align parameters of union arguments to binary 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 =head2 Input and Output
485
486 C<isl> supports its own input/output format, which is similar
487 to the C<Omega> format, but also supports the C<PolyLib> format
488 in some cases.
489
490 =head3 C<isl> format
491
492 The C<isl> format is similar to that of C<Omega>, but has a different
493 syntax for describing the parameters and allows for the definition
494 of an existentially quantified variable as the integer division
495 of an affine expression.
496 For example, the set of integers C<i> between C<0> and C<n>
497 such that C<i % 10 <= 6> can be described as
498
499         [n] -> { [i] : exists (a = [i/10] : 0 <= i and i <= n and
500                                 i - 10 a <= 6) }
501
502 A set or relation can have several disjuncts, separated
503 by the keyword C<or>.  Each disjunct is either a conjunction
504 of constraints or a projection (C<exists>) of a conjunction
505 of constraints.  The constraints are separated by the keyword
506 C<and>.
507
508 =head3 C<PolyLib> format
509
510 If the represented set is a union, then the first line
511 contains a single number representing the number of disjuncts.
512 Otherwise, a line containing the number C<1> is optional.
513
514 Each disjunct is represented by a matrix of constraints.
515 The first line contains two numbers representing
516 the number of rows and columns,
517 where the number of rows is equal to the number of constraints
518 and the number of columns is equal to two plus the number of variables.
519 The following lines contain the actual rows of the constraint matrix.
520 In each row, the first column indicates whether the constraint
521 is an equality (C<0>) or inequality (C<1>).  The final column
522 corresponds to the constant term.
523
524 If the set is parametric, then the coefficients of the parameters
525 appear in the last columns before the constant column.
526 The coefficients of any existentially quantified variables appear
527 between those of the set variables and those of the parameters.
528
529 =head3 Input
530
531         #include <isl_set.h>
532         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_read_from_file(
533                 isl_ctx *ctx, FILE *input, int nparam);
534         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_read_from_str(
535                 isl_ctx *ctx, const char *str, int nparam);
536         __isl_give isl_set *isl_set_read_from_file(isl_ctx *ctx,
537                 FILE *input, int nparam);
538         __isl_give isl_set *isl_set_read_from_str(isl_ctx *ctx,
539                 const char *str, int nparam);
540
541         #include <isl_map.h>
542         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_read_from_file(
543                 isl_ctx *ctx, FILE *input, int nparam);
544         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_read_from_str(
545                 isl_ctx *ctx, const char *str, int nparam);
546         __isl_give isl_map *isl_map_read_from_file(
547                 struct isl_ctx *ctx, FILE *input, int nparam);
548         __isl_give isl_map *isl_map_read_from_str(isl_ctx *ctx,
549                 const char *str, int nparam);
550
551 The input format is autodetected and may be either the C<PolyLib> format
552 or the C<isl> format.
553 C<nparam> specifies how many of the final columns in
554 the C<PolyLib> format correspond to parameters.
555 If input is given in the C<isl> format, then the number
556 of parameters needs to be equal to C<nparam>.
557 If C<nparam> is negative, then any number of parameters
558 is accepted in the C<isl> format and zero parameters
559 are assumed in the C<PolyLib> format.
560
561 =head3 Output
562
563 Before anything can be printed, an C<isl_printer> needs to
564 be created.
565
566         __isl_give isl_printer *isl_printer_to_file(isl_ctx *ctx,
567                 FILE *file);
568         __isl_give isl_printer *isl_printer_to_str(isl_ctx *ctx);
569         void isl_printer_free(__isl_take isl_printer *printer);
570         __isl_give char *isl_printer_get_str(
571                 __isl_keep isl_printer *printer);
572
573 The behavior of the printer can be modified in various ways
574
575         __isl_give isl_printer *isl_printer_set_output_format(
576                 __isl_take isl_printer *p, int output_format);
577         __isl_give isl_printer *isl_printer_set_indent(
578                 __isl_take isl_printer *p, int indent);
579         __isl_give isl_printer *isl_printer_set_prefix(
580                 __isl_take isl_printer *p, const char *prefix);
581         __isl_give isl_printer *isl_printer_set_suffix(
582                 __isl_take isl_printer *p, const char *suffix);
583
584 The C<output_format> may be either C<ISL_FORMAT_ISL>, C<ISL_FORMAT_OMEGA>
585 or C<ISL_FORMAT_POLYLIB> and defaults to C<ISL_FORMAT_ISL>.
586 Each line in the output is indented by C<indent> spaces
587 (default: 0), prefixed by C<prefix> and suffixed by C<suffix>.
588 In the C<PolyLib> format output,
589 the coefficients of the existentially quantified variables
590 appear between those of the set variables and those
591 of the parameters.
592
593 To actually print something, use
594
595         #include <isl_set.h>
596         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_basic_set(
597                 __isl_take isl_printer *printer,
598                 __isl_keep isl_basic_set *bset);
599         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_set(
600                 __isl_take isl_printer *printer,
601                 __isl_keep isl_set *set);
602
603         #include <isl_map.h>
604         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_basic_map(
605                 __isl_take isl_printer *printer,
606                 __isl_keep isl_basic_map *bmap);
607         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_map(
608                 __isl_take isl_printer *printer,
609                 __isl_keep isl_map *map);
610
611         #include <isl_union_set.h>
612         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_union_set(
613                 __isl_take isl_printer *p,
614                 __isl_keep isl_union_set *uset);
615
616         #include <isl_union_map.h>
617         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_union_map(
618                 __isl_take isl_printer *p,
619                 __isl_keep isl_union_map *umap);
620
621 When called on a file printer, the following function flushes
622 the file.  When called on a string printer, the buffer is cleared.
623
624         __isl_give isl_printer *isl_printer_flush(
625                 __isl_take isl_printer *p);
626
627 =head2 Creating New Sets and Relations
628
629 C<isl> has functions for creating some standard sets and relations.
630
631 =over
632
633 =item * Empty sets and relations
634
635         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_empty(
636                 __isl_take isl_dim *dim);
637         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_empty(
638                 __isl_take isl_dim *dim);
639         __isl_give isl_set *isl_set_empty(
640                 __isl_take isl_dim *dim);
641         __isl_give isl_map *isl_map_empty(
642                 __isl_take isl_dim *dim);
643         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_empty(
644                 __isl_take isl_dim *dim);
645         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_empty(
646                 __isl_take isl_dim *dim);
647
648 For C<isl_union_set>s and C<isl_union_map>s, the dimensions specification
649 is only used to specify the parameters.
650
651 =item * Universe sets and relations
652
653         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_universe(
654                 __isl_take isl_dim *dim);
655         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_universe(
656                 __isl_take isl_dim *dim);
657         __isl_give isl_set *isl_set_universe(
658                 __isl_take isl_dim *dim);
659         __isl_give isl_map *isl_map_universe(
660                 __isl_take isl_dim *dim);
661
662 =item * Identity relations
663
664         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_identity(
665                 __isl_take isl_dim *set_dim);
666         __isl_give isl_map *isl_map_identity(
667                 __isl_take isl_dim *set_dim);
668
669 These functions take a dimension specification for a B<set>
670 and return an identity relation between two such sets.
671
672 =item * Lexicographic order
673
674         __isl_give isl_map *isl_map_lex_lt(
675                 __isl_take isl_dim *set_dim);
676         __isl_give isl_map *isl_map_lex_le(
677                 __isl_take isl_dim *set_dim);
678         __isl_give isl_map *isl_map_lex_gt(
679                 __isl_take isl_dim *set_dim);
680         __isl_give isl_map *isl_map_lex_ge(
681                 __isl_take isl_dim *set_dim);
682         __isl_give isl_map *isl_map_lex_lt_first(
683                 __isl_take isl_dim *dim, unsigned n);
684         __isl_give isl_map *isl_map_lex_le_first(
685                 __isl_take isl_dim *dim, unsigned n);
686         __isl_give isl_map *isl_map_lex_gt_first(
687                 __isl_take isl_dim *dim, unsigned n);
688         __isl_give isl_map *isl_map_lex_ge_first(
689                 __isl_take isl_dim *dim, unsigned n);
690
691 The first four functions take a dimension specification for a B<set>
692 and return relations that express that the elements in the domain
693 are lexicographically less
694 (C<isl_map_lex_lt>), less or equal (C<isl_map_lex_le>),
695 greater (C<isl_map_lex_gt>) or greater or equal (C<isl_map_lex_ge>)
696 than the elements in the range.
697 The last four functions take a dimension specification for a map
698 and return relations that express that the first C<n> dimensions
699 in the domain are lexicographically less
700 (C<isl_map_lex_lt_first>), less or equal (C<isl_map_lex_le_first>),
701 greater (C<isl_map_lex_gt_first>) or greater or equal (C<isl_map_lex_ge_first>)
702 than the first C<n> dimensions in the range.
