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->flags = bmap->flags;
 135         dup_constraints(ctx, dup, bmap);
 136         dup->sample = isl_vec_copy(ctx, bmap->sample);
 137         return dup;
 138 }
 139
 140 struct isl_basic_set *isl_basic_set_dup(struct isl_ctx *ctx,
 141                                         struct isl_basic_set *bset)
 142 {
 143         struct isl_basic_map *dup;
 144
 145         dup = isl_basic_map_dup(ctx, (struct isl_basic_map *)bset);
 146         return (struct isl_basic_set *)dup;
 147 }
 148
 149 struct isl_basic_set *isl_basic_set_copy(struct isl_ctx *ctx,
 150                                         struct isl_basic_set *bset)
 151 {
 152         if (!bset)
 153                 return NULL;
 154
 155         if (F_ISSET(bset, ISL_BASIC_SET_FINAL)) {
 156                 bset->ref++;
 157                 return bset;
 158         }
 159         return isl_basic_set_dup(ctx, bset);
 160 }
 161
 162 struct isl_set *isl_set_copy(struct isl_ctx *ctx, struct isl_set *set)
 163 {
 164         if (!set)
 165                 return NULL;
 166
 167         set->ref++;
 168         return set;
 169 }
 170
 171 struct isl_basic_map *isl_basic_map_copy(struct isl_ctx *ctx,
 172                                         struct isl_basic_map *bmap)
 173 {
 174         if (!bmap)
 175                 return NULL;
 176
 177         if (F_ISSET(bmap, ISL_BASIC_SET_FINAL)) {
 178                 bmap->ref++;
 179                 return bmap;
 180         }
 181         return isl_basic_map_dup(ctx, bmap);
 182 }
 183
 184 struct isl_map *isl_map_copy(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map)
 185 {
 186         if (!map)
 187                 return NULL;
 188
 189         map->ref++;
 190         return map;
 191 }
 192
 193 void isl_basic_map_free(struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_map *bmap)
 194 {
 195         if (!bmap)
 196                 return;
 197
 198         if (--bmap->ref > 0)
 199                 return;
 200
 201         free(bmap->div);
 202         isl_blk_free(ctx, bmap->block2);
 203         free(bmap->eq);
 204         isl_blk_free(ctx, bmap->block);
 205         isl_vec_free(ctx, bmap->sample);
 206         free(bmap);
 207 }
 208
 209 void isl_basic_set_free(struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_set *bset)
 210 {
 211         isl_basic_map_free(ctx, (struct isl_basic_map *)bset);
 212 }
 213
 214 int isl_basic_map_alloc_equality(struct isl_ctx *ctx,
 215                 struct isl_basic_map *bmap)
 216 {
 217         if (!bmap)
 218                 return -1;
 219         isl_assert(ctx, bmap->n_eq + bmap->n_ineq < bmap->c_size, return -1);
 220         isl_assert(ctx, bmap->eq + bmap->n_eq <= bmap->ineq, return -1);
 221         if (bmap->eq + bmap->n_eq == bmap->ineq) {
 222                 isl_int *t;
 223                 int j = isl_basic_map_alloc_inequality(ctx, bmap);
 224                 if (j < 0)
 225                         return -1;
 226                 t = bmap->ineq[0];
 227                 bmap->ineq[0] = bmap->ineq[j];
 228                 bmap->ineq[j] = t;
 229                 bmap->n_ineq--;
 230                 bmap->ineq++;
 231         }
 232         return bmap->n_eq++;
 233 }
 234
 235 int isl_basic_set_alloc_equality(struct isl_ctx *ctx,
 236                 struct isl_basic_set *bset)
 237 {
 238         return isl_basic_map_alloc_equality(ctx, (struct isl_basic_map *)bset);
 239 }
 240
 241 int isl_basic_map_free_equality(struct isl_ctx *ctx,
 242                 struct isl_basic_map *bmap, unsigned n)
 243 {
 244         isl_assert(ctx, n <= bmap->n_eq, return -1);
 245         bmap->n_eq -= n;
 246         return 0;
