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