703
704 =back
705
706 A basic set or relation can be converted to a set or relation
707 using the following functions.
708
709         __isl_give isl_set *isl_set_from_basic_set(
710                 __isl_take isl_basic_set *bset);
711         __isl_give isl_map *isl_map_from_basic_map(
712                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
713
714 Sets and relations can be converted to union sets and relations
715 using the following functions.
716
717         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_from_map(
718                 __isl_take isl_map *map);
719         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_from_set(
720                 __isl_take isl_set *set);
721
722 Sets and relations can be copied and freed again using the following
723 functions.
724
725         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_copy(
726                 __isl_keep isl_basic_set *bset);
727         __isl_give isl_set *isl_set_copy(__isl_keep isl_set *set);
728         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_copy(
729                 __isl_keep isl_union_set *uset);
730         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_copy(
731                 __isl_keep isl_basic_map *bmap);
732         __isl_give isl_map *isl_map_copy(__isl_keep isl_map *map);
733         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_copy(
734                 __isl_keep isl_union_map *umap);
735         void isl_basic_set_free(__isl_take isl_basic_set *bset);
736         void isl_set_free(__isl_take isl_set *set);
737         void isl_union_set_free(__isl_take isl_union_set *uset);
738         void isl_basic_map_free(__isl_take isl_basic_map *bmap);
739         void isl_map_free(__isl_take isl_map *map);
740         void isl_union_map_free(__isl_take isl_union_map *umap);
741
742 Other sets and relations can be constructed by starting
743 from a universe set or relation, adding equality and/or
744 inequality constraints and then projecting out the
745 existentially quantified variables, if any.
746 Constraints can be constructed, manipulated and
747 added to basic sets and relations using the following functions.
748
749         #include <isl_constraint.h>
750         __isl_give isl_constraint *isl_equality_alloc(
751                 __isl_take isl_dim *dim);
752         __isl_give isl_constraint *isl_inequality_alloc(
753                 __isl_take isl_dim *dim);
754         void isl_constraint_set_constant(
755                 __isl_keep isl_constraint *constraint, isl_int v);
756         void isl_constraint_set_coefficient(
757                 __isl_keep isl_constraint *constraint,
758                 enum isl_dim_type type, int pos, isl_int v);
759         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_add_constraint(
760                 __isl_take isl_basic_map *bmap,
761                 __isl_take isl_constraint *constraint);
762         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_add_constraint(
763                 __isl_take isl_basic_set *bset,
764                 __isl_take isl_constraint *constraint);
765
766 For example, to create a set containing the even integers
767 between 10 and 42, you would use the following code.
768
769         isl_int v;
770         struct isl_dim *dim;
771         struct isl_constraint *c;
772         struct isl_basic_set *bset;
773
774         isl_int_init(v);
775         dim = isl_dim_set_alloc(ctx, 0, 2);
776         bset = isl_basic_set_universe(isl_dim_copy(dim));
777
778         c = isl_equality_alloc(isl_dim_copy(dim));
779         isl_int_set_si(v, -1);
780         isl_constraint_set_coefficient(c, isl_dim_set, 0, v);
781         isl_int_set_si(v, 2);
782         isl_constraint_set_coefficient(c, isl_dim_set, 1, v);
783         bset = isl_basic_set_add_constraint(bset, c);
784
785         c = isl_inequality_alloc(isl_dim_copy(dim));
786         isl_int_set_si(v, -10);
787         isl_constraint_set_constant(c, v);
788         isl_int_set_si(v, 1);
789         isl_constraint_set_coefficient(c, isl_dim_set, 0, v);
790         bset = isl_basic_set_add_constraint(bset, c);
791
792         c = isl_inequality_alloc(dim);
793         isl_int_set_si(v, 42);
794         isl_constraint_set_constant(c, v);
795         isl_int_set_si(v, -1);
796         isl_constraint_set_coefficient(c, isl_dim_set, 0, v);
797         bset = isl_basic_set_add_constraint(bset, c);
798
799         bset = isl_basic_set_project_out(bset, isl_dim_set, 1, 1);
800
801         isl_int_clear(v);
802
803 Or, alternatively,
804
805         struct isl_basic_set *bset;
806         bset = isl_basic_set_read_from_str(ctx,
807                 "{[i] : exists (a : i = 2a and i >= 10 and i <= 42)}", -1);
808
809 =head2 Inspecting Sets and Relations
810
811 Usually, the user should not have to care about the actual constraints
812 of the sets and maps, but should instead apply the abstract operations
813 explained in the following sections.
814 Occasionally, however, it may be required to inspect the individual
815 coefficients of the constraints.  This section explains how to do so.
816 In these cases, it may also be useful to have C<isl> compute
817 an explicit representation of the existentially quantified variables.
818
819         __isl_give isl_set *isl_set_compute_divs(
820                 __isl_take isl_set *set);
821         __isl_give isl_map *isl_map_compute_divs(
822                 __isl_take isl_map *map);
823         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_compute_divs(
824                 __isl_take isl_union_set *uset);
825         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_compute_divs(
826                 __isl_take isl_union_map *umap);
827
828 This explicit representation defines the existentially quantified
829 variables as integer divisions of the other variables, possibly
830 including earlier existentially quantified variables.
831 An explicitly represented existentially quantified variable therefore
832 has a unique value when the values of the other variables are known.
833 If, furthermore, the same existentials, i.e., existentials
834 with the same explicit representations, should appear in the
835 same order in each of the disjuncts of a set or map, then the user should call
836 either of the following functions.
837
838         __isl_give isl_set *isl_set_align_divs(
839                 __isl_take isl_set *set);
840         __isl_give isl_map *isl_map_align_divs(
841                 __isl_take isl_map *map);
842
843 To iterate over all the sets or maps in a union set or map, use
844
845         int isl_union_set_foreach_set(__isl_keep isl_union_set *uset,
846                 int (*fn)(__isl_take isl_set *set, void *user),
847                 void *user);
848         int isl_union_map_foreach_map(__isl_keep isl_union_map *umap,
849                 int (*fn)(__isl_take isl_map *map, void *user),
850                 void *user);
851
852 To iterate over all the basic sets or maps in a set or map, use
853
854         int isl_set_foreach_basic_set(__isl_keep isl_set *set,
855                 int (*fn)(__isl_take isl_basic_set *bset, void *user),
856                 void *user);
857         int isl_map_foreach_basic_map(__isl_keep isl_map *map,
858                 int (*fn)(__isl_take isl_basic_map *bmap, void *user),
859                 void *user);
860
861 The callback function C<fn> should return 0 if successful and
862 -1 if an error occurs.  In the latter case, or if any other error
863 occurs, the above functions will return -1.
864
865 It should be noted that C<isl> does not guarantee that
866 the basic sets or maps passed to C<fn> are disjoint.
867 If this is required, then the user should call one of
868 the following functions first.
869
870         __isl_give isl_set *isl_set_make_disjoint(
871                 __isl_take isl_set *set);
872         __isl_give isl_map *isl_map_make_disjoint(
873                 __isl_take isl_map *map);
874
875 To iterate over the constraints of a basic set or map, use
876
877         #include <isl_constraint.h>
878
879         int isl_basic_map_foreach_constraint(
880                 __isl_keep isl_basic_map *bmap,
881                 int (*fn)(__isl_take isl_constraint *c, void *user),
882                 void *user);
883         void isl_constraint_free(struct isl_constraint *c);
884
885 Again, the callback function C<fn> should return 0 if successful and
886 -1 if an error occurs.  In the latter case, or if any other error
887 occurs, the above functions will return -1.
888 The constraint C<c> represents either an equality or an inequality.
889 Use the following function to find out whether a constraint
890 represents an equality.  If not, it represents an inequality.
891
892         int isl_constraint_is_equality(
893                 __isl_keep isl_constraint *constraint);
894
895 The coefficients of the constraints can be inspected using
896 the following functions.
897
898         void isl_constraint_get_constant(
899                 __isl_keep isl_constraint *constraint, isl_int *v);
900         void isl_constraint_get_coefficient(
901                 __isl_keep isl_constraint *constraint,
902                 enum isl_dim_type type, int pos, isl_int *v);
903
904 The explicit representations of the existentially quantified
905 variables can be inspected using the following functions.
906 Note that the user is only allowed to use these functions
907 if the inspected set or map is the result of a call
908 to C<isl_set_compute_divs> or C<isl_map_compute_divs>.
