isl_map.c

   1 #include <string.h>
   2 #include <strings.h>
   3 #include "isl_ctx.h"
   4 #include "isl_blk.h"
   5 #include "isl_seq.h"
   6 #include "isl_set.h"
   7 #include "isl_map.h"
   8 #include "isl_map_private.h"
   9 #include "isl_map_piplib.h"
  10 #include "isl_sample.h"
  11 #include "isl_vec.h"
  12
  13 static struct isl_basic_map *basic_map_init(struct isl_ctx *ctx,
  14                 struct isl_basic_map *bmap,
  15                 unsigned nparam, unsigned n_in, unsigned n_out, unsigned extra,
  16                 unsigned n_eq, unsigned n_ineq)
  17 {
  18         int i;
  19         size_t row_size = 1 + nparam + n_in + n_out + extra;
  20
  21         bmap->block = isl_blk_alloc(ctx, (n_eq + n_ineq) * row_size);
  22         if (isl_blk_is_error(bmap->block)) {
  23                 free(bmap);
  24                 return NULL;
  25         }
  26
  27         bmap->eq = isl_alloc_array(ctx, isl_int *, n_eq + n_ineq);
  28         if (!bmap->eq) {
  29                 isl_blk_free(ctx, bmap->block);
  30                 free(bmap);
  31                 return NULL;
  32         }
  33
  34         if (extra == 0) {
  35                 bmap->block2 = isl_blk_empty();
  36                 bmap->div = NULL;
  37         } else {
  38                 bmap->block2 = isl_blk_alloc(ctx, extra * (1 + row_size));
  39                 if (isl_blk_is_error(bmap->block2)) {
  40                         free(bmap->eq);
  41                         isl_blk_free(ctx, bmap->block);
  42                         free(bmap);
  43                         return NULL;
  44                 }
  45
  46                 bmap->div = isl_alloc_array(ctx, isl_int *, extra);
  47                 if (!bmap->div) {
  48                         isl_blk_free(ctx, bmap->block2);
  49                         free(bmap->eq);
  50                         isl_blk_free(ctx, bmap->block);
  51                         free(bmap);
  52                         return NULL;
  53                 }
  54         }
  55
  56         for (i = 0; i < n_eq + n_ineq; ++i)
  57                 bmap->eq[i] = bmap->block.data + i * row_size;
  58
  59         for (i = 0; i < extra; ++i)
  60                 bmap->div[i] = bmap->block2.data + i * (1 + row_size);
  61
  62         bmap->ref = 1;
  63         bmap->flags = 0;
  64         bmap->c_size = n_eq + n_ineq;
  65         bmap->ineq = bmap->eq + n_eq;
  66         bmap->nparam = nparam;
  67         bmap->n_in = n_in;
  68         bmap->n_out = n_out;
  69         bmap->extra = extra;
  70         bmap->n_eq = 0;
  71         bmap->n_ineq = 0;
  72         bmap->n_div = 0;
  73         bmap->sample = NULL;
  74
  75         return bmap;
  76 }
  77
  78 struct isl_basic_set *isl_basic_set_alloc(struct isl_ctx *ctx,
  79                 unsigned nparam, unsigned dim, unsigned extra,
  80                 unsigned n_eq, unsigned n_ineq)
  81 {
  82         struct isl_basic_map *bmap;
  83         bmap = isl_basic_map_alloc(ctx, nparam, 0, dim, extra, n_eq, n_ineq);
  84         return (struct isl_basic_set *)bmap;
  85 }
  86
  87 struct isl_basic_map *isl_basic_map_alloc(struct isl_ctx *ctx,
  88                 unsigned nparam, unsigned in, unsigned out, unsigned extra,
  89                 unsigned n_eq, unsigned n_ineq)
  90 {
  91         struct isl_basic_map *bmap;
  92
  93         bmap = isl_alloc_type(ctx, struct isl_basic_map);
  94         if (!bmap)
  95                 return NULL;
  96
  97         return basic_map_init(ctx, bmap,
  98                                nparam, in, out, extra, n_eq, n_ineq);
  99 }
 100
 101 static void dup_constraints(struct isl_ctx *ctx,
 102                 struct isl_basic_map *dst, struct isl_basic_map *src)
 103 {
 104         int i;
 105         unsigned total = src->nparam + src->n_in + src->n_out + src->n_div;
 106
 107         for (i = 0; i < src->n_eq; ++i) {
 108                 int j = isl_basic_map_alloc_equality(ctx, dst);
 109                 isl_seq_cpy(dst->eq[j], src->eq[i], 1+total);
 110         }
 111
 112         for (i = 0; i < src->n_ineq; ++i) {
 113                 int j = isl_basic_map_alloc_inequality(ctx, dst);
 114                 isl_seq_cpy(dst->ineq[j], src->ineq[i], 1+total);
 115         }
 116
 117         for (i = 0; i < src->n_div; ++i) {
 118                 int j = isl_basic_map_alloc_div(ctx, dst);
 119                 isl_seq_cpy(dst->div[j], src->div[i], 1+1+total);
 120         }
 121         F_SET(dst, ISL_BASIC_SET_FINAL);
 122 }
 123
 124 struct isl_basic_map *isl_basic_map_dup(struct isl_ctx *ctx,
 125                                         struct isl_basic_map *bmap)
 126 {
 127         struct isl_basic_map *dup;
 128
 129         dup = isl_basic_map_alloc(ctx, bmap->nparam,
 130                         bmap->n_in, bmap->n_out,
 131                         bmap->n_div, bmap->n_eq, bmap->n_ineq);
 132         if (!dup)
 133                 return NULL;
 134         dup_constraints(ctx, dup, bmap);
 135         dup->sample = isl_vec_copy(ctx, bmap->sample);
 136         return dup;
 137 }
 138
 139 struct isl_basic_set *isl_basic_set_dup(struct isl_ctx *ctx,
 140                                         struct isl_basic_set *bset)
 141 {
 142         struct isl_basic_map *dup;
 143
 144         dup = isl_basic_map_dup(ctx, (struct isl_basic_map *)bset);
 145         return (struct isl_basic_set *)dup;
 146 }
 147
 148 struct isl_basic_set *isl_basic_set_copy(struct isl_ctx *ctx,
 149                                         struct isl_basic_set *bset)
 150 {
 151         if (!bset)
 152                 return NULL;
 153
 154         if (F_ISSET(bset, ISL_BASIC_SET_FINAL)) {
 155                 bset->ref++;
 156                 return bset;
 157         }
 158         return isl_basic_set_dup(ctx, bset);
 159 }
 160
 161 struct isl_set *isl_set_copy(struct isl_ctx *ctx, struct isl_set *set)
 162 {
 163         if (!set)
 164                 return NULL;
 165
 166         set->ref++;
 167         return set;
 168 }
 169
 170 struct isl_basic_map *isl_basic_map_copy(struct isl_ctx *ctx,
 171                                         struct isl_basic_map *bmap)
 172 {
 173         if (!bmap)
 174                 return NULL;
 175
 176         if (F_ISSET(bmap, ISL_BASIC_SET_FINAL)) {
 177                 bmap->ref++;
 178                 return bmap;
 179         }
 180         return isl_basic_map_dup(ctx, bmap);
 181 }
 182
 183 struct isl_map *isl_map_copy(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map)
 184 {
 185         if (!map)
 186                 return NULL;
 187
 188         map->ref++;
 189         return map;
 190 }
 191
 192 void isl_basic_map_free(struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_map *bmap)
 193 {
 194         if (!bmap)
 195                 return;
 196
 197         if (--bmap->ref > 0)
 198                 return;
 199
 200         free(bmap->div);
 201         isl_blk_free(ctx, bmap->block2);
 202         free(bmap->eq);
 203         isl_blk_free(ctx, bmap->block);
 204         isl_vec_free(ctx, bmap->sample);
 205         free(bmap);
 206 }
 207
 208 void isl_basic_set_free(struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_set *bset)
 209 {
 210         isl_basic_map_free(ctx, (struct isl_basic_map *)bset);
 211 }
 212
 213 int isl_basic_map_alloc_equality(struct isl_ctx *ctx,
 214                 struct isl_basic_map *bmap)
 215 {
 216         if (!bmap)
 217                 return -1;
 218         isl_assert(ctx, bmap->n_eq + bmap->n_ineq < bmap->c_size, return -1);
 219         isl_assert(ctx, bmap->eq + bmap->n_eq <= bmap->ineq, return -1);
 220         if (bmap->eq + bmap->n_eq == bmap->ineq) {
 221                 isl_int *t;
 222                 int j = isl_basic_map_alloc_inequality(ctx, bmap);
 223                 if (j < 0)
 224                         return -1;
 225                 t = bmap->ineq[0];
 226                 bmap->ineq[0] = bmap->ineq[j];
 227                 bmap->ineq[j] = t;
 228                 bmap->n_ineq--;
 229                 bmap->ineq++;
 230         }
 231         return bmap->n_eq++;
 232 }
 233
 234 int isl_basic_set_alloc_equality(struct isl_ctx *ctx,
 235                 struct isl_basic_set *bset)
 236 {
 237         return isl_basic_map_alloc_equality(ctx, (struct isl_basic_map *)bset);
 238 }
 239
 240 int isl_basic_map_free_equality(struct isl_ctx *ctx,
 241                 struct isl_basic_map *bmap, unsigned n)
 242 {
 243         isl_assert(ctx, n <= bmap->n_eq, return -1);
 244         bmap->n_eq -= n;
 245         return 0;
 246 }
 247
 248 int isl_basic_map_drop_equality(struct isl_ctx *ctx,
 249                 struct isl_basic_map *bmap, unsigned pos)
 250 {
 251         isl_int *t;
 252         isl_assert(ctx, pos < bmap->n_eq, return -1);
 253
 254         if (pos != bmap->n_eq - 1) {
 255                 t = bmap->eq[pos];
 256                 bmap->eq[pos] = bmap->eq[bmap->n_eq - 1];
 257                 bmap->eq[bmap->n_eq - 1] = t;
 258         }
 259         bmap->n_eq--;
 260         return 0;
 261 }
 262
 263 void isl_basic_map_inequality_to_equality(struct isl_ctx *ctx,
 264                 struct isl_basic_map *bmap, unsigned pos)
 265 {
 266         isl_int *t;
 267
 268         t = bmap->ineq[pos];
 269         bmap->ineq[pos] = bmap->ineq[0];
 270         bmap->ineq[0] = bmap->eq[bmap->n_eq];
 271         bmap->eq[bmap->n_eq] = t;
 272         bmap->n_eq++;
 273         bmap->n_ineq--;
 274         bmap->ineq++;
 275 }
 276
 277 int isl_basic_map_alloc_inequality(struct isl_ctx *ctx,
 278                 struct isl_basic_map *bmap)
 279 {
 280         isl_assert(ctx, (bmap->ineq - bmap->eq) + bmap->n_ineq < bmap->c_size,
 281                         return -1);
 282         F_CLR(bmap, ISL_BASIC_MAP_NO_IMPLICIT);
 283         return bmap->n_ineq++;
 284 }
 285
 286 int isl_basic_set_alloc_inequality(struct isl_ctx *ctx,
 287                 struct isl_basic_set *bset)
 288 {
 289         return isl_basic_map_alloc_inequality(ctx, (struct isl_basic_map *)bset);
 290 }
 291
 292 int isl_basic_map_free_inequality(struct isl_ctx *ctx,
 293                 struct isl_basic_map *bmap, unsigned n)
 294 {
 295         isl_assert(ctx, n <= bmap->n_ineq, return -1);
 296         bmap->n_ineq -= n;
 297         return 0;
 298 }
 299
 300 int isl_basic_map_drop_inequality(struct isl_ctx *ctx,
 301                 struct isl_basic_map *bmap, unsigned pos)
 302 {
 303         isl_int *t;
 304         isl_assert(ctx, pos < bmap->n_ineq, return -1);
 305
 306         if (pos != bmap->n_ineq - 1) {
 307                 t = bmap->ineq[pos];
 308                 bmap->ineq[pos] = bmap->ineq[bmap->n_ineq - 1];
 309                 bmap->ineq[bmap->n_ineq - 1] = t;
 310         }
 311         bmap->n_ineq--;
 312         return 0;
 313 }
 314
 315 int isl_basic_map_alloc_div(struct isl_ctx *ctx,
 316                 struct isl_basic_map *bmap)
 317 {
 318         isl_assert(ctx, bmap->n_div < bmap->extra, return -1);
 319         return bmap->n_div++;
 320 }
 321
 322 int isl_basic_map_free_div(struct isl_ctx *ctx,
 323                 struct isl_basic_map *bmap, unsigned n)
 324 {
 325         isl_assert(ctx, n <= bmap->n_div, return -1);
 326         bmap->n_div -= n;
 327         return 0;
 328 }
 329
 330 /* Copy constraint from src to dst, putting the vars of src at offset
 331  * dim_off in dst and the divs of src at offset div_off in dst.
 332  * If both sets are actually map, then dim_off applies to the input
 333  * variables.
