 The coefficients of the parameters appear in the last columns
2475 (but before the final constant column).
2476 The output is the lexicographic minimum of the parametric polyhedron.
2477 As C<isl> currently does not have its own output format, the output
2478 is just a dump of the internal state.
2479
2480 =head2 C<isl_polyhedron_minimize>
2481
2482 C<isl_polyhedron_minimize> computes the minimum of some linear
2483 or affine objective function over the integer points in a polyhedron.
2484 If an affine objective function
2485 is given, then the constant should appear in the last column.
2486
2487 =head2 C<isl_polytope_scan>
2488
2489 Given a polytope, C<isl_polytope_scan> prints
2490 all integer points in the polytope.
2491
2492 =head1 C<isl-polylib>
2493
2494 The C<isl-polylib> library provides the following functions for converting
2495 between C<isl> objects and C<PolyLib> objects.
2496 The library is distributed separately for licensing reasons.
2497
2498         #include <isl_set_polylib.h>
2499         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_new_from_polylib(
2500                 Polyhedron *P, __isl_take isl_dim *dim);
2501         Polyhedron *isl_basic_set_to_polylib(
2502                 __isl_keep isl_basic_set *bset);
2503         __isl_give isl_set *isl_set_new_from_polylib(Polyhedron *D,
2504                 __isl_take isl_dim *dim);
2505         Polyhedron *isl_set_to_polylib(__isl_keep isl_set *set);
2506
2507         #include <isl_map_polylib.h>
2508         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_new_from_polylib(
2509                 Polyhedron *P, __isl_take isl_dim *dim);
2510         __isl_give isl_map *isl_map_new_from_polylib(Polyhedron *D,
2511                 __isl_take isl_dim *dim);
2512         Polyhedron *isl_basic_map_to_polylib(
2513                 __isl_keep isl_basic_map *bmap);
2514         Polyhedron *isl_map_to_polylib(__isl_keep isl_map *map);