909
910         __isl_give isl_div *isl_constraint_div(
911                 __isl_keep isl_constraint *constraint, int pos);
912         void isl_div_get_constant(__isl_keep isl_div *div,
913                 isl_int *v);
914         void isl_div_get_denominator(__isl_keep isl_div *div,
915                 isl_int *v);
916         void isl_div_get_coefficient(__isl_keep isl_div *div,
917                 enum isl_dim_type type, int pos, isl_int *v);
918
919 =head2 Properties
920
921 =head3 Unary Properties
922
923 =over
924
925 =item * Emptiness
926
927 The following functions test whether the given set or relation
928 contains any integer points.  The ``fast'' variants do not perform
929 any computations, but simply check if the given set or relation
930 is already known to be empty.
931
932         int isl_basic_set_fast_is_empty(__isl_keep isl_basic_set *bset);
933         int isl_basic_set_is_empty(__isl_keep isl_basic_set *bset);
934         int isl_set_is_empty(__isl_keep isl_set *set);
935         int isl_union_set_is_empty(__isl_keep isl_union_set *uset);
936         int isl_basic_map_fast_is_empty(__isl_keep isl_basic_map *bmap);
937         int isl_basic_map_is_empty(__isl_keep isl_basic_map *bmap);
938         int isl_map_fast_is_empty(__isl_keep isl_map *map);
939         int isl_map_is_empty(__isl_keep isl_map *map);
940         int isl_union_map_is_empty(__isl_keep isl_union_map *umap);
941
942 =item * Universality
943
944         int isl_basic_set_is_universe(__isl_keep isl_basic_set *bset);
945         int isl_basic_map_is_universe(__isl_keep isl_basic_map *bmap);
946         int isl_set_fast_is_universe(__isl_keep isl_set *set);
947
948 =item * Single-valuedness
949
950         int isl_map_is_single_valued(__isl_keep isl_map *map);
951
952 =item * Bijectivity
953
954         int isl_map_is_bijective(__isl_keep isl_map *map);
955
956 =item * Wrapping
957
958 The followning functions check whether the domain of the given
959 (basic) set is a wrapped relation.
960
961         int isl_basic_set_is_wrapping(
962                 __isl_keep isl_basic_set *bset);
963         int isl_set_is_wrapping(__isl_keep isl_set *set);
964
965 =back
966
967 =head3 Binary Properties
968
969 =over
970
971 =item * Equality
972
973         int isl_set_fast_is_equal(__isl_keep isl_set *set1,
974                 __isl_keep isl_set *set2);
975         int isl_set_is_equal(__isl_keep isl_set *set1,
976                 __isl_keep isl_set *set2);
977         int isl_basic_map_is_equal(
978                 __isl_keep isl_basic_map *bmap1,
979                 __isl_keep isl_basic_map *bmap2);
980         int isl_map_is_equal(__isl_keep isl_map *map1,
981                 __isl_keep isl_map *map2);
982         int isl_map_fast_is_equal(__isl_keep isl_map *map1,
983                 __isl_keep isl_map *map2);
984         int isl_union_map_is_equal(
985                 __isl_keep isl_union_map *umap1,
986                 __isl_keep isl_union_map *umap2);
987
988 =item * Disjointness
989
990         int isl_set_fast_is_disjoint(__isl_keep isl_set *set1,
991                 __isl_keep isl_set *set2);
992
993 =item * Subset
994
995         int isl_set_is_subset(__isl_keep isl_set *set1,
996                 __isl_keep isl_set *set2);
997         int isl_set_is_strict_subset(
998                 __isl_keep isl_set *set1,
999                 __isl_keep isl_set *set2);
1000         int isl_basic_map_is_subset(
1001                 __isl_keep isl_basic_map *bmap1,
1002                 __isl_keep isl_basic_map *bmap2);
1003         int isl_basic_map_is_strict_subset(
1004                 __isl_keep isl_basic_map *bmap1,
1005                 __isl_keep isl_basic_map *bmap2);
1006         int isl_map_is_subset(
1007                 __isl_keep isl_map *map1,
1008                 __isl_keep isl_map *map2);
1009         int isl_map_is_strict_subset(
1010                 __isl_keep isl_map *map1,
1011                 __isl_keep isl_map *map2);
1012         int isl_union_map_is_subset(
1013                 __isl_keep isl_union_map *umap1,
1014                 __isl_keep isl_union_map *umap2);
1015         int isl_union_map_is_strict_subset(
1016                 __isl_keep isl_union_map *umap1,
1017                 __isl_keep isl_union_map *umap2);
1018
1019 =back
1020
1021 =head2 Unary Operations
1022
1023 =over
1024
1025 =item * Complement
1026
1027         __isl_give isl_set *isl_set_complement(
1028                 __isl_take isl_set *set);
1029
1030 =item * Inverse map
1031
1032         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_reverse(
1033                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1034         __isl_give isl_map *isl_map_reverse(
1035                 __isl_take isl_map *map);
1036         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_reverse(
1037                 __isl_take isl_union_map *umap);
1038
1039 =item * Projection
1040
1041         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_project_out(
1042                 __isl_take isl_basic_set *bset,
1043                 enum isl_dim_type type, unsigned first, unsigned n);
1044         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_project_out(
1045                 __isl_take isl_basic_map *bmap,
1046                 enum isl_dim_type type, unsigned first, unsigned n);
1047         __isl_give isl_set *isl_set_project_out(__isl_take isl_set *set,
1048                 enum isl_dim_type type, unsigned first, unsigned n);
1049         __isl_give isl_map *isl_map_project_out(__isl_take isl_map *map,
1050                 enum isl_dim_type type, unsigned first, unsigned n);
1051         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_map_domain(
1052                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1053         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_map_range(
1054                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1055         __isl_give isl_set *isl_map_domain(
1056                 __isl_take isl_map *bmap);
1057         __isl_give isl_set *isl_map_range(
1058                 __isl_take isl_map *map);
1059         __isl_give isl_union_set *isl_union_map_domain(
1060                 __isl_take isl_union_map *umap);
1061         __isl_give isl_union_set *isl_union_map_range(
1062                 __isl_take isl_union_map *umap);
1063
1064 =item * Deltas
1065
1066         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_map_deltas(
1067                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1068         __isl_give isl_set *isl_map_deltas(__isl_take isl_map *map);
1069         __isl_give isl_union_set *isl_union_map_deltas(
1070                 __isl_take isl_union_map *umap);
1071
1072 These functions return a (basic) set containing the differences
1073 between image elements and corresponding domain elements in the input.
1074
1075 =item * Coalescing
1076
1077 Simplify the representation of a set or relation by trying
1078 to combine pairs of basic sets or relations into a single
1079 basic set or relation.
1080
1081         __isl_give isl_set *isl_set_coalesce(__isl_take isl_set *set);
1082         __isl_give isl_map *isl_map_coalesce(__isl_take isl_map *map);
1083         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_coalesce(
1084                 __isl_take isl_union_set *uset);
1085         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_coalesce(
1086                 __isl_take isl_union_map *umap);
1087
1088 =item * Convex hull
1089
1090         __isl_give isl_basic_set *isl_set_convex_hull(
1091                 __isl_take isl_set *set);
1092         __isl_give isl_basic_map *isl_map_convex_hull(
1093                 __isl_take isl_map *map);
1094
1095 If the input set or relation has any existentially quantified
1096 variables, then the result of these operations is currently undefined.
1097
1098 =item * Simple hull
1099
1100         __isl_give isl_basic_set *isl_set_simple_hull(
1101                 __isl_take isl_set *set);
1102         __isl_give isl_basic_map *isl_map_simple_hull(
1103                 __isl_take isl_map *map);
1104
1105 These functions compute a single basic set or relation
1106 that contains the whole input set or relation.
1107 In particular, the output is described by translates
1108 of the constraints describing the basic sets or relations in the input.
1109
1110 =begin latex
1111
1112 (See \autoref{s:simple hull}.)
1113
1114 =end latex
1115
1116 =item * Affine hull
1117
1118         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_affine_hull(
1119                 __isl_take isl_basic_set *bset);
1120         __isl_give isl_basic_set *isl_set_affine_hull(
1121                 __isl_take isl_set *set);
1122         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_affine_hull(
1123                 __isl_take isl_union_set *uset);
1124         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_affine_hull(
1125                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1126         __isl_give isl_basic_map *isl_map_affine_hull(
1127                 __isl_take isl_map *map);
1128         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_affine_hull(
1129                 __isl_take isl_union_map *umap);
1130
1131 In case of union sets and relations, the affine hull is computed
1132 per space.
1133
1134 =item * Power
1135
1136         __isl_give isl_map *isl_map_power(__isl_take isl_map *map,
1137                 unsigned param, int *exact);
1138
1139 Compute a parametric representation for all positive powers I<k> of C<map>.
1140 The power I<k> is equated to the parameter at position C<param>.
1141 The result may be an overapproximation.  If the result is exact,
1142 then C<*exact> is set to C<1>.
1143 The current implementation only produces exact results for particular
1144 cases of piecewise translations (i.e., piecewise uniform dependences).