 334  */
 335 static void copy_constraint(struct isl_basic_map *dst_map, isl_int *dst,
 336                             struct isl_basic_map *src_map, isl_int *src,
 337                             unsigned in_off, unsigned out_off, unsigned div_off)
 338 {
 339         isl_int_set(dst[0], src[0]);
 340         isl_seq_cpy(dst+1, src+1, isl_min(dst_map->nparam, src_map->nparam));
 341         if (dst_map->nparam > src_map->nparam)
 342                 isl_seq_clr(dst+1+src_map->nparam,
 343                                 dst_map->nparam - src_map->nparam);
 344         isl_seq_clr(dst+1+dst_map->nparam, in_off);
 345         isl_seq_cpy(dst+1+dst_map->nparam+in_off,
 346                     src+1+src_map->nparam,
 347                     isl_min(dst_map->n_in-in_off, src_map->n_in));
 348         if (dst_map->n_in-in_off > src_map->n_in)
 349                 isl_seq_clr(dst+1+dst_map->nparam+in_off+src_map->n_in,
 350                                 dst_map->n_in - in_off - src_map->n_in);
 351         isl_seq_clr(dst+1+dst_map->nparam+dst_map->n_in, out_off);
 352         isl_seq_cpy(dst+1+dst_map->nparam+dst_map->n_in+out_off,
 353                     src+1+src_map->nparam+src_map->n_in,
 354                     isl_min(dst_map->n_out-out_off, src_map->n_out));
 355         if (dst_map->n_out-out_off > src_map->n_out)
 356                 isl_seq_clr(dst+1+dst_map->nparam+dst_map->n_in+out_off+src_map->n_out,
 357                                 dst_map->n_out - out_off - src_map->n_out);
 358         isl_seq_clr(dst+1+dst_map->nparam+dst_map->n_in+dst_map->n_out, div_off);
 359         isl_seq_cpy(dst+1+dst_map->nparam+dst_map->n_in+dst_map->n_out+div_off,
 360                     src+1+src_map->nparam+src_map->n_in+src_map->n_out,
 361                     isl_min(dst_map->extra-div_off, src_map->extra));
 362         if (dst_map->extra-div_off > src_map->extra)
 363                 isl_seq_clr(dst+1+dst_map->nparam+dst_map->n_in+dst_map->n_out+
 364                                 div_off+src_map->extra,
 365                                 dst_map->extra - div_off - src_map->extra);
 366 }
 367
 368 static void copy_div(struct isl_basic_map *dst_map, isl_int *dst,
 369                      struct isl_basic_map *src_map, isl_int *src,
 370                      unsigned in_off, unsigned out_off, unsigned div_off)
 371 {
 372         isl_int_set(dst[0], src[0]);
 373         copy_constraint(dst_map, dst+1, src_map, src+1, in_off, out_off, div_off);
 374 }
 375
 376 static struct isl_basic_map *add_constraints(struct isl_ctx *ctx,
 377                 struct isl_basic_map *bmap1,
 378                 struct isl_basic_map *bmap2, unsigned i_pos, unsigned o_pos)
 379 {
 380         int i;
 381         unsigned div_off = bmap1->n_div;
 382
 383         for (i = 0; i < bmap2->n_eq; ++i) {
 384                 int i1 = isl_basic_map_alloc_equality(ctx, bmap1);
 385                 if (i1 < 0)
 386                         goto error;
 387                 copy_constraint(bmap1, bmap1->eq[i1], bmap2, bmap2->eq[i],
 388                                 i_pos, o_pos, div_off);
 389         }
 390
 391         for (i = 0; i < bmap2->n_ineq; ++i) {
 392                 int i1 = isl_basic_map_alloc_inequality(ctx, bmap1);
 393                 if (i1 < 0)
 394                         goto error;
 395                 copy_constraint(bmap1, bmap1->ineq[i1], bmap2, bmap2->ineq[i],
 396                                 i_pos, o_pos, div_off);
 397         }
 398
 399         for (i = 0; i < bmap2->n_div; ++i) {
 400                 int i1 = isl_basic_map_alloc_div(ctx, bmap1);
 401                 if (i1 < 0)
 402                         goto error;
 403                 copy_div(bmap1, bmap1->div[i1], bmap2, bmap2->div[i],
 404                          i_pos, o_pos, div_off);
 405         }
 406
 407         isl_basic_map_free(ctx, bmap2);
 408
 409         return bmap1;
 410
 411 error:
 412         isl_basic_map_free(ctx, bmap1);
 413         isl_basic_map_free(ctx, bmap2);
 414         return NULL;
 415 }
 416
 417 struct isl_basic_map *isl_basic_map_extend(struct isl_ctx *ctx,
 418                 struct isl_basic_map *base,
 419                 unsigned nparam, unsigned n_in, unsigned n_out, unsigned extra,
 420                 unsigned n_eq, unsigned n_ineq)
 421 {
 422         struct isl_basic_map *ext;
 423         int dims_ok;
 424
 425         base = isl_basic_map_cow(ctx, base);
 426         if (!base)
 427                 goto error;
 428
 429         dims_ok = base && base->nparam == nparam &&
 430                   base->n_in == n_in && base->n_out == n_out &&
 431                   base->extra >= base->n_div + extra;
 432
 433         if (dims_ok && n_eq == 0 && n_ineq == 0)
 434                 return base;
 435
 436         if (base) {
 437                 isl_assert(ctx, base->nparam <= nparam, goto error);
 438                 isl_assert(ctx, base->n_in <= n_in, goto error);
 439                 isl_assert(ctx, base->n_out <= n_out, goto error);
 440                 extra += base->extra;
 441                 n_eq += base->n_eq;
 442                 n_ineq += base->n_ineq;
 443         }
 444
 445         ext = isl_basic_map_alloc(ctx, nparam, n_in, n_out,
 446                                         extra, n_eq, n_ineq);
 447         if (!base)
 448                 return ext;
 449         if (!ext)
 450                 goto error;
 451
 452         ext = add_constraints(ctx, ext, base, 0, 0);
 453
 454         return ext;
 455
 456 error:
 457         isl_basic_map_free(ctx, base);
 458         return NULL;
 459 }
 460
 461 struct isl_basic_set *isl_basic_set_extend(struct isl_ctx *ctx,
 462                 struct isl_basic_set *base,
 463                 unsigned nparam, unsigned dim, unsigned extra,
 464                 unsigned n_eq, unsigned n_ineq)
 465 {
 466         return (struct isl_basic_set *)
 467                 isl_basic_map_extend(ctx, (struct isl_basic_map *)base,
 468                                         nparam, 0, dim, extra, n_eq, n_ineq);
 469 }
 470
 471 struct isl_basic_set *isl_basic_set_cow(struct isl_ctx *ctx,
 472                 struct isl_basic_set *bset)
 473 {
 474         return (struct isl_basic_set *)
 475                 isl_basic_map_cow(ctx, (struct isl_basic_map *)bset);
 476 }
 477
 478 struct isl_basic_map *isl_basic_map_cow(struct isl_ctx *ctx,
 479                 struct isl_basic_map *bmap)
 480 {
 481         if (!bmap)
 482                 return NULL;
 483
 484         if (bmap->ref > 1) {
 485                 bmap->ref--;
 486                 bmap = isl_basic_map_dup(ctx, bmap);
 487         }
 488         F_CLR(bmap, ISL_BASIC_SET_FINAL);
 489         return bmap;
 490 }
 491
 492 static struct isl_set *isl_set_cow(struct isl_ctx *ctx, struct isl_set *set)
 493 {
 494         if (!set)
 495                 return NULL;
 496
 497         if (set->ref == 1)
 498                 return set;
 499         set->ref--;
 500         return isl_set_dup(ctx, set);
 501 }
 502
 503 struct isl_map *isl_map_cow(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map)
 504 {
 505         if (!map)
 506                 return NULL;
 507
 508         if (map->ref == 1)
 509                 return map;
 510         map->ref--;
 511         return isl_map_dup(ctx, map);
 512 }
 513
 514 static void swap_vars(struct isl_blk blk, isl_int *a,
 515                         unsigned a_len, unsigned b_len)
 516 {
 517         isl_seq_cpy(blk.data, a+a_len, b_len);
 518         isl_seq_cpy(blk.data+b_len, a, a_len);
 519         isl_seq_cpy(a, blk.data, b_len+a_len);
 520 }
 521
 522 struct isl_basic_set *isl_basic_set_swap_vars(struct isl_ctx *ctx,
 523                 struct isl_basic_set *bset, unsigned n)
 524 {
 525         int i;
 526         struct isl_blk blk;
 527
 528         if (!bset)
 529                 goto error;
 530
 531         isl_assert(ctx, n <= bset->dim, goto error);
 532
 533         if (n == bset->dim)
 534                 return bset;
 535
 536         bset = isl_basic_set_cow(ctx, bset);
 537         if (!bset)
 538                 return NULL;
 539
 540         blk = isl_blk_alloc(ctx, bset->dim);
 541         if (isl_blk_is_error(blk))
 542                 goto error;
 543
 544         for (i = 0; i < bset->n_eq; ++i)
 545                 swap_vars(blk,
 546                           bset->eq[i]+1+bset->nparam, n, bset->dim - n);
 547
 548         for (i = 0; i < bset->n_ineq; ++i)
 549                 swap_vars(blk,
 550                           bset->ineq[i]+1+bset->nparam, n, bset->dim - n);
 551
 552         for (i = 0; i < bset->n_div; ++i)
 553                 swap_vars(blk,
 554                           bset->div[i]+1+1+bset->nparam, n, bset->dim - n);
 555
 556         isl_blk_free(ctx, blk);
 557
 558         return bset;
 559
 560 error:
 561         isl_basic_set_free(ctx, bset);
 562         return NULL;
 563 }
 564
 565 struct isl_set *isl_set_swap_vars(struct isl_ctx *ctx,
 566                 struct isl_set *set, unsigned n)
 567 {
 568         int i;
 569         set = isl_set_cow(ctx, set);
 570         if (!set)
 571                 return NULL;
 572
 573         for (i = 0; i < set->n; ++i) {
 574                 set->p[i] = isl_basic_set_swap_vars(ctx, set->p[i], n);
 575                 if (!set->p[i]) {
 576                         isl_set_free(ctx, set);
 577                         return NULL;
 578                 }
 579         }
 580         return set;
 581 }
 582
 583 static void constraint_drop_vars(isl_int *c, unsigned n, unsigned rem)
 584 {
 585         isl_seq_cpy(c, c + n, rem);
 586         isl_seq_clr(c + rem, n);
 587 }
 588
 589 struct isl_basic_set *isl_basic_set_drop_vars(struct isl_ctx *ctx,
 590                 struct isl_basic_set *bset, unsigned first, unsigned n)
 591 {
 592         int i;
 593
 594         if (!bset)
 595                 goto error;
 596
 597         isl_assert(ctx, first + n <= bset->dim, goto error);
 598
 599         if (n == 0)
 600                 return bset;
 601
 602         bset = isl_basic_set_cow(ctx, bset);
 603         if (!bset)
 604                 return NULL;
 605
 606         for (i = 0; i < bset->n_eq; ++i)
 607                 constraint_drop_vars(bset->eq[i]+1+bset->nparam+first, n,
 608                                      (bset->dim-first-n)+bset->extra);
 609
 610         for (i = 0; i < bset->n_ineq; ++i)
 611                 constraint_drop_vars(bset->ineq[i]+1+bset->nparam+first, n,
 612                                      (bset->dim-first-n)+bset->extra);
 613
 614         for (i = 0; i < bset->n_div; ++i)
 615                 constraint_drop_vars(bset->div[i]+1+1+bset->nparam+first, n,
 616                                      (bset->dim-first-n)+bset->extra);
 617
 618         bset->dim -= n;
 619         bset->extra += n;
 620
 621         return isl_basic_set_finalize(ctx, bset);
 622 error:
 623         isl_basic_set_free(ctx, bset);
 624         return NULL;
 625 }
 626
 627 /*
 628  * We don't cow, as the div is assumed to be redundant.
 629  */
 630 static struct isl_basic_map *isl_basic_map_drop_div(struct isl_ctx *ctx,
 631                 struct isl_basic_map *bmap, unsigned div)
 632 {
 633         int i;
 634         unsigned pos;
 635
 636         if (!bmap)
 637                 goto error;
 638
 639         pos = 1 + bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + div;
 640
 641         isl_assert(ctx, div < bmap->n_div, goto error);
 642
 643         for (i = 0; i < bmap->n_eq; ++i)
 644                 constraint_drop_vars(bmap->eq[i]+pos, 1, bmap->extra-div-1);
 645
 646         for (i = 0; i < bmap->n_ineq; ++i) {
 647                 if (!isl_int_is_zero(bmap->ineq[i][pos])) {
 648                         isl_basic_map_drop_inequality(ctx, bmap, i);
 649                         --i;
 650                         continue;
 651                 }
 652                 constraint_drop_vars(bmap->ineq[i]+pos, 1, bmap->extra-div-1);
 653         }
 654
 655         for (i = 0; i < bmap->n_div; ++i)
 656                 constraint_drop_vars(bmap->div[i]+1+pos, 1, bmap->extra-div-1);
 657
 658         if (div != bmap->n_div - 1) {
 659                 int j;
 660                 isl_int *t = bmap->div[div];
 661
 662                 for (j = div; j < bmap->n_div - 1; ++j)
 663                         bmap->div[j] = bmap->div[j+1];
 664
 665                 bmap->div[bmap->n_div - 1] = t;
 666         }
 667         isl_basic_map_free_div(ctx, bmap, 1);
 668
 669         return bmap;
 670 error:
 671         isl_basic_map_free(ctx, bmap);
 672         return NULL;
 673 }
 674
 675 static void eliminate_div(struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_map *bmap,
 676                                 isl_int *eq, unsigned div)
 677 {
 678         int i;
 679         unsigned pos = 1 + bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + div;
 680         unsigned len;
 681         len = 1 + bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + bmap->n_div;
 682
 683         for (i = 0; i < bmap->n_eq; ++i)
 684                 if (bmap->eq[i] != eq)
 685                         isl_seq_elim(bmap->eq[i], eq, pos, len, NULL);
 686
 687         for (i = 0; i < bmap->n_ineq; ++i)
 688                 isl_seq_elim(bmap->ineq[i], eq, pos, len, NULL);
 689
 690         /* We need to be careful about circular definitions,
 691          * so for now we just remove the definitions of other divs that
 692          * depend on this div and (possibly) recompute them later.