 247 }
 248
 249 int isl_basic_map_drop_equality(struct isl_ctx *ctx,
 250                 struct isl_basic_map *bmap, unsigned pos)
 251 {
 252         isl_int *t;
 253         isl_assert(ctx, pos < bmap->n_eq, return -1);
 254
 255         if (pos != bmap->n_eq - 1) {
 256                 t = bmap->eq[pos];
 257                 bmap->eq[pos] = bmap->eq[bmap->n_eq - 1];
 258                 bmap->eq[bmap->n_eq - 1] = t;
 259         }
 260         bmap->n_eq--;
 261         return 0;
 262 }
 263
 264 int isl_basic_set_drop_equality(struct isl_ctx *ctx,
 265                 struct isl_basic_set *bset, unsigned pos)
 266 {
 267         return isl_basic_map_drop_equality(ctx,
 268                         (struct isl_basic_map *)bset, pos);
 269 }
 270
 271 void isl_basic_map_inequality_to_equality(struct isl_ctx *ctx,
 272                 struct isl_basic_map *bmap, unsigned pos)
 273 {
 274         isl_int *t;
 275
 276         t = bmap->ineq[pos];
 277         bmap->ineq[pos] = bmap->ineq[0];
 278         bmap->ineq[0] = bmap->eq[bmap->n_eq];
 279         bmap->eq[bmap->n_eq] = t;
 280         bmap->n_eq++;
 281         bmap->n_ineq--;
 282         bmap->ineq++;
 283 }
 284
 285 int isl_basic_map_alloc_inequality(struct isl_ctx *ctx,
 286                 struct isl_basic_map *bmap)
 287 {
 288         isl_assert(ctx, (bmap->ineq - bmap->eq) + bmap->n_ineq < bmap->c_size,
 289                         return -1);
 290         F_CLR(bmap, ISL_BASIC_MAP_NO_IMPLICIT);
 291         F_CLR(bmap, ISL_BASIC_MAP_NO_REDUNDANT);
 292         return bmap->n_ineq++;
 293 }
 294
 295 int isl_basic_set_alloc_inequality(struct isl_ctx *ctx,
 296                 struct isl_basic_set *bset)
 297 {
 298         return isl_basic_map_alloc_inequality(ctx, (struct isl_basic_map *)bset);
 299 }
 300
 301 int isl_basic_map_free_inequality(struct isl_ctx *ctx,
 302                 struct isl_basic_map *bmap, unsigned n)
 303 {
 304         isl_assert(ctx, n <= bmap->n_ineq, return -1);
 305         bmap->n_ineq -= n;
 306         return 0;
 307 }
 308
 309 int isl_basic_set_free_inequality(struct isl_ctx *ctx,
 310                 struct isl_basic_set *bset, unsigned n)
 311 {
 312         return isl_basic_map_free_inequality(ctx,
 313                                             (struct isl_basic_map *)bset, n);
 314 }
 315
 316 int isl_basic_map_drop_inequality(struct isl_ctx *ctx,
 317                 struct isl_basic_map *bmap, unsigned pos)
 318 {
 319         isl_int *t;
 320         isl_assert(ctx, pos < bmap->n_ineq, return -1);
 321
 322         if (pos != bmap->n_ineq - 1) {
 323                 t = bmap->ineq[pos];
 324                 bmap->ineq[pos] = bmap->ineq[bmap->n_ineq - 1];
 325                 bmap->ineq[bmap->n_ineq - 1] = t;
 326         }
 327         bmap->n_ineq--;
 328         return 0;
 329 }
 330
 331 int isl_basic_set_drop_inequality(struct isl_ctx *ctx,
 332                 struct isl_basic_set *bset, unsigned pos)
 333 {
 334         return isl_basic_map_drop_inequality(ctx,
 335                         (struct isl_basic_map *)bset, pos);
 336 }
 337
 338 int isl_basic_map_alloc_div(struct isl_ctx *ctx,
 339                 struct isl_basic_map *bmap)
 340 {
 341         isl_assert(ctx, bmap->n_div < bmap->extra, return -1);
 342         return bmap->n_div++;
 343 }
 344
 345 int isl_basic_map_free_div(struct isl_ctx *ctx,
 346                 struct isl_basic_map *bmap, unsigned n)
 347 {
 348         isl_assert(ctx, n <= bmap->n_div, return -1);
 349         bmap->n_div -= n;
 350         return 0;
 351 }
 352
 353 /* Copy constraint from src to dst, putting the vars of src at offset
 354  * dim_off in dst and the divs of src at offset div_off in dst.