1145
1146 =item * Transitive closure
1147
1148         __isl_give isl_map *isl_map_transitive_closure(
1149                 __isl_take isl_map *map, int *exact);
1150         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_transitive_closure(
1151                 __isl_take isl_union_map *umap, int *exact);
1152
1153 Compute the transitive closure of C<map>.
1154 The result may be an overapproximation.  If the result is known to be exact,
1155 then C<*exact> is set to C<1>.
1156 The current implementation only produces exact results for particular
1157 cases of piecewise translations (i.e., piecewise uniform dependences).
1158
1159 =item * Reaching path lengths
1160
1161         __isl_give isl_map *isl_map_reaching_path_lengths(
1162                 __isl_take isl_map *map, int *exact);
1163
1164 Compute a relation that maps each element in the range of C<map>
1165 to the lengths of all paths composed of edges in C<map> that
1166 end up in the given element.
1167 The result may be an overapproximation.  If the result is known to be exact,
1168 then C<*exact> is set to C<1>.
1169 To compute the I<maximal> path length, the resulting relation
1170 should be postprocessed by C<isl_map_lexmax>.
1171 In particular, if the input relation is a dependence relation
1172 (mapping sources to sinks), then the maximal path length corresponds
1173 to the free schedule.
1174 Note, however, that C<isl_map_lexmax> expects the maximum to be
1175 finite, so if the path lengths are unbounded (possibly due to
1176 the overapproximation), then you will get an error message.
1177
1178 =item * Wrapping
1179
1180         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_map_wrap(
1181                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1182         __isl_give isl_set *isl_map_wrap(
1183                 __isl_take isl_map *map);
1184         __isl_give isl_union_set *isl_union_map_wrap(
1185                 __isl_take isl_union_map *umap);
1186         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_set_unwrap(
1187                 __isl_take isl_basic_set *bset);
1188         __isl_give isl_map *isl_set_unwrap(
1189                 __isl_take isl_set *set);
1190         __isl_give isl_union_map *isl_union_set_unwrap(
1191                 __isl_take isl_union_set *uset);
1192
1193 =back
1194
1195 =head2 Binary Operations
1196
1197 The two arguments of a binary operation not only need to live
1198 in the same C<isl_ctx>, they currently also need to have
1199 the same (number of) parameters.
1200
1201 =head3 Basic Operations
1202
1203 =over
1204
1205 =item * Intersection
1206
1207         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_intersect(
1208                 __isl_take isl_basic_set *bset1,
1209                 __isl_take isl_basic_set *bset2);
1210         __isl_give isl_set *isl_set_intersect(
1211                 __isl_take isl_set *set1,
1212                 __isl_take isl_set *set2);
1213         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_intersect(
1214                 __isl_take isl_union_set *uset1,
1215                 __isl_take isl_union_set *uset2);
1216         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_intersect_domain(
1217                 __isl_take isl_basic_map *bmap,
1218                 __isl_take isl_basic_set *bset);
1219         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_intersect_range(
1220                 __isl_take isl_basic_map *bmap,
1221                 __isl_take isl_basic_set *bset);
1222         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_intersect(
1223                 __isl_take isl_basic_map *bmap1,
1224                 __isl_take isl_basic_map *bmap2);
1225         __isl_give isl_map *isl_map_intersect_domain(
1226                 __isl_take isl_map *map,
1227                 __isl_take isl_set *set);
1228         __isl_give isl_map *isl_map_intersect_range(
1229                 __isl_take isl_map *map,
1230                 __isl_take isl_set *set);
1231         __isl_give isl_map *isl_map_intersect(
1232                 __isl_take isl_map *map1,
1233                 __isl_take isl_map *map2);
1234         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_intersect_domain(
1235                 __isl_take isl_union_map *umap,
1236                 __isl_take isl_union_set *uset);
1237         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_intersect(
1238                 __isl_take isl_union_map *umap1,
1239                 __isl_take isl_union_map *umap2);
1240
1241 =item * Union
1242
1243         __isl_give isl_set *isl_basic_set_union(
1244                 __isl_take isl_basic_set *bset1,
1245                 __isl_take isl_basic_set *bset2);
1246         __isl_give isl_map *isl_basic_map_union(
1247                 __isl_take isl_basic_map *bmap1,
1248                 __isl_take isl_basic_map *bmap2);
1249         __isl_give isl_set *isl_set_union(
1250                 __isl_take isl_set *set1,
1251                 __isl_take isl_set *set2);
1252         __isl_give isl_map *isl_map_union(
1253                 __isl_take isl_map *map1,
1254                 __isl_take isl_map *map2);
1255         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_union(
1256                 __isl_take isl_union_set *uset1,
1257                 __isl_take isl_union_set *uset2);
1258         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_union(
1259                 __isl_take isl_union_map *umap1,
1260                 __isl_take isl_union_map *umap2);
1261
1262 =item * Set difference
1263
1264         __isl_give isl_set *isl_set_subtract(
1265                 __isl_take isl_set *set1,
1266                 __isl_take isl_set *set2);
1267         __isl_give isl_map *isl_map_subtract(
1268                 __isl_take isl_map *map1,
1269                 __isl_take isl_map *map2);
1270         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_subtract(
1271                 __isl_take isl_union_set *uset1,
1272                 __isl_take isl_union_set *uset2);
1273         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_subtract(
1274                 __isl_take isl_union_map *umap1,
1275                 __isl_take isl_union_map *umap2);
1276
1277 =item * Application
1278
1279         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_apply(
1280                 __isl_take isl_basic_set *bset,
1281                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1282         __isl_give isl_set *isl_set_apply(
1283                 __isl_take isl_set *set,
1284                 __isl_take isl_map *map);
1285         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_apply(
1286                 __isl_take isl_union_set *uset,
1287                 __isl_take isl_union_map *umap);
1288         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_apply_domain(
1289                 __isl_take isl_basic_map *bmap1,
1290                 __isl_take isl_basic_map *bmap2);
1291         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_apply_range(
1292                 __isl_take isl_basic_map *bmap1,
1293                 __isl_take isl_basic_map *bmap2);
1294         __isl_give isl_map *isl_map_apply_domain(
1295                 __isl_take isl_map *map1,
1296                 __isl_take isl_map *map2);
1297         __isl_give isl_map *isl_map_apply_range(
1298                 __isl_take isl_map *map1,
1299                 __isl_take isl_map *map2);
1300         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_apply_range(
1301                 __isl_take isl_union_map *umap1,
1302                 __isl_take isl_union_map *umap2);
1303
1304 =item * Simplification
1305
1306         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_gist(
1307                 __isl_take isl_basic_set *bset,
1308                 __isl_take isl_basic_set *context);
1309         __isl_give isl_set *isl_set_gist(__isl_take isl_set *set,
1310                 __isl_take isl_set *context);
1311         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_gist(
1312                 __isl_take isl_union_set *uset,
1313                 __isl_take isl_union_set *context);
1314         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_gist(
1315                 __isl_take isl_basic_map *bmap,
1316                 __isl_take isl_basic_map *context);
1317         __isl_give isl_map *isl_map_gist(__isl_take isl_map *map,
1318                 __isl_take isl_map *context);
1319         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_gist(
1320                 __isl_take isl_union_map *umap,
1321                 __isl_take isl_union_map *context);
1322
1323 The gist operation returns a set or relation that has the
1324 same intersection with the context as the input set or relation.
1325 Any implicit equality in the intersection is made explicit in the result,
1326 while all inequalities that are redundant with respect to the intersection
1327 are removed.
1328 In case of union sets and relations, the gist operation is performed
1329 per space.
1330
1331 =back
1332
1333 =head3 Lexicographic Optimization
1334
1335 Given a (basic) set C<set> (or C<bset>) and a zero-dimensional domain C<dom>,
1336 the following functions
1337 compute a set that contains the lexicographic minimum or maximum
1338 of the elements in C<set> (or C<bset>) for those values of the parameters
1339 that satisfy C<dom>.
1340 If C<empty> is not C<NULL>, then C<*empty> is assigned a set
1341 that contains the parameter values in C<dom> for which C<set> (or C<bset>)
1342 has no elements.
1343 In other words, the union of the parameter values
1344 for which the result is non-empty and of C<*empty>
1345 is equal to C<dom>.
1346
1347         __isl_give isl_set *isl_basic_set_partial_lexmin(
1348                 __isl_take isl_basic_set *bset,
1349                 __isl_take isl_basic_set *dom,
1350                 __isl_give isl_set **empty);
1351         __isl_give isl_set *isl_basic_set_partial_lexmax(
1352                 __isl_take isl_basic_set *bset,
1353                 __isl_take isl_basic_set *dom,
1354                 __isl_give isl_set **empty);
1355         __isl_give isl_set *isl_set_partial_lexmin(
1356                 __isl_take isl_set *set, __isl_take isl_set *dom,
1357                 __isl_give isl_set **empty);
1358         __isl_give isl_set *isl_set_partial_lexmax(
1359                 __isl_take isl_set *set, __isl_take isl_set *dom,
1360                 __isl_give isl_set **empty);
1361
1362 Given a (basic) set C<set> (or C<bset>), the following functions simply
1363 return a set containing the lexicographic minimum or maximum
1364 of the elements in C<set> (or C<bset>).