 693          */
 694         for (i = 0; i < bmap->n_div; ++i)
 695                 if (!isl_int_is_zero(bmap->div[i][0]) &&
 696                     !isl_int_is_zero(bmap->div[i][1 + pos]))
 697                         isl_seq_clr(bmap->div[i], 1 + len);
 698
 699         isl_basic_map_drop_div(ctx, bmap, div);
 700 }
 701
 702 struct isl_basic_map *isl_basic_map_set_to_empty(
 703                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_map *bmap)
 704 {
 705         int i = 0;
 706         unsigned total;
 707         if (!bmap)
 708                 goto error;
 709         total = bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + bmap->extra;
 710         isl_basic_map_free_div(ctx, bmap, bmap->n_div);
 711         isl_basic_map_free_inequality(ctx, bmap, bmap->n_ineq);
 712         if (bmap->n_eq > 0)
 713                 isl_basic_map_free_equality(ctx, bmap, bmap->n_eq-1);
 714         else {
 715                 isl_basic_map_alloc_equality(ctx, bmap);
 716                 if (i < 0)
 717                         goto error;
 718         }
 719         isl_int_set_si(bmap->eq[i][0], 1);
 720         isl_seq_clr(bmap->eq[i]+1, total);
 721         F_SET(bmap, ISL_BASIC_MAP_EMPTY);
 722         return isl_basic_map_finalize(ctx, bmap);
 723 error:
 724         isl_basic_map_free(ctx, bmap);
 725         return NULL;
 726 }
 727
 728 struct isl_basic_set *isl_basic_set_set_to_empty(
 729                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_set *bset)
 730 {
 731         return (struct isl_basic_set *)
 732                 isl_basic_map_set_to_empty(ctx, (struct isl_basic_map *)bset);
 733 }
 734
 735 static void swap_equality(struct isl_basic_map *bmap, int a, int b)
 736 {
 737         isl_int *t = bmap->eq[a];
 738         bmap->eq[a] = bmap->eq[b];
 739         bmap->eq[b] = t;
 740 }
 741
 742 static void swap_inequality(struct isl_basic_map *bmap, int a, int b)
 743 {
 744         isl_int *t = bmap->ineq[a];
 745         bmap->ineq[a] = bmap->ineq[b];
 746         bmap->ineq[b] = t;
 747 }
 748
 749 static void swap_div(struct isl_basic_map *bmap, int a, int b)
 750 {
 751         int i;
 752         unsigned off = bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out;
 753         isl_int *t = bmap->div[a];
 754         bmap->div[a] = bmap->div[b];
 755         bmap->div[b] = t;
 756
 757         for (i = 0; i < bmap->n_eq; ++i)
 758                 isl_int_swap(bmap->eq[i][1+off+a], bmap->eq[i][1+off+b]);
 759
 760         for (i = 0; i < bmap->n_ineq; ++i)
 761                 isl_int_swap(bmap->ineq[i][1+off+a], bmap->ineq[i][1+off+b]);
 762
 763         for (i = 0; i < bmap->n_div; ++i)
 764                 isl_int_swap(bmap->div[i][1+1+off+a], bmap->div[i][1+1+off+b]);
 765 }
 766
 767 struct isl_basic_map *isl_basic_map_gauss(struct isl_ctx *ctx,
 768         struct isl_basic_map *bmap, int *progress)
 769 {
 770         int k;
 771         int done;
 772         int last_var;
 773         unsigned total_var;
 774         unsigned total;
 775
 776         if (!bmap)
 777                 return NULL;
 778
 779         total_var = bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out;
 780         total = total_var + bmap->n_div;
 781
 782         last_var = total - 1;
 783         for (done = 0; done < bmap->n_eq; ++done) {
 784                 for (; last_var >= 0; --last_var) {
 785                         for (k = done; k < bmap->n_eq; ++k)
 786                                 if (!isl_int_is_zero(bmap->eq[k][1+last_var]))
 787                                         break;
 788                         if (k < bmap->n_eq)
 789                                 break;
 790                 }
 791                 if (last_var < 0)
 792                         break;
 793                 if (k != done)
 794                         swap_equality(bmap, k, done);
 795                 if (isl_int_is_neg(bmap->eq[done][1+last_var]))
 796                         isl_seq_neg(bmap->eq[done], bmap->eq[done], 1+total);
 797
 798                 for (k = 0; k < bmap->n_eq; ++k) {
 799                         if (k == done)
 800                                 continue;
 801                         if (isl_int_is_zero(bmap->eq[k][1+last_var]))
 802                                 continue;
 803                         if (progress)
 804                                 *progress = 1;
 805                         isl_seq_elim(bmap->eq[k], bmap->eq[done],
 806                                         1+last_var, 1+total, NULL);
 807                 }
 808
 809                 for (k = 0; k < bmap->n_ineq; ++k) {
 810                         if (isl_int_is_zero(bmap->ineq[k][1+last_var]))
 811                                 continue;
 812                         if (progress)
 813                                 *progress = 1;
 814                         isl_seq_elim(bmap->ineq[k], bmap->eq[done],
 815                                         1+last_var, 1+total, NULL);
 816                 }
 817
 818                 for (k = 0; k < bmap->n_div; ++k) {
 819                         if (isl_int_is_zero(bmap->div[k][0]))
 820                                 continue;
 821                         if (isl_int_is_zero(bmap->div[k][1+1+last_var]))
 822                                 continue;
 823                         if (progress)
 824                                 *progress = 1;
 825                         isl_seq_elim(bmap->div[k]+1, bmap->eq[done],
 826                                         1+last_var, 1+total, &bmap->div[k][0]);
 827                 }
 828
 829                 if (last_var >= total_var &&
 830                     isl_int_is_zero(bmap->div[last_var - total_var][0])) {
 831                         unsigned div = last_var - total_var;
 832                         isl_seq_neg(bmap->div[div]+1, bmap->eq[done], 1+total);
 833                         isl_int_set_si(bmap->div[div][1+1+last_var], 0);
 834                         isl_int_set(bmap->div[div][0],
 835                                     bmap->eq[done][1+last_var]);
 836                 }
 837         }
 838         if (done == bmap->n_eq)
 839                 return bmap;
 840         for (k = done; k < bmap->n_eq; ++k) {
 841                 if (isl_int_is_zero(bmap->eq[k][0]))
 842                         continue;
 843                 return isl_basic_map_set_to_empty(ctx, bmap);
 844         }
 845         isl_basic_map_free_equality(ctx, bmap, bmap->n_eq-done);
 846         return bmap;
 847 }
 848
 849 struct isl_basic_set *isl_basic_set_gauss(struct isl_ctx *ctx,
 850         struct isl_basic_set *bset, int *progress)
 851 {
 852         return (struct isl_basic_set*)isl_basic_map_gauss(ctx,
 853                         (struct isl_basic_map *)bset, progress);
 854 }
 855
 856 static unsigned int round_up(unsigned int v)
 857 {
 858         int old_v = v;
 859
 860         while (v) {
 861                 old_v = v;
 862                 v ^= v & -v;
 863         }
 864         return old_v << 1;
 865 }
 866
 867 static int hash_index(int *index, unsigned int size, int bits,
 868                         struct isl_basic_map *bmap, int k)
 869 {
 870         int h;
 871         unsigned total = bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + bmap->n_div;
 872         u_int32_t hash = isl_seq_hash(bmap->ineq[k]+1, total, bits);
 873         for (h = hash; index[h]; h = (h+1) % size)
 874                 if (k != index[h]-1 &&
 875                     isl_seq_eq(bmap->ineq[k]+1,
 876                                bmap->ineq[index[h]-1]+1, total))
 877                         break;
 878         return h;
 879 }
 880
 881 static struct isl_basic_map *remove_duplicate_constraints(
 882         struct isl_ctx *ctx,
 883         struct isl_basic_map *bmap, int *progress)
 884 {
 885         unsigned int size;
 886         int *index;
 887         int k, l, h;
 888         int bits;
 889         unsigned total = bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + bmap->n_div;
 890         isl_int sum;
 891
 892         if (bmap->n_ineq <= 1)
 893                 return bmap;
 894
 895         size = round_up(4 * (bmap->n_ineq+1) / 3 - 1);
 896         bits = ffs(size) - 1;
 897         index = isl_alloc_array(ctx, int, size);
 898         memset(index, 0, size * sizeof(int));
 899         if (!index)
 900                 return bmap;
 901
 902         index[isl_seq_hash(bmap->ineq[0]+1, total, bits)] = 1;
 903         for (k = 1; k < bmap->n_ineq; ++k) {
 904                 h = hash_index(index, size, bits, bmap, k);
 905                 if (!index[h]) {
 906                         index[h] = k+1;
 907                         continue;
 908                 }
 909                 *progress = 1;
 910                 l = index[h] - 1;
 911                 if (isl_int_lt(bmap->ineq[k][0], bmap->ineq[l][0]))
 912                         swap_inequality(bmap, k, l);
 913                 isl_basic_map_drop_inequality(ctx, bmap, k);
 914                 --k;
 915         }
 916         isl_int_init(sum);
 917         for (k = 0; k < bmap->n_ineq-1; ++k) {
 918                 isl_seq_neg(bmap->ineq[k]+1, bmap->ineq[k]+1, total);
 919                 h = hash_index(index, size, bits, bmap, k);
 920                 isl_seq_neg(bmap->ineq[k]+1, bmap->ineq[k]+1, total);
 921                 if (!index[h])
 922                         continue;
 923                 l = index[h] - 1;
 924                 isl_int_add(sum, bmap->ineq[k][0], bmap->ineq[l][0]);
 925                 if (isl_int_is_pos(sum))
 926                         continue;
 927                 if (isl_int_is_zero(sum)) {
 928                         /* We need to break out of the loop after these
 929                          * changes since the contents of the hash
 930                          * will no longer be valid.
 931                          * Plus, we probably we want to regauss first.
 932                          */
 933                         isl_basic_map_drop_inequality(ctx, bmap, l);
 934                         isl_basic_map_inequality_to_equality(ctx, bmap, k);
 935                 } else
 936                         bmap = isl_basic_map_set_to_empty(ctx, bmap);
 937                 break;
 938         }
 939         isl_int_clear(sum);
 940
 941         free(index);
 942         return bmap;
 943 }
 944
 945 static struct isl_basic_map *remove_duplicate_divs(struct isl_ctx *ctx,
 946         struct isl_basic_map *bmap, int *progress)
 947 {
 948         unsigned int size;
 949         int *index;
 950         int k, l, h;
 951         int bits;
 952         struct isl_blk eq;
 953         unsigned total_var = bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out;
 954         unsigned total = total_var + bmap->n_div;
 955
 956         if (bmap->n_div <= 1)
 957                 return bmap;
 958
 959         for (k = bmap->n_div - 1; k >= 0; --k)
 960                 if (!isl_int_is_zero(bmap->div[k][0]))
 961                         break;
 962         if (k <= 0)
 963                 return bmap;
 964
 965         size = round_up(4 * bmap->n_div / 3 - 1);
 966         bits = ffs(size) - 1;
 967         index = isl_alloc_array(ctx, int, size);
 968         memset(index, 0, size * sizeof(int));
 969         if (!index)
 970                 return bmap;
 971         eq = isl_blk_alloc(ctx, 1+total);
 972         if (isl_blk_is_error(eq))
 973                 goto out;
 974
 975         isl_seq_clr(eq.data, 1+total);
 976         index[isl_seq_hash(bmap->div[k], 2+total, bits)] = k + 1;
 977         for (--k; k >= 0; --k) {
 978                 u_int32_t hash;
 979
 980                 if (isl_int_is_zero(bmap->div[k][0]))
 981                         continue;
 982
 983                 hash = isl_seq_hash(bmap->div[k], 2+total, bits);
 984                 for (h = hash; index[h]; h = (h+1) % size)
 985                         if (isl_seq_eq(bmap->div[k],
 986                                        bmap->div[index[h]-1], 2+total))
 987                                 break;
 988                 if (index[h]) {
 989                         *progress = 1;
 990                         l = index[h] - 1;
 991                         isl_int_set_si(eq.data[1+total_var+k], -1);
 992                         isl_int_set_si(eq.data[1+total_var+l], 1);
 993                         eliminate_div(ctx, bmap, eq.data, l);
 994                         isl_int_set_si(eq.data[1+total_var+k], 0);
 995                         isl_int_set_si(eq.data[1+total_var+l], 0);
 996                 }
 997                 index[h] = k+1;
 998         }
 999
1000         isl_blk_free(ctx, eq);
1001 out:
1002         free(index);
1003         return bmap;
1004 }
1005
1006 static struct isl_basic_map *eliminate_divs(
1007                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_map *bmap,
1008                 int *progress)
1009 {
1010         int d;
1011         int i;
1012         int modified = 0;
1013         unsigned off;
1014
1015         if (!bmap)
1016                 return NULL;
1017
1018         off = 1 + bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out;
1019
1020         for (d = bmap->n_div - 1; d >= 0 ; --d) {
1021                 for (i = 0; i < bmap->n_eq; ++i) {
1022                         if (!isl_int_is_one(bmap->eq[i][off + d]) &&
1023                             !isl_int_is_negone(bmap->eq[i][off + d]))
1024                                 continue;
1025                         modified = 1;
1026                         *progress = 1;
1027                         eliminate_div(ctx, bmap, bmap->eq[i], d);
1028                         isl_basic_map_drop_equality(ctx, bmap, i);
1029                 }
1030         }
1031         if (modified)
1032                 return eliminate_divs(ctx, bmap, progress);
1033         return bmap;
1034 }
1035
1036 static struct isl_basic_map *normalize_constraints(
1037                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_map *bmap)
1038 {
1039         int i;
1040         isl_int gcd;
1041         unsigned total = bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + bmap->n_div;
1042
1043         isl_int_init(gcd);
1044         for (i = bmap->n_eq - 1; i >= 0; --i) {
1045                 isl_seq_gcd(bmap->eq[i]+1, total, &gcd);
1046                 if (isl_int_is_zero(gcd)) {
1047                         if (!isl_int_is_zero(bmap->eq[i][0])) {
1048                                 bmap = isl_basic_map_set_to_empty(ctx, bmap);
1049                                 break;
1050                         }
1051                         isl_basic_map_drop_equality(ctx, bmap, i);
1052                         continue;
1053                 }
1054                 if (isl_int_is_one(gcd))
1055                         continue;
1056                 if (!isl_int_is_divisible_by(bmap->eq[i][0], gcd)) {
1057                         bmap = isl_basic_map_set_to_empty(ctx, bmap);
1058                         break;
1059                 }
1060                 isl_seq_scale_down(bmap->eq[i], bmap->eq[i], gcd, 1+total);
1061         }
1062
1063         for (i = bmap->n_ineq - 1; i >= 0; --i) {
1064                 isl_seq_gcd(bmap->ineq[i]+1, total, &gcd);
1065                 if (isl_int_is_zero(gcd)) {
1066                         if (isl_int_is_neg(bmap->ineq[i][0])) {
1067                                 bmap = isl_basic_map_set_to_empty(ctx, bmap);
1068                                 break;
1069                         }
1070                         isl_basic_map_drop_inequality(ctx, bmap, i);
1071                         continue;
1072                 }
1073                 if (isl_int_is_one(gcd))
1074                         continue;
1075                 isl_int_fdiv_q(bmap->ineq[i][0], bmap->ineq[i][0], gcd);
1076                 isl_seq_scale_down(bmap->ineq[i]+1, bmap->ineq[i]+1, gcd, total);
1077         }
1078         isl_int_clear(gcd);
1079
1080         return bmap;
1081 }
1082
1083 struct isl_basic_map *isl_basic_map_simplify(
1084                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_map *bmap)
1085 {
1086         int progress = 1;
1087         if (!bmap)
1088                 return NULL;
1089         while (progress) {
1090                 progress = 0;
1091                 bmap = normalize_constraints(ctx, bmap);
1092                 bmap = eliminate_divs(ctx, bmap, &progress);
1093                 bmap = isl_basic_map_gauss(ctx, bmap, &progress);
1094                 bmap = remove_duplicate_divs(ctx, bmap, &progress);
1095                 bmap = remove_duplicate_constraints(ctx, bmap, &progress);