 355  * If both sets are actually map, then dim_off applies to the input
 356  * variables.
 357  */
 358 static void copy_constraint(struct isl_basic_map *dst_map, isl_int *dst,
 359                             struct isl_basic_map *src_map, isl_int *src,
 360                             unsigned in_off, unsigned out_off, unsigned div_off)
 361 {
 362         isl_int_set(dst[0], src[0]);
 363         isl_seq_cpy(dst+1, src+1, isl_min(dst_map->nparam, src_map->nparam));
 364         if (dst_map->nparam > src_map->nparam)
 365                 isl_seq_clr(dst+1+src_map->nparam,
 366                                 dst_map->nparam - src_map->nparam);
 367         isl_seq_clr(dst+1+dst_map->nparam, in_off);
 368         isl_seq_cpy(dst+1+dst_map->nparam+in_off,
 369                     src+1+src_map->nparam,
 370                     isl_min(dst_map->n_in-in_off, src_map->n_in));
 371         if (dst_map->n_in-in_off > src_map->n_in)
 372                 isl_seq_clr(dst+1+dst_map->nparam+in_off+src_map->n_in,
 373                                 dst_map->n_in - in_off - src_map->n_in);
 374         isl_seq_clr(dst+1+dst_map->nparam+dst_map->n_in, out_off);
 375         isl_seq_cpy(dst+1+dst_map->nparam+dst_map->n_in+out_off,
 376                     src+1+src_map->nparam+src_map->n_in,
 377                     isl_min(dst_map->n_out-out_off, src_map->n_out));
 378         if (dst_map->n_out-out_off > src_map->n_out)
 379                 isl_seq_clr(dst+1+dst_map->nparam+dst_map->n_in+out_off+src_map->n_out,
 380                                 dst_map->n_out - out_off - src_map->n_out);
 381         isl_seq_clr(dst+1+dst_map->nparam+dst_map->n_in+dst_map->n_out, div_off);
 382         isl_seq_cpy(dst+1+dst_map->nparam+dst_map->n_in+dst_map->n_out+div_off,
 383                     src+1+src_map->nparam+src_map->n_in+src_map->n_out,
 384                     isl_min(dst_map->extra-div_off, src_map->extra));
 385         if (dst_map->extra-div_off > src_map->extra)
 386                 isl_seq_clr(dst+1+dst_map->nparam+dst_map->n_in+dst_map->n_out+
 387                                 div_off+src_map->extra,
 388                                 dst_map->extra - div_off - src_map->extra);
 389 }
 390
 391 static void copy_div(struct isl_basic_map *dst_map, isl_int *dst,
 392                      struct isl_basic_map *src_map, isl_int *src,
 393                      unsigned in_off, unsigned out_off, unsigned div_off)
 394 {
 395         isl_int_set(dst[0], src[0]);
 396         copy_constraint(dst_map, dst+1, src_map, src+1, in_off, out_off, div_off);
 397 }
 398
 399 static struct isl_basic_map *add_constraints(struct isl_ctx *ctx,
 400                 struct isl_basic_map *bmap1,
 401                 struct isl_basic_map *bmap2, unsigned i_pos, unsigned o_pos)
 402 {
 403         int i;
 404         unsigned div_off = bmap1->n_div;
 405
 406         for (i = 0; i < bmap2->n_eq; ++i) {
 407                 int i1 = isl_basic_map_alloc_equality(ctx, bmap1);
 408                 if (i1 < 0)
 409                         goto error;
 410                 copy_constraint(bmap1, bmap1->eq[i1], bmap2, bmap2->eq[i],
 411                                 i_pos, o_pos, div_off);
 412         }
 413
 414         for (i = 0; i < bmap2->n_ineq; ++i) {
 415                 int i1 = isl_basic_map_alloc_inequality(ctx, bmap1);
 416                 if (i1 < 0)
 417                         goto error;
 418                 copy_constraint(bmap1, bmap1->ineq[i1], bmap2, bmap2->ineq[i],
 419                                 i_pos, o_pos, div_off);
 420         }
 421
 422         for (i = 0; i < bmap2->n_div; ++i) {
 423                 int i1 = isl_basic_map_alloc_div(ctx, bmap1);
 424                 if (i1 < 0)
 425                         goto error;
 426                 copy_div(bmap1, bmap1->div[i1], bmap2, bmap2->div[i],