1365 In case of union sets, the optimum is computed per space.
1366
1367         __isl_give isl_set *isl_basic_set_lexmin(
1368                 __isl_take isl_basic_set *bset);
1369         __isl_give isl_set *isl_basic_set_lexmax(
1370                 __isl_take isl_basic_set *bset);
1371         __isl_give isl_set *isl_set_lexmin(
1372                 __isl_take isl_set *set);
1373         __isl_give isl_set *isl_set_lexmax(
1374                 __isl_take isl_set *set);
1375         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_lexmin(
1376                 __isl_take isl_union_set *uset);
1377         __isl_give isl_union_set *isl_union_set_lexmax(
1378                 __isl_take isl_union_set *uset);
1379
1380 Given a (basic) relation C<map> (or C<bmap>) and a domain C<dom>,
1381 the following functions
1382 compute a relation that maps each element of C<dom>
1383 to the single lexicographic minimum or maximum
1384 of the elements that are associated to that same
1385 element in C<map> (or C<bmap>).
1386 If C<empty> is not C<NULL>, then C<*empty> is assigned a set
1387 that contains the elements in C<dom> that do not map
1388 to any elements in C<map> (or C<bmap>).
1389 In other words, the union of the domain of the result and of C<*empty>
1390 is equal to C<dom>.
1391
1392         __isl_give isl_map *isl_basic_map_partial_lexmax(
1393                 __isl_take isl_basic_map *bmap,
1394                 __isl_take isl_basic_set *dom,
1395                 __isl_give isl_set **empty);
1396         __isl_give isl_map *isl_basic_map_partial_lexmin(
1397                 __isl_take isl_basic_map *bmap,
1398                 __isl_take isl_basic_set *dom,
1399                 __isl_give isl_set **empty);
1400         __isl_give isl_map *isl_map_partial_lexmax(
1401                 __isl_take isl_map *map, __isl_take isl_set *dom,
1402                 __isl_give isl_set **empty);
1403         __isl_give isl_map *isl_map_partial_lexmin(
1404                 __isl_take isl_map *map, __isl_take isl_set *dom,
1405                 __isl_give isl_set **empty);
1406
1407 Given a (basic) map C<map> (or C<bmap>), the following functions simply
1408 return a map mapping each element in the domain of
1409 C<map> (or C<bmap>) to the lexicographic minimum or maximum
1410 of all elements associated to that element.
1411 In case of union relations, the optimum is computed per space.
1412
1413         __isl_give isl_map *isl_basic_map_lexmin(
1414                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1415         __isl_give isl_map *isl_basic_map_lexmax(
1416                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1417         __isl_give isl_map *isl_map_lexmin(
1418                 __isl_take isl_map *map);
1419         __isl_give isl_map *isl_map_lexmax(
1420                 __isl_take isl_map *map);
1421         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_lexmin(
1422                 __isl_take isl_union_map *umap);
1423         __isl_give isl_union_map *isl_union_map_lexmax(
1424                 __isl_take isl_union_map *umap);
1425
1426 =head2 Points
1427
1428 Points are elements of a set.  They can be used to construct
1429 simple sets (boxes) or they can be used to represent the
1430 individual elements of a set.
1431 The zero point (the origin) can be created using
1432
1433         __isl_give isl_point *isl_point_zero(__isl_take isl_dim *dim);
1434
1435 The coordinates of a point can be inspected, set and changed
1436 using
1437
1438         void isl_point_get_coordinate(__isl_keep isl_point *pnt,
1439                 enum isl_dim_type type, int pos, isl_int *v);
1440         __isl_give isl_point *isl_point_set_coordinate(
1441                 __isl_take isl_point *pnt,
1442                 enum isl_dim_type type, int pos, isl_int v);
1443
1444         __isl_give isl_point *isl_point_add_ui(
1445                 __isl_take isl_point *pnt,
1446                 enum isl_dim_type type, int pos, unsigned val);
1447         __isl_give isl_point *isl_point_sub_ui(
1448                 __isl_take isl_point *pnt,
1449                 enum isl_dim_type type, int pos, unsigned val);
1450
1451 Points can be copied or freed using
1452
1453         __isl_give isl_point *isl_point_copy(
1454                 __isl_keep isl_point *pnt);
1455         void isl_point_free(__isl_take isl_point *pnt);
1456
1457 A singleton set can be created from a point using
1458
1459         __isl_give isl_set *isl_set_from_point(
1460                 __isl_take isl_point *pnt);
1461
1462 and a box can be created from two opposite extremal points using
1463
1464         __isl_give isl_set *isl_set_box_from_points(
1465                 __isl_take isl_point *pnt1,
1466                 __isl_take isl_point *pnt2);
1467
1468 All elements of a B<bounded> (union) set can be enumerated using
1469 the following functions.
1470
1471         int isl_set_foreach_point(__isl_keep isl_set *set,
1472                 int (*fn)(__isl_take isl_point *pnt, void *user),
1473                 void *user);
1474         int isl_union_set_foreach_point(__isl_keep isl_union_set *uset,
1475                 int (*fn)(__isl_take isl_point *pnt, void *user),
1476                 void *user);
1477
1478 The function C<fn> is called for each integer point in
1479 C<set> with as second argument the last argument of
1480 the C<isl_set_foreach_point> call.  The function C<fn>
1481 should return C<0> on success and C<-1> on failure.
1482 In the latter case, C<isl_set_foreach_point> will stop
1483 enumerating and return C<-1> as well.
1484 If the enumeration is performed successfully and to completion,
1485 then C<isl_set_foreach_point> returns C<0>.
1486
1487 To obtain a single point of a set, use
1488
1489         __isl_give isl_point *isl_set_sample_point(
1490                 __isl_take isl_set *set);
1491
1492 If C<set> does not contain any (integer) points, then the
1493 resulting point will be ``void'', a property that can be
1494 tested using
1495
1496         int isl_point_is_void(__isl_keep isl_point *pnt);
1497
1498 =head2 Piecewise Quasipolynomials
1499
1500 A piecewise quasipolynomial is a particular kind of function that maps
1501 a parametric point to a rational value.
1502 More specifically, a quasipolynomial is a polynomial expression in greatest
1503 integer parts of affine expressions of parameters and variables.
1504 A piecewise quasipolynomial is a subdivision of a given parametric
1505 domain into disjoint cells with a quasipolynomial associated to
1506 each cell.  The value of the piecewise quasipolynomial at a given
1507 point is the value of the quasipolynomial associated to the cell
1508 that contains the point.  Outside of the union of cells,
1509 the value is assumed to be zero.
1510 For example, the piecewise quasipolynomial
1511
1512         [n] -> { [x] -> ((1 + n) - x) : x <= n and x >= 0 }
1513
1514 maps C<x> to C<1 + n - x> for values of C<x> between C<0> and C<n>.
1515 A given piecewise quasipolynomial has a fixed domain dimension.
1516 Union piecewise quasipolynomials are used to contain piecewise quasipolynomials
1517 defined over different domains.
1518 Piecewise quasipolynomials are mainly used by the C<barvinok>
1519 library for representing the number of elements in a parametric set or map.
1520 For example, the piecewise quasipolynomial above represents
1521 the number of points in the map
1522
1523         [n] -> { [x] -> [y] : x,y >= 0 and 0 <= x + y <= n }
1524
1525 =head3 Printing (Piecewise) Quasipolynomials
1526
1527 Quasipolynomials and piecewise quasipolynomials can be printed
1528 using the following functions.
1529
1530         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_qpolynomial(
1531                 __isl_take isl_printer *p,
1532                 __isl_keep isl_qpolynomial *qp);
1533
1534         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_pw_qpolynomial(
1535                 __isl_take isl_printer *p,
1536                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial *pwqp);
1537
1538         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_union_pw_qpolynomial(
1539                 __isl_take isl_printer *p,
1540                 __isl_keep isl_union_pw_qpolynomial *upwqp);
1541
1542 The output format of the printer
1543 needs to be set to either C<ISL_FORMAT_ISL> or C<ISL_FORMAT_C>.
1544 For C<isl_printer_print_union_pw_qpolynomial>, only C<ISL_FORMAT_ISL>
1545 is supported.