1096         }
1097         return bmap;
1098 }
1099
1100 struct isl_basic_set *isl_basic_set_simplify(
1101                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_set *bset)
1102 {
1103         return (struct isl_basic_set *)
1104                 isl_basic_map_simplify(ctx,
1105                         (struct isl_basic_map *)bset);
1106 }
1107
1108 static void dump_term(struct isl_basic_map *bmap,
1109                         isl_int c, int pos, FILE *out)
1110 {
1111         unsigned in = bmap->n_in;
1112         unsigned dim = bmap->n_in + bmap->n_out;
1113         if (!pos)
1114                 isl_int_print(out, c);
1115         else {
1116                 if (!isl_int_is_one(c))
1117                         isl_int_print(out, c);
1118                 if (pos < 1 + bmap->nparam)
1119                         fprintf(out, "p%d", pos - 1);
1120                 else if (pos < 1 + bmap->nparam + in)
1121                         fprintf(out, "i%d", pos - 1 - bmap->nparam);
1122                 else if (pos < 1 + bmap->nparam + dim)
1123                         fprintf(out, "o%d", pos - 1 - bmap->nparam - in);
1124                 else
1125                         fprintf(out, "e%d", pos - 1 - bmap->nparam - dim);
1126         }
1127 }
1128
1129 static void dump_constraint_sign(struct isl_basic_map *bmap, isl_int *c,
1130                                 int sign, FILE *out)
1131 {
1132         int i;
1133         int first;
1134         unsigned len = 1 + bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + bmap->n_div;
1135         isl_int v;
1136
1137         isl_int_init(v);
1138         for (i = 0, first = 1; i < len; ++i) {
1139                 if (isl_int_sgn(c[i]) * sign <= 0)
1140                         continue;
1141                 if (!first)
1142                         fprintf(out, " + ");
1143                 first = 0;
1144                 isl_int_abs(v, c[i]);
1145                 dump_term(bmap, v, i, out);
1146         }
1147         isl_int_clear(v);
1148         if (first)
1149                 fprintf(out, "0");
1150 }
1151
1152 static void dump_constraint(struct isl_basic_map *bmap, isl_int *c,
1153                                 const char *op, FILE *out, int indent)
1154 {
1155         int i;
1156
1157         fprintf(out, "%*s", indent, "");
1158
1159         dump_constraint_sign(bmap, c, 1, out);
1160         fprintf(out, " %s ", op);
1161         dump_constraint_sign(bmap, c, -1, out);
1162
1163         fprintf(out, "\n");
1164
1165         for (i = bmap->n_div; i < bmap->extra; ++i) {
1166                 if (isl_int_is_zero(c[1+bmap->nparam+bmap->n_in+bmap->n_out+i]))
1167                         continue;
1168                 fprintf(out, "%*s", indent, "");
1169                 fprintf(out, "ERROR: unused div coefficient not zero\n");
1170         }
1171 }
1172
1173 static void dump_constraints(struct isl_basic_map *bmap,
1174                                 isl_int **c, unsigned n,
1175                                 const char *op, FILE *out, int indent)
1176 {
1177         int i;
1178
1179         for (i = 0; i < n; ++i)
1180                 dump_constraint(bmap, c[i], op, out, indent);
1181 }
1182
1183 static void dump_affine(struct isl_basic_map *bmap, isl_int *exp, FILE *out)
1184 {
1185         int j;
1186         int first = 1;
1187         unsigned total = bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + bmap->n_div;
1188
1189         for (j = 0; j < 1 + total; ++j) {
1190                 if (isl_int_is_zero(exp[j]))
1191                         continue;
1192                 if (!first && isl_int_is_pos(exp[j]))
1193                         fprintf(out, "+");
1194                 dump_term(bmap, exp[j], j, out);
1195                 first = 0;
1196         }
1197 }
1198
1199 static void dump(struct isl_basic_map *bmap, FILE *out, int indent)
1200 {
1201         int i;
1202
1203         dump_constraints(bmap, bmap->eq, bmap->n_eq, "=", out, indent);
1204         dump_constraints(bmap, bmap->ineq, bmap->n_ineq, ">=", out, indent);
1205
1206         for (i = 0; i < bmap->n_div; ++i) {
1207                 fprintf(out, "%*s", indent, "");
1208                 fprintf(out, "e%d = [(", i);
1209                 dump_affine(bmap, bmap->div[i]+1, out);
1210                 fprintf(out, ")/");
1211                 isl_int_print(out, bmap->div[i][0]);
1212                 fprintf(out, "]\n");
1213         }
1214 }
1215
1216 void isl_basic_set_dump(struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_set *bset,
1217                                 FILE *out, int indent)
1218 {
1219         if (!bset) {
1220                 fprintf(out, "null basic set\n");
1221                 return;
1222         }
1223
1224         fprintf(out, "%*s", indent, "");
1225         fprintf(out, "nparam: %d, dim: %d, extra: %d\n",
1226                         bset->nparam, bset->dim, bset->extra);
1227         dump((struct isl_basic_map *)bset, out, indent);
1228 }
1229
1230 void isl_basic_map_dump(struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_map *bmap,
1231                                 FILE *out, int indent)
1232 {
1233         if (!bmap) {
1234                 fprintf(out, "null basic map\n");
1235                 return;
1236         }
1237
1238         fprintf(out, "%*s", indent, "");
1239         fprintf(out, "ref: %d, nparam: %d, in: %d, out: %d, extra: %d\n",
1240                 bmap->ref,
1241                 bmap->nparam, bmap->n_in, bmap->n_out, bmap->extra);
1242         dump(bmap, out, indent);
1243 }
1244
1245 int isl_inequality_negate(struct isl_ctx *ctx,
1246                 struct isl_basic_map *bmap, unsigned pos)
1247 {
1248         unsigned total = bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + bmap->n_div;
1249         isl_assert(ctx, pos < bmap->n_ineq, return -1);
1250         isl_seq_neg(bmap->ineq[pos], bmap->ineq[pos], 1 + total);
1251         isl_int_sub_ui(bmap->ineq[pos][0], bmap->ineq[pos][0], 1);
1252         return 0;
1253 }
1254
1255 struct isl_set *isl_set_alloc(struct isl_ctx *ctx,
1256                 unsigned nparam, unsigned dim, int n, unsigned flags)
1257 {
1258         struct isl_set *set;
1259
1260         set = isl_alloc(ctx, struct isl_set,
1261                         sizeof(struct isl_set) +
1262                         n * sizeof(struct isl_basic_set *));
1263         if (!set)
1264                 return NULL;
1265
1266         set->ref = 1;
1267         set->size = n;
1268         set->n = 0;
1269         set->nparam = nparam;
1270         set->zero = 0;
1271         set->dim = dim;
1272         set->flags = flags;
1273         return set;
1274 }
1275
1276 struct isl_set *isl_set_dup(struct isl_ctx *ctx, struct isl_set *set)
1277 {
1278         int i;
1279         struct isl_set *dup;
1280
1281         dup = isl_set_alloc(ctx, set->nparam, set->dim, set->n, set->flags);
1282         if (!dup)
1283                 return NULL;
1284         for (i = 0; i < set->n; ++i)
1285                 dup = isl_set_add(ctx, dup,
1286                                   isl_basic_set_dup(ctx, set->p[i]));
1287         return dup;
1288 }
1289
1290 struct isl_set *isl_set_from_basic_set(struct isl_ctx *ctx,
1291                                 struct isl_basic_set *bset)
1292 {
1293         struct isl_set *set;
1294
1295         set = isl_set_alloc(ctx, bset->nparam, bset->dim, 1, ISL_MAP_DISJOINT);
1296         if (!set) {
1297                 isl_basic_set_free(ctx, bset);
1298                 return NULL;
1299         }
1300         return isl_set_add(ctx, set, bset);
1301 }
1302
1303 struct isl_map *isl_map_from_basic_map(struct isl_ctx *ctx,
1304                                 struct isl_basic_map *bmap)
1305 {
1306         struct isl_map *map;
1307
1308         map = isl_map_alloc(ctx, bmap->nparam, bmap->n_in, bmap->n_out, 1,
1309                                 ISL_MAP_DISJOINT);
1310         if (!map) {
1311                 isl_basic_map_free(ctx, bmap);
1312                 return NULL;
1313         }
1314         return isl_map_add(ctx, map, bmap);
1315 }
1316
1317 struct isl_set *isl_set_add(struct isl_ctx *ctx, struct isl_set *set,
1318                                 struct isl_basic_set *bset)
1319 {
1320         if (!bset || !set)
1321                 goto error;
1322         isl_assert(ctx, set->nparam == bset->nparam, goto error);
1323         isl_assert(ctx, set->dim == bset->dim, goto error);
1324         isl_assert(ctx, set->n < set->size, goto error);
1325         set->p[set->n] = bset;
1326         set->n++;
1327         return set;
1328 error:
1329         if (set)
1330                 isl_set_free(ctx, set);
1331         if (bset)
1332                 isl_basic_set_free(ctx, bset);
1333         return NULL;
1334 }
1335
1336 void isl_set_free(struct isl_ctx *ctx, struct isl_set *set)
1337 {
1338         int i;
1339
1340         if (!set)
1341                 return;
1342
1343         if (--set->ref > 0)
1344                 return;
1345
1346         for (i = 0; i < set->n; ++i)
1347                 isl_basic_set_free(ctx, set->p[i]);
1348         free(set);
1349 }
1350
1351 void isl_set_dump(struct isl_ctx *ctx, struct isl_set *set, FILE *out,
1352                   int indent)
1353 {
1354         int i;
1355
1356         if (!set) {
1357                 fprintf(out, "null set\n");
1358                 return;
1359         }
1360
1361         fprintf(out, "%*s", indent, "");
1362         fprintf(out, "ref: %d, n: %d\n", set->ref, set->n);
1363         for (i = 0; i < set->n; ++i) {
1364                 fprintf(out, "%*s", indent, "");
1365                 fprintf(out, "basic set %d:\n", i);
1366                 isl_basic_set_dump(ctx, set->p[i], out, indent+4);
1367         }
1368 }
1369
1370 void isl_map_dump(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map, FILE *out,
1371                   int indent)
1372 {
1373         int i;
1374
1375         if (!map) {
1376                 fprintf(out, "null map\n");
1377                 return;
1378         }
1379
1380         fprintf(out, "%*s", indent, "");
1381         fprintf(out, "ref: %d, n: %d, nparam: %d, in: %d, out: %d\n",
1382                         map->ref, map->n, map->nparam, map->n_in, map->n_out);
1383         for (i = 0; i < map->n; ++i) {
1384                 fprintf(out, "%*s", indent, "");
1385                 fprintf(out, "basic map %d:\n", i);
1386                 isl_basic_map_dump(ctx, map->p[i], out, indent+4);
1387         }
1388 }
1389
1390 struct isl_basic_map *isl_basic_map_intersect_domain(
1391                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_map *bmap,
1392                 struct isl_basic_set *bset)
1393 {
1394         struct isl_basic_map *bmap_domain;
1395
1396         if (!bmap || !bset)
1397                 goto error;
1398
1399         isl_assert(ctx, bset->dim == bmap->n_in, goto error);
1400         isl_assert(ctx, bset->nparam == bmap->nparam, goto error);
1401
1402         bmap = isl_basic_map_extend(ctx, bmap,
1403                         bset->nparam, bmap->n_in, bmap->n_out,
1404                         bset->n_div, bset->n_eq, bset->n_ineq);
1405         if (!bmap)
1406                 goto error;
1407         bmap_domain = isl_basic_map_from_basic_set(ctx, bset,
1408                                                 bset->dim, 0);
1409         bmap = add_constraints(ctx, bmap, bmap_domain, 0, 0);
1410
1411         bmap = isl_basic_map_simplify(ctx, bmap);
1412         return isl_basic_map_finalize(ctx, bmap);
1413 error:
1414         isl_basic_map_free(ctx, bmap);
1415         isl_basic_set_free(ctx, bset);
1416         return NULL;
1417 }
1418
1419 struct isl_basic_map *isl_basic_map_intersect_range(
1420                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_map *bmap,
1421                 struct isl_basic_set *bset)
1422 {
1423         struct isl_basic_map *bmap_range;
1424
1425         if (!bmap || !bset)
1426                 goto error;
1427
1428         isl_assert(ctx, bset->dim == bmap->n_out, goto error);
1429         isl_assert(ctx, bset->nparam == bmap->nparam, goto error);
1430
1431         bmap = isl_basic_map_extend(ctx, bmap,
1432                         bset->nparam, bmap->n_in, bmap->n_out,
1433                         bset->n_div, bset->n_eq, bset->n_ineq);
1434         if (!bmap)
1435                 goto error;
1436         bmap_range = isl_basic_map_from_basic_set(ctx, bset,
1437                                                 0, bset->dim);
1438         bmap = add_constraints(ctx, bmap, bmap_range, 0, 0);
1439
1440         bmap = isl_basic_map_simplify(ctx, bmap);
1441         return isl_basic_map_finalize(ctx, bmap);
1442 error:
1443         isl_basic_map_free(ctx, bmap);
1444         isl_basic_set_free(ctx, bset);
1445         return NULL;
1446 }
1447
1448 struct isl_basic_map *isl_basic_map_intersect(
1449                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_map *bmap1,
1450                 struct isl_basic_map *bmap2)
1451 {
1452         if (!bmap1 || !bmap2)
1453                 goto error;
1454
1455         isl_assert(ctx, bmap1->nparam == bmap2->nparam, goto error);
1456         isl_assert(ctx, bmap1->n_in == bmap2->n_in, goto error);
1457         isl_assert(ctx, bmap1->n_out == bmap2->n_out, goto error);
1458
1459         bmap1 = isl_basic_map_extend(ctx, bmap1,
1460                         bmap1->nparam, bmap1->n_in, bmap1->n_out,
1461                         bmap2->n_div, bmap2->n_eq, bmap2->n_ineq);
1462         if (!bmap1)
1463                 goto error;
1464         bmap1 = add_constraints(ctx, bmap1, bmap2, 0, 0);
1465
1466         bmap1 = isl_basic_map_simplify(ctx, bmap1);
1467         return isl_basic_map_finalize(ctx, bmap1);
1468 error:
1469         isl_basic_map_free(ctx, bmap1);
1470         isl_basic_map_free(ctx, bmap2);
1471         return NULL;
1472 }
1473
1474 struct isl_basic_set *isl_basic_set_intersect(
1475                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_set *bset1,
1476                 struct isl_basic_set *bset2)
1477 {
1478         return (struct isl_basic_set *)
1479                 isl_basic_map_intersect(ctx,
1480                         (struct isl_basic_map *)bset1,
1481                         (struct isl_basic_map *)bset2);
1482 }
1483
1484 struct isl_map *isl_map_intersect(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map1,
1485                 struct isl_map *map2)
1486 {
1487         unsigned flags = 0;
1488         struct isl_map *result;
1489         int i, j;
1490
1491         if (!map1 || !map2)
1492                 goto error;
1493
1494         if (F_ISSET(map1, ISL_MAP_DISJOINT) &&
1495             F_ISSET(map2, ISL_MAP_DISJOINT))
1496                 FL_SET(flags, ISL_MAP_DISJOINT);
1497
1498         result = isl_map_alloc(ctx, map1->nparam, map1->n_in, map1->n_out,
1499                                 map1->n * map2->n, flags);
1500         if (!result)
1501                 goto error;
1502         for (i = 0; i < map1->n; ++i)
1503                 for (j = 0; j < map2->n; ++j) {
1504                         struct isl_basic_map *part;
1505                         part = isl_basic_map_intersect(ctx,
1506                                     isl_basic_map_copy(ctx, map1->p[i]),
1507                                     isl_basic_map_copy(ctx, map2->p[j]));
1508                         if (isl_basic_map_is_empty(ctx, part))
1509                                 isl_basic_map_free(ctx, part);
1510                         else
1511                                 result = isl_map_add(ctx, result, part);
1512                         if (!result)
1513                                 goto error;
1514                 }
1515         isl_map_free(ctx, map1);
1516         isl_map_free(ctx, map2);
1517         return result;
1518 error:
1519         isl_map_free(ctx, map1);
1520         isl_map_free(ctx, map2);
1521         return NULL;
1522 }
1523
1524 struct isl_basic_map *isl_basic_map_reverse(struct isl_ctx *ctx,
1525                 struct isl_basic_map *bmap)
1526 {
1527         struct isl_basic_set *bset;
1528         unsigned in;
1529
1530         if (!bmap)
1531                 return NULL;
1532         bmap = isl_basic_map_cow(ctx, bmap);
1533         if (!bmap)
1534                 return NULL;
1535         in = bmap->n_in;
1536         bset = isl_basic_set_from_basic_map(ctx, bmap);
1537         bset = isl_basic_set_swap_vars(ctx, bset, in);
1538         return isl_basic_map_from_basic_set(ctx, bset, bset->dim-in, in);
1539 }
1540
1541 /* Turn final n dimensions into existentially quantified variables.