 427                          i_pos, o_pos, div_off);
 428         }
 429
 430         isl_basic_map_free(ctx, bmap2);
 431
 432         return bmap1;
 433
 434 error:
 435         isl_basic_map_free(ctx, bmap1);
 436         isl_basic_map_free(ctx, bmap2);
 437         return NULL;
 438 }
 439
 440 struct isl_basic_map *isl_basic_map_extend(struct isl_ctx *ctx,
 441                 struct isl_basic_map *base,
 442                 unsigned nparam, unsigned n_in, unsigned n_out, unsigned extra,
 443                 unsigned n_eq, unsigned n_ineq)
 444 {
 445         struct isl_basic_map *ext;
 446         unsigned flags;
 447         int dims_ok;
 448
 449         base = isl_basic_map_cow(ctx, base);
 450         if (!base)
 451                 goto error;
 452
 453         dims_ok = base && base->nparam == nparam &&
 454                   base->n_in == n_in && base->n_out == n_out &&
 455                   base->extra >= base->n_div + extra;
 456
 457         if (dims_ok && n_eq == 0 && n_ineq == 0)
 458                 return base;
 459
 460         if (base) {
 461                 isl_assert(ctx, base->nparam <= nparam, goto error);
 462                 isl_assert(ctx, base->n_in <= n_in, goto error);
 463                 isl_assert(ctx, base->n_out <= n_out, goto error);
 464                 extra += base->extra;
 465                 n_eq += base->n_eq;
 466                 n_ineq += base->n_ineq;
 467         }
 468
 469         ext = isl_basic_map_alloc(ctx, nparam, n_in, n_out,
 470                                         extra, n_eq, n_ineq);
 471         if (!base)
 472                 return ext;
 473         if (!ext)
 474                 goto error;
 475
 476         flags = base->flags;
 477         ext = add_constraints(ctx, ext, base, 0, 0);
 478         if (ext) {
 479                 ext->flags = flags;
 480                 F_CLR(ext, ISL_BASIC_SET_FINAL);
 481         }
 482
 483         return ext;
 484
 485 error:
 486         isl_basic_map_free(ctx, base);
 487         return NULL;
 488 }
 489
 490 struct isl_basic_set *isl_basic_set_extend(struct isl_ctx *ctx,
 491                 struct isl_basic_set *base,
 492                 unsigned nparam, unsigned dim, unsigned extra,
 493                 unsigned n_eq, unsigned n_ineq)
 494 {
 495         return (struct isl_basic_set *)
 496                 isl_basic_map_extend(ctx, (struct isl_basic_map *)base,
 497                                         nparam, 0, dim, extra, n_eq, n_ineq);
 498 }
 499
 500 struct isl_basic_set *isl_basic_set_cow(struct isl_ctx *ctx,
 501                 struct isl_basic_set *bset)
 502 {
 503         return (struct isl_basic_set *)
 504                 isl_basic_map_cow(ctx, (struct isl_basic_map *)bset);
 505 }
 506
 507 struct isl_basic_map *isl_basic_map_cow(struct isl_ctx *ctx,
 508                 struct isl_basic_map *bmap)
 509 {
 510         if (!bmap)
 511                 return NULL;
 512
 513         if (bmap->ref > 1) {
 514                 bmap->ref--;
 515                 bmap = isl_basic_map_dup(ctx, bmap);
 516         }
 517         F_CLR(bmap, ISL_BASIC_SET_FINAL);
 518         return bmap;
 519 }
 520
 521 struct isl_set *isl_set_cow(struct isl_ctx *ctx, struct isl_set *set)
 522 {
 523         if (!set)
 524                 return NULL;
 525
 526         if (set->ref == 1)
 527                 return set;
 528         set->ref--;
 529         return isl_set_dup(ctx, set);
 530 }
 531
 532 struct isl_map *isl_map_cow(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map)
 533 {
 534         if (!map)
 535                 return NULL;
 536
 537         if (map->ref == 1)
 538                 return map;
 539         map->ref--;
 540         return isl_map_dup(ctx, map);
 541 }
 542
 543 static void swap_vars(struct isl_blk blk, isl_int *a,
 544                         unsigned a_len, unsigned b_len)