1546
1547 =head3 Creating New (Piecewise) Quasipolynomials
1548
1549 Some simple quasipolynomials can be created using the following functions.
1550 More complicated quasipolynomials can be created by applying
1551 operations such as addition and multiplication
1552 on the resulting quasipolynomials
1553
1554         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_zero(
1555                 __isl_take isl_dim *dim);
1556         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_infty(
1557                 __isl_take isl_dim *dim);
1558         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_neginfty(
1559                 __isl_take isl_dim *dim);
1560         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_nan(
1561                 __isl_take isl_dim *dim);
1562         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_rat_cst(
1563                 __isl_take isl_dim *dim,
1564                 const isl_int n, const isl_int d);
1565         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_div(
1566                 __isl_take isl_div *div);
1567         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_var(
1568                 __isl_take isl_dim *dim,
1569                 enum isl_dim_type type, unsigned pos);
1570
1571 The zero piecewise quasipolynomial or a piecewise quasipolynomial
1572 with a single cell can be created using the following functions.
1573 Multiple of these single cell piecewise quasipolynomials can
1574 be combined to create more complicated piecewise quasipolynomials.
1575
1576         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_zero(
1577                 __isl_take isl_dim *dim);
1578         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_alloc(
1579                 __isl_take isl_set *set,
1580                 __isl_take isl_qpolynomial *qp);
1581
1582         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial *isl_union_pw_qpolynomial_zero(
1583                 __isl_take isl_dim *dim);
1584         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial *isl_union_pw_qpolynomial_from_pw_qpolynomial(
1585                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp);
1586         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial *isl_union_pw_qpolynomial_add_pw_qpolynomial(
1587                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp,
1588                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp);
1589
1590 Quasipolynomials can be copied and freed again using the following
1591 functions.
1592
1593         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_copy(
1594                 __isl_keep isl_qpolynomial *qp);
1595         void isl_qpolynomial_free(__isl_take isl_qpolynomial *qp);
1596
1597         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_copy(
1598                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial *pwqp);
1599         void isl_pw_qpolynomial_free(
1600                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp);
1601
1602         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial *isl_union_pw_qpolynomial_copy(
1603                 __isl_keep isl_union_pw_qpolynomial *upwqp);
1604         void isl_union_pw_qpolynomial_free(
1605                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp);
1606
1607 =head3 Inspecting (Piecewise) Quasipolynomials
1608
1609 To iterate over all piecewise quasipolynomials in a union
1610 piecewise quasipolynomial, use the following function
1611
1612         int isl_union_pw_qpolynomial_foreach_pw_qpolynomial(
1613                 __isl_keep isl_union_pw_qpolynomial *upwqp,
1614                 int (*fn)(__isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp, void *user),
1615                 void *user);
1616
1617 To iterate over the cells in a piecewise quasipolynomial,
1618 use either of the following two functions
1619
1620         int isl_pw_qpolynomial_foreach_piece(
1621                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial *pwqp,
1622                 int (*fn)(__isl_take isl_set *set,
1623                           __isl_take isl_qpolynomial *qp,
1624                           void *user), void *user);
1625         int isl_pw_qpolynomial_foreach_lifted_piece(
1626                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial *pwqp,
1627                 int (*fn)(__isl_take isl_set *set,
1628                           __isl_take isl_qpolynomial *qp,
1629                           void *user), void *user);
1630
1631 As usual, the function C<fn> should return C<0> on success
1632 and C<-1> on failure.  The difference between
1633 C<isl_pw_qpolynomial_foreach_piece> and
1634 C<isl_pw_qpolynomial_foreach_lifted_piece> is that
1635 C<isl_pw_qpolynomial_foreach_lifted_piece> will first
1636 compute unique representations for all existentially quantified
1637 variables and then turn these existentially quantified variables
1638 into extra set variables, adapting the associated quasipolynomial
1639 accordingly.  This means that the C<set> passed to C<fn>
1640 will not have any existentially quantified variables, but that
1641 the dimensions of the sets may be different for different
1642 invocations of C<fn>.
1643
1644 To iterate over all terms in a quasipolynomial,
1645 use
1646
1647         int isl_qpolynomial_foreach_term(
1648                 __isl_keep isl_qpolynomial *qp,
1649                 int (*fn)(__isl_take isl_term *term,
1650                           void *user), void *user);
1651
1652 The terms themselves can be inspected and freed using
1653 these functions
1654
1655         unsigned isl_term_dim(__isl_keep isl_term *term,
1656                 enum isl_dim_type type);
1657         void isl_term_get_num(__isl_keep isl_term *term,
1658                 isl_int *n);
1659         void isl_term_get_den(__isl_keep isl_term *term,
1660                 isl_int *d);
1661         int isl_term_get_exp(__isl_keep isl_term *term,
1662                 enum isl_dim_type type, unsigned pos);
1663         __isl_give isl_div *isl_term_get_div(
1664                 __isl_keep isl_term *term, unsigned pos);
1665         void isl_term_free(__isl_take isl_term *term);
1666
1667 Each term is a product of parameters, set variables and
1668 integer divisions.  The function C<isl_term_get_exp>
1669 returns the exponent of a given dimensions in the given term.
1670 The C<isl_int>s in the arguments of C<isl_term_get_num>
1671 and C<isl_term_get_den> need to have been initialized
1672 using C<isl_int_init> before calling these functions.
1673
1674 =head3 Properties of (Piecewise) Quasipolynomials
1675
1676 To check whether a quasipolynomial is actually a constant,
1677 use the following function.
1678
1679         int isl_qpolynomial_is_cst(__isl_keep isl_qpolynomial *qp,
1680                 isl_int *n, isl_int *d);
1681
1682 If C<qp> is a constant and if C<n> and C<d> are not C<NULL>
1683 then the numerator and denominator of the constant
1684 are returned in C<*n> and C<*d>, respectively.
1685
1686 =head3 Operations on (Piecewise) Quasipolynomials
1687
1688         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_neg(
1689                 __isl_take isl_qpolynomial *qp);
1690         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_add(
1691                 __isl_take isl_qpolynomial *qp1,
1692                 __isl_take isl_qpolynomial *qp2);
1693         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_sub(
1694                 __isl_take isl_qpolynomial *qp1,
1695                 __isl_take isl_qpolynomial *qp2);
1696         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_mul(
1697                 __isl_take isl_qpolynomial *qp1,
1698                 __isl_take isl_qpolynomial *qp2);
1699
1700         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_add(
1701                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp1,
1702                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp2);
1703         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_sub(
1704                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp1,
1705                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp2);
1706         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_add_disjoint(
1707                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp1,
1708                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp2);
1709         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_neg(
1710                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp);
1711         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_mul(
1712                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp1,
1713                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp2);
1714
1715         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial *isl_union_pw_qpolynomial_add(
1716                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp1,
1717                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp2);
1718         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial *isl_union_pw_qpolynomial_sub(
1719                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp1,
1720                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp2);
1721         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial *isl_union_pw_qpolynomial_mul(
1722                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp1,
1723                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp2);
1724
1725         __isl_give isl_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_eval(
1726                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp,
1727                 __isl_take isl_point *pnt);
1728
1729         __isl_give isl_qpolynomial *isl_union_pw_qpolynomial_eval(
1730                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp,
1731                 __isl_take isl_point *pnt);
1732
1733         __isl_give isl_set *isl_pw_qpolynomial_domain(
1734                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp);
1735         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_intersect_domain(
1736                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwpq,
1737                 __isl_take isl_set *set);
1738
1739         __isl_give isl_union_set *isl_union_pw_qpolynomial_domain(
1740                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp);
1741         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial *isl_union_pw_qpolynomial_intersect_domain(
1742                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwpq,
1743                 __isl_take isl_union_set *uset);
1744
1745         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial *isl_union_pw_qpolynomial_coalesce(
1746                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp);
1747
1748         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_gist(
1749                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp,
1750                 __isl_take isl_set *context);
1751
1752         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial *isl_union_pw_qpolynomial_gist(
1753                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp,
1754                 __isl_take isl_union_set *context);
1755
1756 The gist operation applies the gist operation to each of
1757 the cells in the domain of the input piecewise quasipolynomial.
1758 In future, the operation will also exploit the context
1759 to simplify the quasipolynomials associated to each cell.
1760
1761 =head2 Bounds on Piecewise Quasipolynomials and Piecewise Quasipolynomial Reductions
1762
1763 A piecewise quasipolynomial reduction is a piecewise
1764 reduction (or fold) of quasipolynomials.
1765 In particular, the reduction can be maximum or a minimum.
1766 The objects are mainly used to represent the result of
1767 an upper or lower bound on a quasipolynomial over its domain,
1768 i.e., as the result of the following function.