1542  */
1543 struct isl_basic_set *isl_basic_set_project_out(
1544                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_set *bset,
1545                 unsigned n, unsigned flags)
1546 {
1547         int i;
1548         size_t row_size;
1549         isl_int **new_div;
1550         isl_int *old;
1551
1552         if (!bset)
1553                 return NULL;
1554
1555         isl_assert(ctx, n <= bset->dim, goto error);
1556
1557         if (n == 0)
1558                 return bset;
1559
1560         bset = isl_basic_set_cow(ctx, bset);
1561
1562         row_size = 1 + bset->nparam + bset->dim + bset->extra;
1563         old = bset->block2.data;
1564         bset->block2 = isl_blk_extend(ctx, bset->block2,
1565                                         (bset->extra + n) * (1 + row_size));
1566         if (!bset->block2.data)
1567                 goto error;
1568         new_div = isl_alloc_array(ctx, isl_int *, bset->extra + n);
1569         if (!new_div)
1570                 goto error;
1571         for (i = 0; i < n; ++i) {
1572                 new_div[i] = bset->block2.data +
1573                                 (bset->extra + i) * (1 + row_size);
1574                 isl_seq_clr(new_div[i], 1 + row_size);
1575         }
1576         for (i = 0; i < bset->extra; ++i)
1577                 new_div[n + i] = bset->block2.data + (bset->div[i] - old);
1578         free(bset->div);
1579         bset->div = new_div;
1580         bset->n_div += n;
1581         bset->extra += n;
1582         bset->dim -= n;
1583         bset = isl_basic_set_simplify(ctx, bset);
1584         return isl_basic_set_finalize(ctx, bset);
1585 error:
1586         isl_basic_set_free(ctx, bset);
1587         return NULL;
1588 }
1589
1590 struct isl_basic_map *isl_basic_map_apply_range(
1591                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_map *bmap1,
1592                 struct isl_basic_map *bmap2)
1593 {
1594         struct isl_basic_set *bset;
1595         unsigned n_in, n_out;
1596
1597         if (!bmap1 || !bmap2)
1598                 goto error;
1599
1600         isl_assert(ctx, bmap1->n_out == bmap2->n_in, goto error);
1601         isl_assert(ctx, bmap1->nparam == bmap2->nparam, goto error);
1602
1603         n_in = bmap1->n_in;
1604         n_out = bmap2->n_out;
1605
1606         bmap2 = isl_basic_map_reverse(ctx, bmap2);
1607         if (!bmap2)
1608                 goto error;
1609         bmap1 = isl_basic_map_extend(ctx, bmap1, bmap1->nparam,
1610                         bmap1->n_in + bmap2->n_in, bmap1->n_out,
1611                         bmap2->extra, bmap2->n_eq, bmap2->n_ineq);
1612         if (!bmap1)
1613                 goto error;
1614         bmap1 = add_constraints(ctx, bmap1, bmap2, bmap1->n_in - bmap2->n_in, 0);
1615         bmap1 = isl_basic_map_simplify(ctx, bmap1);
1616         bset = isl_basic_set_from_basic_map(ctx, bmap1);
1617         bset = isl_basic_set_project_out(ctx, bset,
1618                                                 bset->dim - (n_in + n_out), 0);
1619         return isl_basic_map_from_basic_set(ctx, bset, n_in, n_out);
1620 error:
1621         isl_basic_map_free(ctx, bmap1);
1622         isl_basic_map_free(ctx, bmap2);
1623         return NULL;
1624 }
1625
1626 struct isl_basic_map *isl_basic_map_apply_domain(
1627                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_map *bmap1,
1628                 struct isl_basic_map *bmap2)
1629 {
1630         if (!bmap1 || !bmap2)
1631                 goto error;
1632
1633         isl_assert(ctx, bmap1->n_in == bmap2->n_in, goto error);
1634         isl_assert(ctx, bmap1->nparam == bmap2->nparam, goto error);
1635
1636         bmap1 = isl_basic_map_reverse(ctx, bmap1);
1637         bmap1 = isl_basic_map_apply_range(ctx, bmap1, bmap2);
1638         return isl_basic_map_reverse(ctx, bmap1);
1639 error:
1640         isl_basic_map_free(ctx, bmap1);
1641         isl_basic_map_free(ctx, bmap2);
1642         return NULL;
1643 }
1644
1645 static struct isl_basic_map *var_equal(struct isl_ctx *ctx,
1646                 struct isl_basic_map *bmap, unsigned pos)
1647 {
1648         int i;
1649         i = isl_basic_map_alloc_equality(ctx, bmap);
1650         if (i < 0)
1651                 goto error;
1652         isl_seq_clr(bmap->eq[i],
1653                     1 + bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + bmap->extra);
1654         isl_int_set_si(bmap->eq[i][1+bmap->nparam+pos], -1);
1655         isl_int_set_si(bmap->eq[i][1+bmap->nparam+bmap->n_in+pos], 1);
1656         return isl_basic_map_finalize(ctx, bmap);
1657 error:
1658         isl_basic_map_free(ctx, bmap);
1659         return NULL;
1660 }
1661
1662 static struct isl_basic_map *var_more(struct isl_ctx *ctx,
1663                 struct isl_basic_map *bmap, unsigned pos)
1664 {
1665         int i;
1666         i = isl_basic_map_alloc_inequality(ctx, bmap);
1667         if (i < 0)
1668                 goto error;
1669         isl_seq_clr(bmap->ineq[i],
1670                     1 + bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + bmap->extra);
1671         isl_int_set_si(bmap->ineq[i][0], -1);
1672         isl_int_set_si(bmap->ineq[i][1+bmap->nparam+pos], -1);
1673         isl_int_set_si(bmap->ineq[i][1+bmap->nparam+bmap->n_in+pos], 1);
1674         return isl_basic_map_finalize(ctx, bmap);
1675 error:
1676         isl_basic_map_free(ctx, bmap);
1677         return NULL;
1678 }
1679
1680 static struct isl_basic_map *var_less(struct isl_ctx *ctx,
1681                 struct isl_basic_map *bmap, unsigned pos)
1682 {
1683         int i;
1684         i = isl_basic_map_alloc_inequality(ctx, bmap);
1685         if (i < 0)
1686                 goto error;
1687         isl_seq_clr(bmap->ineq[i],
1688                     1 + bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + bmap->extra);
1689         isl_int_set_si(bmap->ineq[i][0], -1);
1690         isl_int_set_si(bmap->ineq[i][1+bmap->nparam+pos], 1);
1691         isl_int_set_si(bmap->ineq[i][1+bmap->nparam+bmap->n_in+pos], -1);
1692         return isl_basic_map_finalize(ctx, bmap);
1693 error:
1694         isl_basic_map_free(ctx, bmap);
1695         return NULL;
1696 }
1697
1698 struct isl_basic_map *isl_basic_map_equal(struct isl_ctx *ctx,
1699                 unsigned nparam, unsigned in, unsigned out, unsigned n_equal)
1700 {
1701         int i;
1702         struct isl_basic_map *bmap;
1703         bmap = isl_basic_map_alloc(ctx, nparam, in, out, 0, n_equal, 0);
1704         if (!bmap)
1705                 return NULL;
1706         for (i = 0; i < n_equal && bmap; ++i)
1707                 bmap = var_equal(ctx, bmap, i);
1708         return isl_basic_map_finalize(ctx, bmap);
1709 }
1710
1711 struct isl_basic_map *isl_basic_map_less_at(struct isl_ctx *ctx,
1712                 unsigned nparam, unsigned in, unsigned out, unsigned pos)
1713 {
1714         int i;
1715         struct isl_basic_map *bmap;
1716         bmap = isl_basic_map_alloc(ctx, nparam, in, out, 0, pos, 1);
1717         if (!bmap)
1718                 return NULL;
1719         for (i = 0; i < pos && bmap; ++i)
1720                 bmap = var_equal(ctx, bmap, i);
1721         if (bmap)
1722                 bmap = var_less(ctx, bmap, pos);
1723         return isl_basic_map_finalize(ctx, bmap);
1724 }
1725
1726 struct isl_basic_map *isl_basic_map_more_at(struct isl_ctx *ctx,
1727                 unsigned nparam, unsigned in, unsigned out, unsigned pos)
1728 {
1729         int i;
1730         struct isl_basic_map *bmap;
1731         bmap = isl_basic_map_alloc(ctx, nparam, in, out, 0, pos, 1);
1732         if (!bmap)
1733                 return NULL;
1734         for (i = 0; i < pos && bmap; ++i)
1735                 bmap = var_equal(ctx, bmap, i);
1736         if (bmap)
1737                 bmap = var_more(ctx, bmap, pos);
1738         return isl_basic_map_finalize(ctx, bmap);
1739 }
1740
1741 struct isl_basic_map *isl_basic_map_from_basic_set(
1742                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_set *bset,
1743                 unsigned n_in, unsigned n_out)
1744 {
1745         struct isl_basic_map *bmap;
1746
1747         bset = isl_basic_set_cow(ctx, bset);
1748         if (!bset)
1749                 return NULL;
1750
1751         isl_assert(ctx, bset->dim == n_in + n_out, goto error);
1752         bmap = (struct isl_basic_map *) bset;
1753         bmap->n_in = n_in;
1754         bmap->n_out = n_out;
1755         return isl_basic_map_finalize(ctx, bmap);
1756 error:
1757         isl_basic_set_free(ctx, bset);
1758         return NULL;
1759 }
1760
1761 struct isl_basic_set *isl_basic_set_from_basic_map(
1762                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_map *bmap)
1763 {
1764         if (!bmap)
1765                 goto error;
1766         if (bmap->n_in == 0)
1767                 return (struct isl_basic_set *)bmap;
1768         bmap = isl_basic_map_cow(ctx, bmap);
1769         if (!bmap)
1770                 goto error;
1771         bmap->n_out += bmap->n_in;
1772         bmap->n_in = 0;
1773         bmap = isl_basic_map_finalize(ctx, bmap);
1774         return (struct isl_basic_set *)bmap;
1775 error:
1776         return NULL;
1777 }
1778
1779 static struct isl_basic_set *isl_basic_map_underlying_set(
1780                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_map *bmap)
1781 {
1782         if (!bmap)
1783                 goto error;
1784         if (bmap->nparam == 0 && bmap->n_in == 0 && bmap->n_div == 0)
1785                 return (struct isl_basic_set *)bmap;
1786         bmap = isl_basic_map_cow(ctx, bmap);
1787         if (!bmap)
1788                 goto error;
1789         bmap->n_out += bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_div;
1790         bmap->nparam = 0;
1791         bmap->n_in = 0;
1792         bmap->n_div = 0;
1793         bmap = isl_basic_map_finalize(ctx, bmap);
1794         return (struct isl_basic_set *)bmap;
1795 error:
1796         return NULL;
1797 }
1798
1799 struct isl_basic_set *isl_basic_map_domain(struct isl_ctx *ctx,
1800                 struct isl_basic_map *bmap)
1801 {
1802         struct isl_basic_set *domain;
1803         unsigned n_out;
1804         if (!bmap)
1805                 return NULL;
1806         n_out = bmap->n_out;
1807         domain = isl_basic_set_from_basic_map(ctx, bmap);
1808         return isl_basic_set_project_out(ctx, domain, n_out, 0);
1809 }
1810
1811 struct isl_basic_set *isl_basic_map_range(struct isl_ctx *ctx,
1812                 struct isl_basic_map *bmap)
1813 {
1814         return isl_basic_map_domain(ctx,
1815                         isl_basic_map_reverse(ctx, bmap));
1816 }
1817
1818 struct isl_set *isl_map_range(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map)
1819 {
1820         int i;
1821         struct isl_set *set;
1822
1823         if (!map)
1824                 goto error;
1825         map = isl_map_cow(ctx, map);
1826         if (!map)
1827                 goto error;
1828
1829         set = (struct isl_set *) map;
1830         set->zero = 0;
1831         for (i = 0; i < map->n; ++i) {
1832                 set->p[i] = isl_basic_map_range(ctx, map->p[i]);
1833                 if (!set->p[i])
1834                         goto error;
1835         }
1836         F_CLR(set, ISL_MAP_DISJOINT);
1837         return set;
1838 error:
1839         isl_map_free(ctx, map);
1840         return NULL;
1841 }
1842
1843 struct isl_map *isl_map_from_set(
1844                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_set *set,
1845                 unsigned n_in, unsigned n_out)
1846 {
1847         int i;
1848         struct isl_map *map = NULL;
1849
1850         if (!set)
1851                 return NULL;
1852         isl_assert(ctx, set->dim == n_in + n_out, goto error);
1853         set = isl_set_cow(ctx, set);
1854         if (!set)
1855                 return NULL;
1856         map = (struct isl_map *)set;
1857         for (i = 0; i < set->n; ++i) {
1858                 map->p[i] = isl_basic_map_from_basic_set(ctx,
1859                                 set->p[i], n_in, n_out);
1860                 if (!map->p[i])
1861                         goto error;
1862         }
1863         map->n_in = n_in;
1864         map->n_out = n_out;
1865         return map;
1866 error:
1867         isl_set_free(ctx, set);
1868         return NULL;
1869 }
1870
1871 struct isl_map *isl_map_alloc(struct isl_ctx *ctx,
1872                 unsigned nparam, unsigned in, unsigned out, int n,
1873                 unsigned flags)
1874 {
1875         struct isl_map *map;
1876
1877         map = isl_alloc(ctx, struct isl_map,
1878                         sizeof(struct isl_map) +
1879                         n * sizeof(struct isl_basic_map *));
1880         if (!map)
1881                 return NULL;
1882
1883         map->ref = 1;
1884         map->size = n;
1885         map->n = 0;
1886         map->nparam = nparam;
1887         map->n_in = in;
1888         map->n_out = out;
1889         map->flags = flags;
1890         return map;
1891 }
1892
1893 struct isl_basic_map *isl_basic_map_empty(struct isl_ctx *ctx,
1894                 unsigned nparam, unsigned in, unsigned out)
1895 {
1896         struct isl_basic_map *bmap;
1897         bmap = isl_basic_map_alloc(ctx, nparam, in, out, 0, 1, 0);
1898         bmap = isl_basic_map_set_to_empty(ctx, bmap);
1899         return bmap;
1900 }
1901
1902 struct isl_map *isl_map_empty(struct isl_ctx *ctx,
1903                 unsigned nparam, unsigned in, unsigned out)
1904 {
1905         return isl_map_alloc(ctx, nparam, in, out, 0, ISL_MAP_DISJOINT);
1906 }
1907
1908 struct isl_set *isl_set_empty(struct isl_ctx *ctx,
1909                 unsigned nparam, unsigned dim)
1910 {
1911         return isl_set_alloc(ctx, nparam, dim, 0, ISL_MAP_DISJOINT);
1912 }
1913
1914 struct isl_map *isl_map_dup(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map)
1915 {
1916         int i;
1917         struct isl_map *dup;
1918
1919         dup = isl_map_alloc(ctx, map->nparam, map->n_in, map->n_out, map->n,
1920                                 map->flags);
1921         for (i = 0; i < map->n; ++i)
1922                 dup = isl_map_add(ctx, dup,
1923                                   isl_basic_map_dup(ctx, map->p[i]));
1924         return dup;
1925 }
1926
1927 struct isl_map *isl_map_add(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map,
1928                                 struct isl_basic_map *bmap)
1929 {
1930         if (!bmap || !map)
1931                 goto error;
1932         isl_assert(ctx, map->nparam == bmap->nparam, goto error);
1933         isl_assert(ctx, map->n_in == bmap->n_in, goto error);
1934         isl_assert(ctx, map->n_out == bmap->n_out, goto error);
1935         isl_assert(ctx, map->n < map->size, goto error);
1936         map->p[map->n] = bmap;
1937         map->n++;
1938         return map;
1939 error:
1940         if (map)
1941                 isl_map_free(ctx, map);
1942         if (bmap)
1943                 isl_basic_map_free(ctx, bmap);
1944         return NULL;
1945 }
1946
1947 void isl_map_free(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map)
1948 {
1949         int i;
1950
1951         if (!map)
1952                 return;
1953
1954         if (--map->ref > 0)
1955                 return;
1956
1957         for (i = 0; i < map->n; ++i)
1958                 isl_basic_map_free(ctx, map->p[i]);
