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