1769
1770         __isl_give isl_pw_qpolynomial_fold *isl_pw_qpolynomial_bound(
1771                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp,
1772                 enum isl_fold type, int *tight);
1773
1774         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial_fold *isl_union_pw_qpolynomial_bound(
1775                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp,
1776                 enum isl_fold type, int *tight);
1777
1778 The C<type> argument may be either C<isl_fold_min> or C<isl_fold_max>.
1779 If C<tight> is not C<NULL>, then C<*tight> is set to C<1>
1780 is the returned bound is known be tight, i.e., for each value
1781 of the parameters there is at least
1782 one element in the domain that reaches the bound.
1783 If the domain of C<pwqp> is not wrapping, then the bound is computed
1784 over all elements in that domain and the result has a purely parametric
1785 domain.  If the domain of C<pwqp> is wrapping, then the bound is
1786 computed over the range of the wrapped relation.  The domain of the
1787 wrapped relation becomes the domain of the result.
1788
1789 A (piecewise) quasipolynomial reduction can be copied or freed using the
1790 following functions.
1791
1792         __isl_give isl_qpolynomial_fold *isl_qpolynomial_fold_copy(
1793                 __isl_keep isl_qpolynomial_fold *fold);
1794         __isl_give isl_pw_qpolynomial_fold *isl_pw_qpolynomial_fold_copy(
1795                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial_fold *pwf);
1796         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial_fold *isl_union_pw_qpolynomial_fold_copy(
1797                 __isl_keep isl_union_pw_qpolynomial_fold *upwf);
1798         void isl_qpolynomial_fold_free(
1799                 __isl_take isl_qpolynomial_fold *fold);
1800         void isl_pw_qpolynomial_fold_free(
1801                 __isl_take isl_pw_qpolynomial_fold *pwf);
1802         void isl_union_pw_qpolynomial_fold_free(
1803                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial_fold *upwf);
1804
1805 =head3 Printing Piecewise Quasipolynomial Reductions
1806
1807 Piecewise quasipolynomial reductions can be printed
1808 using the following function.
1809
1810         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_pw_qpolynomial_fold(
1811                 __isl_take isl_printer *p,
1812                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial_fold *pwf);
1813         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_union_pw_qpolynomial_fold(
1814                 __isl_take isl_printer *p,
1815                 __isl_keep isl_union_pw_qpolynomial_fold *upwf);
1816
1817 For C<isl_printer_print_pw_qpolynomial_fold>,
1818 output format of the printer
1819 needs to be set to either C<ISL_FORMAT_ISL> or C<ISL_FORMAT_C>.
1820 For C<isl_printer_print_union_pw_qpolynomial_fold>,
1821 output format of the printer
1822 needs to be set to either C<ISL_FORMAT_ISL>.
1823
1824 =head3 Inspecting (Piecewise) Quasipolynomial Reductions
1825
1826 To iterate over all piecewise quasipolynomial reductions in a union
1827 piecewise quasipolynomial reduction, use the following function
1828
1829         int isl_union_pw_qpolynomial_fold_foreach_pw_qpolynomial_fold(
1830                 __isl_keep isl_union_pw_qpolynomial_fold *upwf,
1831                 int (*fn)(__isl_take isl_pw_qpolynomial_fold *pwf,
1832                             void *user), void *user);
1833
1834 To iterate over the cells in a piecewise quasipolynomial reduction,
1835 use either of the following two functions
1836
1837         int isl_pw_qpolynomial_fold_foreach_piece(
1838                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial_fold *pwf,
1839                 int (*fn)(__isl_take isl_set *set,
1840                           __isl_take isl_qpolynomial_fold *fold,
1841                           void *user), void *user);
1842         int isl_pw_qpolynomial_fold_foreach_lifted_piece(
1843                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial_fold *pwf,
1844                 int (*fn)(__isl_take isl_set *set,
1845                           __isl_take isl_qpolynomial_fold *fold,
1846                           void *user), void *user);
1847
1848 See L<Inspecting (Piecewise) Quasipolynomials> for an explanation
1849 of the difference between these two functions.
1850
1851 To iterate over all quasipolynomials in a reduction, use
1852
1853         int isl_qpolynomial_fold_foreach_qpolynomial(
1854                 __isl_keep isl_qpolynomial_fold *fold,
1855                 int (*fn)(__isl_take isl_qpolynomial *qp,
1856                           void *user), void *user);
1857
1858 =head3 Operations on Piecewise Quasipolynomial Reductions
1859
1860         __isl_give isl_pw_qpolynomial_fold *isl_pw_qpolynomial_fold_fold(
1861                 __isl_take isl_pw_qpolynomial_fold *pwf1,
1862                 __isl_take isl_pw_qpolynomial_fold *pwf2);
1863
1864         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial_fold *isl_union_pw_qpolynomial_fold_fold(
1865                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial_fold *upwf1,
1866                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial_fold *upwf2);
1867
1868         __isl_give isl_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_fold_eval(
1869                 __isl_take isl_pw_qpolynomial_fold *pwf,
1870                 __isl_take isl_point *pnt);
1871
1872         __isl_give isl_qpolynomial *isl_union_pw_qpolynomial_fold_eval(
1873                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial_fold *upwf,
1874                 __isl_take isl_point *pnt);
1875
1876         __isl_give isl_union_set *isl_union_pw_qpolynomial_fold_domain(
1877                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial_fold *upwf);
1878         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial_fold *isl_union_pw_qpolynomial_fold_intersect_domain(
1879                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial_fold *upwf,
1880                 __isl_take isl_union_set *uset);
1881
1882         __isl_give isl_pw_qpolynomial_fold *isl_pw_qpolynomial_fold_coalesce(
1883                 __isl_take isl_pw_qpolynomial_fold *pwf);
1884
1885         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial_fold *isl_union_pw_qpolynomial_fold_coalesce(
1886                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial_fold *upwf);
1887
1888         __isl_give isl_pw_qpolynomial_fold *isl_pw_qpolynomial_fold_gist(
1889                 __isl_take isl_pw_qpolynomial_fold *pwf,
1890                 __isl_take isl_set *context);
1891
1892         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial_fold *isl_union_pw_qpolynomial_fold_gist(
1893                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial_fold *upwf,
1894                 __isl_take isl_union_set *context);
1895
1896 The gist operation applies the gist operation to each of
1897 the cells in the domain of the input piecewise quasipolynomial reduction.
1898 In future, the operation will also exploit the context
1899 to simplify the quasipolynomial reductions associated to each cell.
1900
1901         __isl_give isl_pw_qpolynomial_fold *
1902         isl_map_apply_pw_qpolynomial_fold(
1903                 __isl_take isl_map *map,
1904                 __isl_take isl_pw_qpolynomial_fold *pwf,
1905                 int *tight);
1906         __isl_give isl_union_pw_qpolynomial_fold *
1907         isl_union_map_apply_union_pw_qpolynomial_fold(
1908                 __isl_take isl_union_map *umap,
1909                 __isl_take isl_union_pw_qpolynomial_fold *upwf,
1910                 int *tight);
1911
1912 These functions
1913 compose the given map with the given piecewise quasipolynomial reduction.
1914 That is, compute a bound (of the same type as C<pwf> or C<upwf> itself)
1915 over all elements in the intersection of the range of the map
1916 and the domain of the piecewise quasipolynomial reduction
1917 as a function of an element in the domain of the map.
1918
1919 =head2 Dependence Analysis
1920
1921 C<isl> contains specialized functionality for performing
1922 array dataflow analysis.  That is, given a I<sink> access relation
1923 and a collection of possible I<source> access relations,
1924 C<isl> can compute relations that describe
1925 for each iteration of the sink access, which iteration
1926 of which of the source access relations was the last
1927 to access the same data element before the given iteration
1928 of the sink access.
1929 To compute standard flow dependences, the sink should be
1930 a read, while the sources should be writes.
1931 If any of the source accesses are marked as being I<may>
1932 accesses, then there will be a dependence to the last
1933 I<must> access B<and> to any I<may> access that follows
1934 this last I<must> access.
1935 In particular, if I<all> sources are I<may> accesses,
1936 then memory based dependence analysis is performed.
1937 If, on the other hand, all sources are I<must> accesses,
1938 then value based dependence analysis is performed.
1939
1940         #include <isl_flow.h>
1941
1942         __isl_give isl_access_info *isl_access_info_alloc(
1943                 __isl_take isl_map *sink,
1944                 void *sink_user, isl_access_level_before fn,
1945                 int max_source);
1946         __isl_give isl_access_info *isl_access_info_add_source(
1947                 __isl_take isl_access_info *acc,
1948                 __isl_take isl_map *source, int must,
1949                 void *source_user);
1950
1951         __isl_give isl_flow *isl_access_info_compute_flow(
1952                 __isl_take isl_access_info *acc);
1953
1954         int isl_flow_foreach(__isl_keep isl_flow *deps,
1955                 int (*fn)(__isl_take isl_map *dep, int must,
1956                           void *dep_user, void *user),
1957                 void *user);
1958         __isl_give isl_set *isl_flow_get_no_source(
1959                 __isl_keep isl_flow *deps, int must);
1960         void isl_flow_free(__isl_take isl_flow *deps);
1961
1962 The function C<isl_access_info_compute_flow> performs the actual
1963 dependence analysis.  The other functions are used to construct
1964 the input for this function or to read off the output.