1959         free(map);
1960 }
1961
1962 struct isl_map *isl_map_extend(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *base,
1963                 unsigned nparam, unsigned n_in, unsigned n_out)
1964 {
1965         int i;
1966
1967         base = isl_map_cow(ctx, base);
1968         if (!base)
1969                 return NULL;
1970
1971         isl_assert(ctx, base->nparam <= nparam, goto error);
1972         isl_assert(ctx, base->n_in <= n_in, goto error);
1973         isl_assert(ctx, base->n_out <= n_out, goto error);
1974         base->nparam = nparam;
1975         base->n_in = n_in;
1976         base->n_out = n_out;
1977         for (i = 0; i < base->n; ++i) {
1978                 base->p[i] = isl_basic_map_extend(ctx, base->p[i],
1979                                 nparam, n_in, n_out, 0, 0, 0);
1980                 if (!base->p[i])
1981                         goto error;
1982         }
1983         return base;
1984 error:
1985         isl_map_free(ctx, base);
1986         return NULL;
1987 }
1988
1989 struct isl_basic_map *isl_basic_map_fix_input_si(struct isl_ctx *ctx,
1990                 struct isl_basic_map *bmap,
1991                 unsigned input, int value)
1992 {
1993         int j;
1994
1995         bmap = isl_basic_map_cow(ctx, bmap);
1996         if (!bmap)
1997                 return NULL;
1998         isl_assert(ctx, input < bmap->n_in, goto error);
1999
2000         bmap = isl_basic_map_extend(ctx, bmap,
2001                         bmap->nparam, bmap->n_in, bmap->n_out, 0, 1, 0);
2002         j = isl_basic_map_alloc_equality(ctx, bmap);
2003         if (j < 0)
2004                 goto error;
2005         isl_seq_clr(bmap->eq[j],
2006                     1 + bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + bmap->extra);
2007         isl_int_set_si(bmap->eq[j][1+bmap->nparam+input], -1);
2008         isl_int_set_si(bmap->eq[j][0], value);
2009         bmap = isl_basic_map_simplify(ctx, bmap);
2010         return isl_basic_map_finalize(ctx, bmap);
2011 error:
2012         isl_basic_map_free(ctx, bmap);
2013         return NULL;
2014 }
2015
2016 struct isl_map *isl_map_fix_input_si(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map,
2017                 unsigned input, int value)
2018 {
2019         int i;
2020
2021         map = isl_map_cow(ctx, map);
2022         if (!map)
2023                 return NULL;
2024
2025         isl_assert(ctx, input < map->n_in, goto error);
2026         for (i = 0; i < map->n; ++i) {
2027                 map->p[i] = isl_basic_map_fix_input_si(ctx, map->p[i],
2028                                                                 input, value);
2029                 if (!map->p[i])
2030                         goto error;
2031         }
2032         return map;
2033 error:
2034         isl_map_free(ctx, map);
2035         return NULL;
2036 }
2037
2038 struct isl_map *isl_map_reverse(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map)
2039 {
2040         int i;
2041         unsigned t;
2042
2043         map = isl_map_cow(ctx, map);
2044         if (!map)
2045                 return NULL;
2046
2047         t = map->n_in;
2048         map->n_in = map->n_out;
2049         map->n_out = t;
2050         for (i = 0; i < map->n; ++i) {
2051                 map->p[i] = isl_basic_map_reverse(ctx, map->p[i]);
2052                 if (!map->p[i])
2053                         goto error;
2054         }
2055         return map;
2056 error:
2057         isl_map_free(ctx, map);
2058         return NULL;
2059 }
2060
2061 struct isl_map *isl_basic_map_lexmax(struct isl_ctx *ctx,
2062                 struct isl_basic_map *bmap, struct isl_basic_set *dom,
2063                 struct isl_set **empty)
2064 {
2065         return isl_pip_basic_map_lexmax(ctx, bmap, dom, empty);
2066 }
2067
2068 struct isl_map *isl_basic_map_lexmin(struct isl_ctx *ctx,
2069                 struct isl_basic_map *bmap, struct isl_basic_set *dom,
2070                 struct isl_set **empty)
2071 {
2072         return isl_pip_basic_map_lexmin(ctx, bmap, dom, empty);
2073 }
2074
2075 struct isl_set *isl_basic_set_lexmin(struct isl_ctx *ctx,
2076                 struct isl_basic_set *bset)
2077 {
2078         struct isl_basic_map *bmap = NULL;
2079         struct isl_basic_set *dom = NULL;
2080         struct isl_map *min;
2081
2082         if (!bset)
2083                 goto error;
2084         bmap = isl_basic_map_from_basic_set(ctx, bset, 0, bset->dim);
2085         if (!bmap)
2086                 goto error;
2087         dom = isl_basic_set_alloc(ctx, bmap->nparam, 0, 0, 0, 0);
2088         if (!dom)
2089                 goto error;
2090         min = isl_basic_map_lexmin(ctx, bmap, dom, NULL);
2091         return isl_map_range(ctx, min);
2092 error:
2093         isl_basic_map_free(ctx, bmap);
2094         return NULL;
2095 }
2096
2097 struct isl_map *isl_basic_map_compute_divs(struct isl_ctx *ctx,
2098                 struct isl_basic_map *bmap)
2099 {
2100         if (!bmap)
2101                 return NULL;
2102         if (bmap->n_div == 0)
2103                 return isl_map_from_basic_map(ctx, bmap);
2104         return isl_pip_basic_map_compute_divs(ctx, bmap);
2105 }
2106
2107 struct isl_map *isl_map_compute_divs(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map)
2108 {
2109         int i;
2110         struct isl_map *res;
2111
2112         if (!map)
2113                 return NULL;
2114         if (map->n == 0)
2115                 return map;
2116         res = isl_basic_map_compute_divs(ctx,
2117                 isl_basic_map_copy(ctx, map->p[0]));
2118         for (i = 1 ; i < map->n; ++i) {
2119                 struct isl_map *r2;
2120                 r2 = isl_basic_map_compute_divs(ctx,
2121                         isl_basic_map_copy(ctx, map->p[i]));
2122                 if (F_ISSET(map, ISL_MAP_DISJOINT))
2123                         res = isl_map_union_disjoint(ctx, res, r2);
2124                 else
2125                         res = isl_map_union(ctx, res, r2);
2126         }
2127         isl_map_free(ctx, map);
2128
2129         return res;
2130 }
2131
2132 struct isl_set *isl_basic_set_compute_divs(struct isl_ctx *ctx,
2133                 struct isl_basic_set *bset)
2134 {
2135         return (struct isl_set *)
2136                 isl_basic_map_compute_divs(ctx,
2137                         (struct isl_basic_map *)bset);
2138 }
2139
2140 struct isl_set *isl_map_domain(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map)
2141 {
2142         int i;
2143         struct isl_set *set;
2144
2145         if (!map)
2146                 goto error;
2147
2148         map = isl_map_cow(ctx, map);
2149         if (!map)
2150                 return NULL;
2151
2152         set = (struct isl_set *)map;
2153         set->dim = map->n_in;
2154         set->zero = 0;
2155         for (i = 0; i < map->n; ++i) {
2156                 set->p[i] = isl_basic_map_domain(ctx, map->p[i]);
2157                 if (!set->p[i])
2158                         goto error;
2159         }
2160         F_CLR(set, ISL_MAP_DISJOINT);
2161         return set;
2162 error:
2163         isl_map_free(ctx, map);
2164         return NULL;
2165 }
2166
2167 struct isl_map *isl_map_union_disjoint(struct isl_ctx *ctx,
2168                         struct isl_map *map1, struct isl_map *map2)
2169 {
2170         int i;
2171         unsigned flags = 0;
2172         struct isl_map *map = NULL;
2173
2174         if (!map1 || !map2)
2175                 goto error;
2176
2177         if (map1->n == 0) {
2178                 isl_map_free(ctx, map1);
2179                 return map2;
2180         }
2181         if (map2->n == 0) {
2182                 isl_map_free(ctx, map2);
2183                 return map1;
2184         }
2185
2186         isl_assert(ctx, map1->nparam == map2->nparam, goto error);
2187         isl_assert(ctx, map1->n_in == map2->n_in, goto error);
2188         isl_assert(ctx, map1->n_out == map2->n_out, goto error);
2189
2190         if (F_ISSET(map1, ISL_MAP_DISJOINT) &&
2191             F_ISSET(map2, ISL_MAP_DISJOINT))
2192                 FL_SET(flags, ISL_MAP_DISJOINT);
2193
2194         map = isl_map_alloc(ctx, map1->nparam, map1->n_in, map1->n_out,
2195                                 map1->n + map2->n, flags);
2196         if (!map)
2197                 goto error;
2198         for (i = 0; i < map1->n; ++i) {
2199                 map = isl_map_add(ctx, map,
2200                                   isl_basic_map_copy(ctx, map1->p[i]));
2201                 if (!map)
2202                         goto error;
2203         }
2204         for (i = 0; i < map2->n; ++i) {
2205                 map = isl_map_add(ctx, map,
2206                                   isl_basic_map_copy(ctx, map2->p[i]));
2207                 if (!map)
2208                         goto error;
2209         }
2210         isl_map_free(ctx, map1);
2211         isl_map_free(ctx, map2);
2212         return map;
2213 error:
2214         isl_map_free(ctx, map);
2215         isl_map_free(ctx, map1);
2216         isl_map_free(ctx, map2);
2217         return NULL;
2218 }
2219
2220 struct isl_map *isl_map_union(struct isl_ctx *ctx,
2221                         struct isl_map *map1, struct isl_map *map2)
2222 {
2223         map1 = isl_map_union_disjoint(ctx, map1, map2);
2224         if (!map1)
2225                 return NULL;
2226         if (map1->n > 1)
2227                 F_CLR(map1, ISL_MAP_DISJOINT);
2228         return map1;
2229 }
2230
2231 struct isl_set *isl_set_union_disjoint(struct isl_ctx *ctx,
2232                         struct isl_set *set1, struct isl_set *set2)
2233 {
2234         return (struct isl_set *)
2235                 isl_map_union_disjoint(ctx,
2236                         (struct isl_map *)set1, (struct isl_map *)set2);
2237 }
2238
2239 struct isl_set *isl_set_union(struct isl_ctx *ctx,
2240                         struct isl_set *set1, struct isl_set *set2)
2241 {
2242         return (struct isl_set *)
2243                 isl_map_union(ctx,
2244                         (struct isl_map *)set1, (struct isl_map *)set2);
2245 }
2246
2247 struct isl_map *isl_map_intersect_range(
2248                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map,
2249                 struct isl_set *set)
2250 {
2251         unsigned flags = 0;
2252         struct isl_map *result;
2253         int i, j;
2254
2255         if (!map || !set)
2256                 goto error;
2257
2258         if (F_ISSET(map, ISL_MAP_DISJOINT) &&
2259             F_ISSET(set, ISL_MAP_DISJOINT))
2260                 FL_SET(flags, ISL_MAP_DISJOINT);
2261
2262         result = isl_map_alloc(ctx, map->nparam, map->n_in, map->n_out,
2263                                 map->n * set->n, flags);
2264         if (!result)
2265                 goto error;
2266         for (i = 0; i < map->n; ++i)
2267                 for (j = 0; j < set->n; ++j) {
2268                         result = isl_map_add(ctx, result,
2269                             isl_basic_map_intersect_range(ctx,
2270                                 isl_basic_map_copy(ctx, map->p[i]),
2271                                 isl_basic_set_copy(ctx, set->p[j])));
2272                         if (!result)
2273                                 goto error;
2274                 }
2275         isl_map_free(ctx, map);
2276         isl_set_free(ctx, set);
2277         return result;
2278 error:
2279         isl_map_free(ctx, map);
2280         isl_set_free(ctx, set);
2281         return NULL;
2282 }
2283
2284 struct isl_map *isl_map_intersect_domain(
2285                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map,
2286                 struct isl_set *set)
2287 {
2288         return isl_map_reverse(ctx,
2289                 isl_map_intersect_range(ctx, isl_map_reverse(ctx, map), set));
2290 }
2291
2292 struct isl_map *isl_map_apply_domain(
2293                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map1,
2294                 struct isl_map *map2)
2295 {
2296         if (!map1 || !map2)
2297                 goto error;
2298         map1 = isl_map_reverse(ctx, map1);
2299         map1 = isl_map_apply_range(ctx, map1, map2);
2300         return isl_map_reverse(ctx, map1);
2301 error:
2302         isl_map_free(ctx, map1);
2303         isl_map_free(ctx, map2);
2304         return NULL;
2305 }
2306
2307 struct isl_map *isl_map_apply_range(
2308                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map1,
2309                 struct isl_map *map2)
2310 {
2311         struct isl_map *result;
2312         int i, j;
2313
2314         if (!map1 || !map2)
2315                 goto error;
2316
2317         isl_assert(ctx, map1->nparam == map2->nparam, goto error);
2318         isl_assert(ctx, map1->n_out == map2->n_in, goto error);
2319
2320         result = isl_map_alloc(ctx, map1->nparam, map1->n_in, map2->n_out,
2321                                 map1->n * map2->n, 0);
2322         if (!result)
2323                 goto error;
2324         for (i = 0; i < map1->n; ++i)
2325                 for (j = 0; j < map2->n; ++j) {
2326                         result = isl_map_add(ctx, result,
2327                             isl_basic_map_apply_range(ctx,
2328                                 isl_basic_map_copy(ctx, map1->p[i]),
2329                                 isl_basic_map_copy(ctx, map2->p[j])));
2330                         if (!result)
2331                                 goto error;
2332                 }
2333         isl_map_free(ctx, map1);
2334         isl_map_free(ctx, map2);
2335         return result;
2336 error:
2337         isl_map_free(ctx, map1);
2338         isl_map_free(ctx, map2);
2339         return NULL;
2340 }
2341
2342 /*
2343  * returns range - domain
2344  */
2345 struct isl_basic_set *isl_basic_map_deltas(struct isl_ctx *ctx,
2346                                 struct isl_basic_map *bmap)
2347 {
2348         struct isl_basic_set *bset;
2349         unsigned dim;
2350         int i;
2351
2352         if (!bmap)
2353                 goto error;
2354         isl_assert(ctx, bmap->n_in == bmap->n_out, goto error);
2355         dim = bmap->n_in;
2356         bset = isl_basic_set_from_basic_map(ctx, bmap);
2357         bset = isl_basic_set_extend(ctx, bset, bset->nparam, 3*dim, 0,
2358                                         dim, 0);
2359         bset = isl_basic_set_swap_vars(ctx, bset, 2*dim);
2360         for (i = 0; i < dim; ++i) {
2361                 int j = isl_basic_map_alloc_equality(ctx,
2362                                             (struct isl_basic_map *)bset);
2363                 if (j < 0)
2364                         goto error;
2365                 isl_seq_clr(bset->eq[j],
2366                             1 + bset->nparam + bset->dim + bset->extra);
2367                 isl_int_set_si(bset->eq[j][1+bset->nparam+i], 1);
2368                 isl_int_set_si(bset->eq[j][1+bset->nparam+dim+i], 1);
2369                 isl_int_set_si(bset->eq[j][1+bset->nparam+2*dim+i], -1);
2370         }
2371         return isl_basic_set_project_out(ctx, bset, 2*dim, 0);
2372 error:
2373         isl_basic_map_free(ctx, bmap);
2374         return NULL;
2375 }
2376
2377 /* If the only constraints a div d=floor(f/m)
2378  * appears in are its two defining constraints
2379  *
2380  *      f - m d >=0
2381  *      -(f - (m - 1)) + m d >= 0
2382  *
2383  * then it can safely be removed.
2384  */
2385 static int div_is_redundant(struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_map *bmap,
2386                                 int div)
2387 {
2388         int i;
2389         unsigned pos = 1 + bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + div;
2390
2391         for (i = 0; i < bmap->n_eq; ++i)
2392                 if (!isl_int_is_zero(bmap->eq[i][pos]))
2393                         return 0;
2394
2395         for (i = 0; i < bmap->n_ineq; ++i) {
2396                 if (isl_int_is_zero(bmap->ineq[i][pos]))
2397                         continue;
2398                 if (isl_int_eq(bmap->ineq[i][pos], bmap->div[div][0])) {
2399                         int neg;
2400                         isl_int_sub(bmap->div[div][1],
2401                                         bmap->div[div][1], bmap->div[div][0]);
2402                         isl_int_add_ui(bmap->div[div][1], bmap->div[div][1], 1);
2403                         neg = isl_seq_is_neg(bmap->ineq[i], bmap->div[div]+1, pos);
2404                         isl_int_sub_ui(bmap->div[div][1], bmap->div[div][1], 1);
2405                         isl_int_add(bmap->div[div][1],
2406                                         bmap->div[div][1], bmap->div[div][0]);
2407                         if (!neg)
2408                                 return 0;
2409                         if (isl_seq_first_non_zero(bmap->ineq[i]+pos+1,
2410                                                     bmap->n_div-div-1) != -1)
2411                                 return 0;
2412                 } else if (isl_int_abs_eq(bmap->ineq[i][pos], bmap->div[div][0])) {
2413                         if (!isl_seq_eq(bmap->ineq[i], bmap->div[div]+1, pos))
2414                                 return 0;
2415                         if (isl_seq_first_non_zero(bmap->ineq[i]+pos+1,
2416                                                     bmap->n_div-div-1) != -1)
2417                                 return 0;
2418                 } else
2419                         return 0;
2420         }
2421
2422         for (i = 0; i < bmap->n_div; ++i)
2423                 if (!isl_int_is_zero(bmap->div[i][1+pos]))
2424                         return 0;
2425
2426         return 1;
2427 }
2428
2429 /*
2430  * Remove divs that don't occur in any of the constraints or other divs.
2431  * These can arise when dropping some of the variables in a quast
2432  * returned by piplib.
2433  */
2434 static struct isl_basic_map *remove_redundant_divs(struct isl_ctx *ctx,
2435                 struct isl_basic_map *bmap)
2436 {
2437         int i;
2438
2439         for (i = bmap->n_div-1; i >= 0; --i) {
2440                 if (!div_is_redundant(ctx, bmap, i))
2441                         continue;
2442                 bmap = isl_basic_map_drop_div(ctx, bmap, i);
2443         }
2444         return bmap;
2445 }
2446
2447 struct isl_basic_map *isl_basic_map_finalize(struct isl_ctx *ctx,
2448                 struct isl_basic_map *bmap)
2449 {
2450         bmap = remove_redundant_divs(ctx, bmap);
2451         if (!bmap)
2452                 return NULL;
2453         F_SET(bmap, ISL_BASIC_SET_FINAL);
2454         return bmap;
2455 }
2456
2457 struct isl_basic_set *isl_basic_set_finalize(struct isl_ctx *ctx,
2458                 struct isl_basic_set *bset)
2459 {
2460         return (struct isl_basic_set *)
2461                 isl_basic_map_finalize(ctx,
2462                         (struct isl_basic_map *)bset);
2463 }
2464
2465 struct isl_set *isl_set_finalize(struct isl_ctx *ctx, struct isl_set *set)
2466 {
2467         int i;
2468
2469         if (!set)
2470                 return NULL;
2471         for (i = 0; i < set->n; ++i) {
2472                 set->p[i] = isl_basic_set_finalize(ctx, set->p[i]);
2473                 if (!set->p[i])
2474                         goto error;
2475         }
2476         return set;
2477 error:
2478         isl_set_free(ctx, set);
2479         return NULL;
2480 }
2481
2482 struct isl_map *isl_map_finalize(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map)
2483 {
2484         int i;
2485
2486         if (!map)
2487                 return NULL;
2488         for (i = 0; i < map->n; ++i) {
2489                 map->p[i] = isl_basic_map_finalize(ctx, map->p[i]);
2490                 if (!map->p[i])
2491                         goto error;
2492         }
2493         return map;
2494 error:
2495         isl_map_free(ctx, map);
2496         return NULL;
2497 }
2498
2499 struct isl_basic_map *isl_basic_map_identity(struct isl_ctx *ctx,
2500                 unsigned nparam, unsigned dim)
2501 {
2502         struct isl_basic_map *bmap;
2503         int i;
2504
2505         bmap = isl_basic_map_alloc(ctx, nparam, dim, dim, 0, dim, 0);
2506         if (!bmap)
2507                 goto error;
2508
2509         for (i = 0; i < dim; ++i) {
2510                 int j = isl_basic_map_alloc_equality(ctx, bmap);
2511                 if (j < 0)
2512                         goto error;
2513                 isl_seq_clr(bmap->eq[j],
2514                     1 + bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + bmap->extra);
2515                 isl_int_set_si(bmap->eq[j][1+nparam+i], 1);
2516                 isl_int_set_si(bmap->eq[j][1+nparam+dim+i], -1);
2517         }
2518         return isl_basic_map_finalize(ctx, bmap);
2519 error:
2520         isl_basic_map_free(ctx, bmap);
2521         return NULL;
2522 }
2523
2524 struct isl_map *isl_map_identity(struct isl_ctx *ctx,
2525                 unsigned nparam, unsigned dim)
2526 {
2527         struct isl_map *map = isl_map_alloc(ctx, nparam, dim, dim, 1,
2528                                                 ISL_MAP_DISJOINT);
2529         if (!map)
2530                 goto error;
2531         map = isl_map_add(ctx, map,
2532                 isl_basic_map_identity(ctx, nparam, dim));
2533         return map;
2534 error:
2535         isl_map_free(ctx, map);
2536         return NULL;
2537 }
2538
2539 int isl_set_is_equal(struct isl_ctx *ctx,
2540                 struct isl_set *set1, struct isl_set *set2)
2541 {
2542         return isl_map_is_equal(ctx,
2543                         (struct isl_map *)set1, (struct isl_map *)set2);
2544 }
2545
2546 int isl_set_is_subset(struct isl_ctx *ctx,
2547                 struct isl_set *set1, struct isl_set *set2)
2548 {
2549         return isl_map_is_subset(ctx,
2550                         (struct isl_map *)set1, (struct isl_map *)set2);
2551 }
2552
2553 int isl_basic_map_is_subset(struct isl_ctx *ctx,
2554                 struct isl_basic_map *bmap1,
2555                 struct isl_basic_map *bmap2)
2556 {
2557         int is_subset;
2558         struct isl_map *map1;
2559         struct isl_map *map2;
2560
2561         if (!bmap1 || !bmap2)
2562                 return -1;
2563
2564         map1 = isl_map_from_basic_map(ctx,
2565                         isl_basic_map_copy(ctx, bmap1));
2566         map2 = isl_map_from_basic_map(ctx,
2567                         isl_basic_map_copy(ctx, bmap2));
2568
2569         is_subset = isl_map_is_subset(ctx, map1, map2);
2570
2571         isl_map_free(ctx, map1);
2572         isl_map_free(ctx, map2);
2573
2574         return is_subset;
2575 }
2576
2577 int isl_map_is_empty(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map)
2578 {
2579         int i;
2580         int is_empty;
2581
2582         if (!map)
2583                 return -1;
2584         for (i = 0; i < map->n; ++i) {
2585                 is_empty = isl_basic_map_is_empty(ctx, map->p[i]);
2586                 if (is_empty < 0)
2587                         return -1;
2588                 if (!is_empty)
2589                         return 0;
2590         }
2591         return 1;
2592 }
2593
2594 int isl_set_is_empty(struct isl_ctx *ctx, struct isl_set *set)
2595 {
2596         return isl_map_is_empty(ctx, (struct isl_map *)set);
2597 }
2598
2599 int isl_map_is_subset(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map1,
2600                 struct isl_map *map2)
2601 {
2602         int i;
2603         int is_subset = 0;
2604         struct isl_map *diff;
2605
2606         if (!map1 || !map2)
2607                 return -1;
2608
2609         if (isl_map_is_empty(ctx, map1))
2610                 return 1;
2611
2612         if (isl_map_is_empty(ctx, map2))
2613                 return 0;
2614
2615         diff = isl_map_subtract(ctx, isl_map_copy(ctx, map1),
2616                                      isl_map_copy(ctx, map2));
2617         if (!diff)
2618                 return -1;
2619
2620         is_subset = isl_map_is_empty(ctx, diff);
2621         isl_map_free(ctx, diff);
2622
2623         return is_subset;
2624 }
2625
2626 int isl_map_is_equal(struct isl_ctx *ctx,
2627                 struct isl_map *map1, struct isl_map *map2)
2628 {
2629         int is_subset;
2630
2631         if (!map1 || !map2)
2632                 return -1;
2633         is_subset = isl_map_is_subset(ctx, map1, map2);
2634         if (is_subset != 1)
2635                 return is_subset;
2636         is_subset = isl_map_is_subset(ctx, map2, map1);
2637         return is_subset;
2638 }
2639
2640 int isl_basic_map_is_strict_subset(struct isl_ctx *ctx,
2641                 struct isl_basic_map *bmap1,
2642                 struct isl_basic_map *bmap2)
2643 {
2644         int is_subset;
2645
2646         if (!bmap1 || !bmap2)
2647                 return -1;
2648         is_subset = isl_basic_map_is_subset(ctx, bmap1, bmap2);
2649         if (is_subset != 1)
2650                 return is_subset;
2651         is_subset = isl_basic_map_is_subset(ctx, bmap2, bmap1);
2652         if (is_subset == -1)
2653                 return is_subset;
2654         return !is_subset;
2655 }
2656
2657 static int basic_map_contains(struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_map *bmap,
2658                                          struct isl_vec *vec)
2659 {
2660         int i;
2661         unsigned total;
2662         isl_int s;
2663
2664         total = 1 + bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + bmap->n_div;
2665         if (total != vec->size)
2666                 return -1;
2667
2668         isl_int_init(s);
2669
2670         for (i = 0; i < bmap->n_eq; ++i) {
2671                 isl_seq_inner_product(vec->block.data, bmap->eq[i], total, &s);
2672                 if (!isl_int_is_zero(s)) {
2673                         isl_int_clear(s);
2674                         return 0;
2675                 }
2676         }
2677
2678         for (i = 0; i < bmap->n_ineq; ++i) {
2679                 isl_seq_inner_product(vec->block.data, bmap->ineq[i], total, &s);
2680                 if (isl_int_is_neg(s)) {
2681                         isl_int_clear(s);
2682                         return 0;
2683                 }
2684         }
2685
2686         isl_int_clear(s);
2687
2688         return 1;
2689 }
2690
2691 int isl_basic_map_is_empty(struct isl_ctx *ctx,
2692                 struct isl_basic_map *bmap)
2693 {
2694         struct isl_basic_set *bset = NULL;
2695         struct isl_vec *sample = NULL;
2696         int empty;
2697         unsigned total;
2698
2699         if (!bmap)
2700                 return -1;
2701
2702         if (F_ISSET(bmap, ISL_BASIC_MAP_EMPTY))
2703                 return 1;
2704
2705         total = 1 + bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + bmap->n_div;
2706         if (bmap->sample && bmap->sample->size == total) {
2707                 int contains = basic_map_contains(ctx, bmap, bmap->sample);
2708                 if (contains < 0)
2709                         return -1;
2710                 if (contains)
2711                         return 0;
2712         }
2713         bset = isl_basic_map_underlying_set(ctx,
2714                         isl_basic_map_copy(ctx, bmap));
2715         if (!bset)
2716                 return -1;
2717         sample = isl_basic_set_sample(ctx, bset);
2718         if (!sample)
2719                 return -1;
2720         empty = sample->size == 0;
2721         if (bmap->sample)
2722                 isl_vec_free(ctx, bmap->sample);
2723         bmap->sample = sample;
2724
2725         return empty;
2726 }
2727
2728 struct isl_map *isl_basic_map_union(
2729                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_map *bmap1,
2730                 struct isl_basic_map *bmap2)
2731 {
2732         struct isl_map *map;
2733         if (!bmap1 || !bmap2)
2734                 return NULL;
2735
2736         isl_assert(ctx, bmap1->nparam == bmap2->nparam, goto error);
2737         isl_assert(ctx, bmap1->n_in == bmap2->n_in, goto error);
2738         isl_assert(ctx, bmap1->n_out == bmap2->n_out, goto error);
2739
2740         map = isl_map_alloc(ctx, bmap1->nparam,
2741                                 bmap1->n_in, bmap1->n_out, 2, 0);
2742         if (!map)
2743                 goto error;
2744         map = isl_map_add(ctx, map, bmap1);
2745         map = isl_map_add(ctx, map, bmap2);
2746         return map;
2747 error:
2748         isl_basic_map_free(ctx, bmap1);
2749         isl_basic_map_free(ctx, bmap2);
2750         return NULL;
2751 }
2752