1965
1966 The input is collected in an C<isl_access_info>, which can
1967 be created through a call to C<isl_access_info_alloc>.
1968 The arguments to this functions are the sink access relation
1969 C<sink>, a token C<sink_user> used to identify the sink
1970 access to the user, a callback function for specifying the
1971 relative order of source and sink accesses, and the number
1972 of source access relations that will be added.
1973 The callback function has type C<int (*)(void *first, void *second)>.
1974 The function is called with two user supplied tokens identifying
1975 either a source or the sink and it should return the shared nesting
1976 level and the relative order of the two accesses.
1977 In particular, let I<n> be the number of loops shared by
1978 the two accesses.  If C<first> precedes C<second> textually,
1979 then the function should return I<2 * n + 1>; otherwise,
1980 it should return I<2 * n>.
1981 The sources can be added to the C<isl_access_info> by performing
1982 (at most) C<max_source> calls to C<isl_access_info_add_source>.
1983 C<must> indicates whether the source is a I<must> access
1984 or a I<may> access.  Note that a multi-valued access relation
1985 should only be marked I<must> if every iteration in the domain
1986 of the relation accesses I<all> elements in its image.
1987 The C<source_user> token is again used to identify
1988 the source access.  The range of the source access relation
1989 C<source> should have the same dimension as the range
1990 of the sink access relation.
1991
1992 The result of the dependence analysis is collected in an
1993 C<isl_flow>.  There may be elements in the domain of
1994 the sink access for which no preceding source access could be
1995 found or for which all preceding sources are I<may> accesses.
1996 The sets of these elements can be obtained through
1997 calls to C<isl_flow_get_no_source>, the first with C<must> set
1998 and the second with C<must> unset.
1999 In the case of standard flow dependence analysis,
2000 with the sink a read and the sources I<must> writes,
2001 the first set corresponds to the reads from uninitialized
2002 array elements and the second set is empty.
2003 The actual flow dependences can be extracted using
2004 C<isl_flow_foreach>.  This function will call the user-specified
2005 callback function C<fn> for each B<non-empty> dependence between
2006 a source and the sink.  The callback function is called
2007 with four arguments, the actual flow dependence relation
2008 mapping source iterations to sink iterations, a boolean that
2009 indicates whether it is a I<must> or I<may> dependence, a token
2010 identifying the source and an additional C<void *> with value
2011 equal to the third argument of the C<isl_flow_foreach> call.
2012 A dependence is marked I<must> if it originates from a I<must>
2013 source and if it is not followed by any I<may> sources.
2014
2015 After finishing with an C<isl_flow>, the user should call
2016 C<isl_flow_free> to free all associated memory.
2017
2018 =head2 Parametric Vertex Enumeration
2019
2020 The parametric vertex enumeration described in this section
2021 is mainly intended to be used internally and by the C<barvinok>
2022 library.
2023
2024         #include <isl_vertices.h>
2025         __isl_give isl_vertices *isl_basic_set_compute_vertices(
2026                 __isl_keep isl_basic_set *bset);
2027
2028 The function C<isl_basic_set_compute_vertices> performs the
2029 actual computation of the parametric vertices and the chamber
2030 decomposition and store the result in an C<isl_vertices> object.
2031 This information can be queried by either iterating over all
2032 the vertices or iterating over all the chambers or cells
2033 and then iterating over all vertices that are active on the chamber.
2034
2035         int isl_vertices_foreach_vertex(
2036                 __isl_keep isl_vertices *vertices,
2037                 int (*fn)(__isl_take isl_vertex *vertex, void *user),
2038                 void *user);
2039
2040         int isl_vertices_foreach_cell(
2041                 __isl_keep isl_vertices *vertices,
2042                 int (*fn)(__isl_take isl_cell *cell, void *user),
2043                 void *user);
2044         int isl_cell_foreach_vertex(__isl_keep isl_cell *cell,
2045                 int (*fn)(__isl_take isl_vertex *vertex, void *user),
2046                 void *user);
2047
2048 Other operations that can be performed on an C<isl_vertices> object are
2049 the following.
2050
2051         isl_ctx *isl_vertices_get_ctx(
2052                 __isl_keep isl_vertices *vertices);
2053         int isl_vertices_get_n_vertices(
2054                 __isl_keep isl_vertices *vertices);
2055         void isl_vertices_free(__isl_take isl_vertices *vertices);
2056
2057 Vertices can be inspected and destroyed using the following functions.
2058
2059         isl_ctx *isl_vertex_get_ctx(__isl_keep isl_vertex *vertex);
2060         int isl_vertex_get_id(__isl_keep isl_vertex *vertex);
2061         __isl_give isl_basic_set *isl_vertex_get_domain(
2062                 __isl_keep isl_vertex *vertex);
2063         __isl_give isl_basic_set *isl_vertex_get_expr(
2064                 __isl_keep isl_vertex *vertex);
2065         void isl_vertex_free(__isl_take isl_vertex *vertex);
2066
2067 C<isl_vertex_get_expr> returns a singleton parametric set describing
2068 the vertex, while C<isl_vertex_get_domain> returns the activity domain
2069 of the vertex.
2070 Note that C<isl_vertex_get_domain> and C<isl_vertex_get_expr> return
2071 B<rational> basic sets, so they should mainly be used for inspection
2072 and should not be mixed with integer sets.
2073
2074 Chambers can be inspected and destroyed using the following functions.
2075
2076         isl_ctx *isl_cell_get_ctx(__isl_keep isl_cell *cell);
2077         __isl_give isl_basic_set *isl_cell_get_domain(
2078                 __isl_keep isl_cell *cell);
2079         void isl_cell_free(__isl_take isl_cell *cell);
2080
2081 =head1 Applications
2082
2083 Although C<isl> is mainly meant to be used as a library,
2084 it also contains some basic applications that use some
2085 of the functionality of C<isl>.
2086 The input may be specified in either the L<isl format>
2087 or the L<PolyLib format>.
2088
2089 =head2 C<isl_polyhedron_sample>
2090
2091 C<isl_polyhedron_sample> takes a polyhedron as input and prints
2092 an integer element of the polyhedron, if there is any.
2093 The first column in the output is the denominator and is always
2094 equal to 1.  If the polyhedron contains no integer points,
2095 then a vector of length zero is printed.
2096
2097 =head2 C<isl_pip>
2098
2099 C<isl_pip> takes the same input as the C<example> program
2100 from the C<piplib> distribution, i.e., a set of constraints
2101 on the parameters, a line containing only -1 and finally a set
2102 of constraints on a parametric polyhedron.
2103 The coefficients of the parameters appear in the last columns
2104 (but before the final constant column).
2105 The output is the lexicographic minimum of the parametric polyhedron.
2106 As C<isl> currently does not have its own output format, the output
2107 is just a dump of the internal state.
2108
2109 =head2 C<isl_polyhedron_minimize>
2110
2111 C<isl_polyhedron_minimize> computes the minimum of some linear
2112 or affine objective function over the integer points in a polyhedron.
2113 If an affine objective function
2114 is given, then the constant should appear in the last column.
2115
2116 =head2 C<isl_polytope_scan>
2117
2118 Given a polytope, C<isl_polytope_scan> prints
2119 all integer points in the polytope.
2120
2121 =head1 C<isl-polylib>
2122
2123 The C<isl-polylib> library provides the following functions for converting
2124 between C<isl> objects and C<PolyLib> objects.
2125 The library is distributed separately for licensing reasons.
2126
2127         #include <isl_set_polylib.h>
2128         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_new_from_polylib(
2129                 Polyhedron *P, __isl_take isl_dim *dim);
2130         Polyhedron *isl_basic_set_to_polylib(
2131                 __isl_keep isl_basic_set *bset);
2132         __isl_give isl_set *isl_set_new_from_polylib(Polyhedron *D,
2133                 __isl_take isl_dim *dim);
2134         Polyhedron *isl_set_to_polylib(__isl_keep isl_set *set);
2135
2136         #include <isl_map_polylib.h>
2137         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_new_from_polylib(
2138                 Polyhedron *P, __isl_take isl_dim *dim);
2139         __isl_give isl_map *isl_map_new_from_polylib(Polyhedron *D,
2140                 __isl_take isl_dim *dim);
2141         Polyhedron *isl_basic_map_to_polylib(
2142                 __isl_keep isl_basic_map *bmap);
2143         Polyhedron *isl_map_to_polylib(__isl_keep isl_map *map);