2753 struct isl_set *isl_basic_set_union(
2754                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_set *bset1,
2755                 struct isl_basic_set *bset2)
2756 {
2757         return (struct isl_set *)isl_basic_map_union(ctx,
2758                                             (struct isl_basic_map *)bset1,
2759                                             (struct isl_basic_map *)bset2);
2760 }
2761
2762 /* Order divs such that any div only depends on previous divs */
2763 static struct isl_basic_map *order_divs(struct isl_ctx *ctx,
2764                 struct isl_basic_map *bmap)
2765 {
2766         int i;
2767         unsigned off = bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out;
2768
2769         for (i = 0; i < bmap->n_div; ++i) {
2770                 int pos;
2771                 pos = isl_seq_first_non_zero(bmap->div[i]+1+1+off+i,
2772                                                             bmap->n_div-i);
2773                 if (pos == -1)
2774                         continue;
2775                 swap_div(bmap, i, pos);
2776                 --i;
2777         }
2778         return bmap;
2779 }
2780
2781 static int find_div(struct isl_basic_map *dst,
2782                         struct isl_basic_map *src, unsigned div)
2783 {
2784         int i;
2785
2786         unsigned total = src->nparam + src->n_in + src->n_out + src->n_div;
2787
2788         for (i = 0; i < dst->n_div; ++i)
2789                 if (isl_seq_eq(dst->div[i], src->div[div], 1+1+total) &&
2790                     isl_seq_first_non_zero(dst->div[i]+1+1+total,
2791                                                 dst->n_div - src->n_div) == -1)
2792                         return i;
2793         return -1;
2794 }
2795
2796 /* For a div d = floor(f/m), add the constraints
2797  *
2798  *              f - m d >= 0
2799  *              -(f-(n-1)) + m d >= 0
2800  *
2801  * Note that the second constraint is the negation of
2802  *
2803  *              f - m d >= n
2804  */
2805 static int add_div_constraints(struct isl_ctx *ctx,
2806                 struct isl_basic_map *bmap, unsigned div)
2807 {
2808         int i, j;
2809         unsigned div_pos = 1 + bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + div;
2810         unsigned total = bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + bmap->extra;
2811
2812         i = isl_basic_map_alloc_inequality(ctx, bmap);
2813         if (i < 0)
2814                 return -1;
2815         isl_seq_cpy(bmap->ineq[i], bmap->div[div]+1, 1+total);
2816         isl_int_neg(bmap->ineq[i][div_pos], bmap->div[div][0]);
2817
2818         j = isl_basic_map_alloc_inequality(ctx, bmap);
2819         if (j < 0)
2820                 return -1;
2821         isl_seq_neg(bmap->ineq[j], bmap->ineq[i], 1 + total);
2822         isl_int_add(bmap->ineq[j][0], bmap->ineq[j][0], bmap->ineq[j][div_pos]);
2823         isl_int_sub_ui(bmap->ineq[j][0], bmap->ineq[j][0], 1);
2824         return j;
2825 }
2826
2827 struct isl_basic_map *isl_basic_map_align_divs(struct isl_ctx *ctx,
2828                 struct isl_basic_map *dst, struct isl_basic_map *src)
2829 {
2830         int i;
2831         unsigned total = src->nparam + src->n_in + src->n_out + src->n_div;
2832
2833         if (src->n_div == 0)
2834                 return dst;
2835
2836         src = order_divs(ctx, src);
2837         dst = isl_basic_map_extend(ctx, dst, dst->nparam, dst->n_in,
2838                         dst->n_out, src->n_div, 0, 2 * src->n_div);
2839         if (!dst)
2840                 return NULL;
2841         for (i = 0; i < src->n_div; ++i) {
2842                 int j = find_div(dst, src, i);
2843                 if (j < 0) {
2844                         j = isl_basic_map_alloc_div(ctx, dst);
2845                         if (j < 0)
2846                                 goto error;
2847                         isl_seq_cpy(dst->div[j], src->div[i], 1+1+total);
2848                         isl_seq_clr(dst->div[j]+1+1+total,
2849                                                     dst->extra - src->n_div);
2850                         if (add_div_constraints(ctx, dst, j) < 0)
2851                                 goto error;
2852                 }
2853                 if (j != i)
2854                         swap_div(dst, i, j);
2855         }
2856         return dst;
2857 error:
2858         isl_basic_map_free(ctx, dst);
2859         return NULL;
2860 }
2861
2862 struct isl_map *isl_map_align_divs(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map)
2863 {
2864         int i;
2865
2866         map = isl_map_compute_divs(ctx, map);
2867         map = isl_map_cow(ctx, map);
2868         if (!map)
2869                 return NULL;
2870
2871         for (i = 1; i < map->n; ++i)
2872                 map->p[0] = isl_basic_map_align_divs(ctx, map->p[0], map->p[i]);
2873         for (i = 1; i < map->n; ++i)
2874                 map->p[i] = isl_basic_map_align_divs(ctx, map->p[i], map->p[0]);
2875
2876         return map;
2877 }
2878
2879 static struct isl_map *add_cut_constraint(struct isl_ctx *ctx,
2880                 struct isl_map *dst,
2881                 struct isl_basic_map *src, isl_int *c,
2882                 unsigned len, int oppose)
2883 {
2884         struct isl_basic_map *copy = NULL;
2885         int is_empty;
2886         int k;
2887         unsigned total;
2888
2889         copy = isl_basic_map_copy(ctx, src);
2890         copy = isl_basic_map_cow(ctx, copy);
2891         if (!copy)
2892                 goto error;
2893         copy = isl_basic_map_extend(ctx, copy,
2894                 copy->nparam, copy->n_in, copy->n_out, 0, 0, 1);
2895         k = isl_basic_map_alloc_inequality(ctx, copy);
2896         if (k < 0)
2897                 goto error;
2898         if (oppose)
2899                 isl_seq_neg(copy->ineq[k], c, len);
2900         else
2901                 isl_seq_cpy(copy->ineq[k], c, len);
2902         total = 1 + copy->nparam + copy->n_in + copy->n_out + copy->extra;
2903         isl_seq_clr(copy->ineq[k]+len, total - len);
2904         isl_inequality_negate(ctx, copy, k);
2905         copy = isl_basic_map_simplify(ctx, copy);
2906         copy = isl_basic_map_finalize(ctx, copy);
2907         is_empty = isl_basic_map_is_empty(ctx, copy);
2908         if (is_empty < 0)
2909                 goto error;
2910         if (!is_empty)
2911                 dst = isl_map_add(ctx, dst, copy);
2912         else
2913                 isl_basic_map_free(ctx, copy);
2914         return dst;
2915 error:
2916         isl_basic_map_free(ctx, copy);
2917         isl_map_free(ctx, dst);
2918         return NULL;
2919 }
2920
2921 static struct isl_map *subtract(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map,
2922                 struct isl_basic_map *bmap)
2923 {
2924         int i, j, k;
2925         unsigned flags = 0;
2926         struct isl_map *rest = NULL;
2927         unsigned max;
2928         unsigned total = bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + bmap->n_div;
2929
2930         assert(bmap);
2931
2932         if (!map)
2933                 goto error;
2934
2935         if (F_ISSET(map, ISL_MAP_DISJOINT))
2936                 FL_SET(flags, ISL_MAP_DISJOINT);
2937
2938         max = map->n * (2 * bmap->n_eq + bmap->n_ineq);
2939         rest = isl_map_alloc(ctx, map->nparam, map->n_in, map->n_out,
2940                                 max, flags);
2941         if (!rest)
2942                 goto error;
2943
2944         for (i = 0; i < map->n; ++i) {
2945                 map->p[i] = isl_basic_map_align_divs(ctx, map->p[i], bmap);
2946                 if (!map->p[i])
2947                         goto error;
2948         }
2949
2950         for (j = 0; j < map->n; ++j)
2951                 map->p[j] = isl_basic_map_cow(ctx, map->p[j]);
2952
2953         for (i = 0; i < bmap->n_eq; ++i) {
2954                 for (j = 0; j < map->n; ++j) {
2955                         rest = add_cut_constraint(ctx, rest,
2956                                 map->p[j], bmap->eq[i], 1+total, 0);
2957                         if (!rest)
2958                                 goto error;
2959
2960                         rest = add_cut_constraint(ctx, rest,
2961                                 map->p[j], bmap->eq[i], 1+total, 1);
2962                         if (!rest)
2963                                 goto error;
2964
2965                         map->p[j] = isl_basic_map_extend(ctx, map->p[j],
2966                                 map->p[j]->nparam, map->p[j]->n_in,
2967                                 map->p[j]->n_out, 0, 1, 0);
2968                         if (!map->p[j])
2969                                 goto error;
2970                         k = isl_basic_map_alloc_equality(ctx, map->p[j]);
2971                         if (k < 0)
2972                                 goto error;
2973                         isl_seq_cpy(map->p[j]->eq[k], bmap->eq[i], 1+total);
2974                         isl_seq_clr(map->p[j]->eq[k]+1+total,
2975                                         map->p[j]->extra - bmap->n_div);
2976                 }
2977         }
2978
2979         for (i = 0; i < bmap->n_ineq; ++i) {
2980                 for (j = 0; j < map->n; ++j) {
2981                         rest = add_cut_constraint(ctx, rest,
2982                                 map->p[j], bmap->ineq[i], 1+total, 0);
2983                         if (!rest)
2984                                 goto error;
2985
2986                         map->p[j] = isl_basic_map_extend(ctx, map->p[j],
2987                                 map->p[j]->nparam, map->p[j]->n_in,
2988                                 map->p[j]->n_out, 0, 0, 1);
2989                         if (!map->p[j])
2990                                 goto error;
2991                         k = isl_basic_map_alloc_inequality(ctx, map->p[j]);
2992                         if (k < 0)
2993                                 goto error;
2994                         isl_seq_cpy(map->p[j]->ineq[k], bmap->ineq[i], 1+total);
2995                         isl_seq_clr(map->p[j]->ineq[k]+1+total,
2996                                         map->p[j]->extra - bmap->n_div);
2997                 }
2998         }
2999
3000         isl_map_free(ctx, map);
3001         return rest;
3002 error:
3003         isl_map_free(ctx, map);
3004         isl_map_free(ctx, rest);
3005         return NULL;
3006 }
3007
3008 struct isl_map *isl_map_subtract(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map1,
3009                 struct isl_map *map2)
3010 {
3011         int i;
3012         if (!map1 || !map2)
3013                 goto error;
3014
3015         isl_assert(ctx, map1->nparam == map2->nparam, goto error);
3016         isl_assert(ctx, map1->n_in == map2->n_in, goto error);
3017         isl_assert(ctx, map1->n_out == map2->n_out, goto error);
3018
3019         if (isl_map_is_empty(ctx, map2)) {
3020                 isl_map_free(ctx, map2);
3021                 return map1;
3022         }
3023
3024         map1 = isl_map_compute_divs(ctx, map1);
3025         map2 = isl_map_compute_divs(ctx, map2);
3026         if (!map1 || !map2)
3027                 goto error;
3028
3029         for (i = 0; map1 && i < map2->n; ++i)
3030                 map1 = subtract(ctx, map1, map2->p[i]);
3031
3032         isl_map_free(ctx, map2);
3033         return map1;
3034 error:
3035         isl_map_free(ctx, map1);
3036         isl_map_free(ctx, map2);
3037         return NULL;
3038 }
3039
3040 struct isl_set *isl_set_subtract(struct isl_ctx *ctx, struct isl_set *set1,
3041                 struct isl_set *set2)
3042 {
3043         return (struct isl_set *)
3044                 isl_map_subtract(ctx,
3045                         (struct isl_map *)set1, (struct isl_map *)set2);
3046 }
3047
3048 struct isl_set *isl_set_apply(struct isl_ctx *ctx, struct isl_set *set,
3049                 struct isl_map *map)
3050 {
3051         isl_assert(ctx, set->dim == map->n_in, goto error);
3052         map = isl_map_intersect_domain(ctx, map, set);
3053         set = isl_map_range(ctx, map);
3054         return set;
3055 error:
3056         isl_set_free(ctx, set);
3057         isl_map_free(ctx, map);
3058         return NULL;
3059 }
3060
3061 /* There is no need to cow as removing empty parts doesn't change
3062  * the meaning of the set.
3063  */
3064 struct isl_map *isl_map_remove_empty_parts(struct isl_ctx *ctx,
3065         struct isl_map *map)
3066 {
3067         int i;
3068
3069         if (!map)
3070                 return NULL;
3071
3072         for (i = map->n-1; i >= 0; --i) {
3073                 if (!F_ISSET(map->p[i], ISL_BASIC_MAP_EMPTY))
3074                         continue;
3075                 isl_basic_map_free(ctx, map->p[i]);
3076                 if (i != map->n-1)
3077                         map->p[i] = map->p[map->n-1];
3078                 map->n--;
3079         }
3080
3081         return map;
3082 }
3083
3084 struct isl_set *isl_set_remove_empty_parts(struct isl_ctx *ctx,
3085         struct isl_set *set)
3086 {
3087         return (struct isl_set *)
3088                 isl_map_remove_empty_parts(ctx, (struct isl_map *)set);
3089 }