 545 {
 546         isl_seq_cpy(blk.data, a+a_len, b_len);
 547         isl_seq_cpy(blk.data+b_len, a, a_len);
 548         isl_seq_cpy(a, blk.data, b_len+a_len);
 549 }
 550
 551 struct isl_basic_set *isl_basic_set_swap_vars(struct isl_ctx *ctx,
 552                 struct isl_basic_set *bset, unsigned n)
 553 {
 554         int i;
 555         struct isl_blk blk;
 556
 557         if (!bset)
 558                 goto error;
 559
 560         isl_assert(ctx, n <= bset->dim, goto error);
 561
 562         if (n == bset->dim)
 563                 return bset;
 564
 565         bset = isl_basic_set_cow(ctx, bset);
 566         if (!bset)
 567                 return NULL;
 568
 569         blk = isl_blk_alloc(ctx, bset->dim);
 570         if (isl_blk_is_error(blk))
 571                 goto error;
 572
 573         for (i = 0; i < bset->n_eq; ++i)
 574                 swap_vars(blk,
 575                           bset->eq[i]+1+bset->nparam, n, bset->dim - n);
 576
 577         for (i = 0; i < bset->n_ineq; ++i)
 578                 swap_vars(blk,
 579                           bset->ineq[i]+1+bset->nparam, n, bset->dim - n);
 580
 581         for (i = 0; i < bset->n_div; ++i)
 582                 swap_vars(blk,
 583                           bset->div[i]+1+1+bset->nparam, n, bset->dim - n);
 584
 585         isl_blk_free(ctx, blk);
 586
 587         return bset;
 588
 589 error:
 590         isl_basic_set_free(ctx, bset);
 591         return NULL;
 592 }
 593
 594 struct isl_set *isl_set_swap_vars(struct isl_ctx *ctx,
 595                 struct isl_set *set, unsigned n)
 596 {
 597         int i;
 598         set = isl_set_cow(ctx, set);
 599         if (!set)
 600                 return NULL;
 601
 602         for (i = 0; i < set->n; ++i) {
 603                 set->p[i] = isl_basic_set_swap_vars(ctx, set->p[i], n);
 604                 if (!set->p[i]) {
 605                         isl_set_free(ctx, set);
 606                         return NULL;
 607                 }
 608         }
 609         return set;
 610 }
 611
 612 static void constraint_drop_vars(isl_int *c, unsigned n, unsigned rem)
 613 {
 614         isl_seq_cpy(c, c + n, rem);
 615         isl_seq_clr(c + rem, n);
 616 }
 617
 618 struct isl_basic_set *isl_basic_set_drop_vars(struct isl_ctx *ctx,
 619                 struct isl_basic_set *bset, unsigned first, unsigned n)
 620 {
 621         int i;
 622
 623         if (!bset)
 624                 goto error;
 625
 626         isl_assert(ctx, first + n <= bset->dim, goto error);
 627
 628         if (n == 0)
 629                 return bset;
 630
 631         bset = isl_basic_set_cow(ctx, bset);
 632         if (!bset)
 633                 return NULL;
 634
 635         for (i = 0; i < bset->n_eq; ++i)
 636                 constraint_drop_vars(bset->eq[i]+1+bset->nparam+first, n,
 637                                      (bset->dim-first-n)+bset->extra);
 638
 639         for (i = 0; i < bset->n_ineq; ++i)
 640                 constraint_drop_vars(bset->ineq[i]+1+bset->nparam+first, n,
 641                                      (bset->dim-first-n)+bset->extra);
 642
 643         for (i = 0; i < bset->n_div; ++i)
 644                 constraint_drop_vars(bset->div[i]+1+1+bset->nparam+first, n,
 645                                      (bset->dim-first-n)+bset->extra);
 646
 647         bset->dim -= n;
 648         bset->extra += n;
 649
 650         return isl_basic_set_finalize(ctx, bset);
 651 error:
 652         isl_basic_set_free(ctx, bset);
 653         return NULL;
 654 }
 655
 656 struct isl_set *isl_set_drop_vars(struct isl_ctx *ctx,
 657                 struct isl_set *set, unsigned first, unsigned n)
 658 {
 659         int i;
 660
 661         if (!set)
 662                 goto error;
 663
 664         isl_assert(ctx, first + n <= set->dim, goto error);
 665
 666         if (n == 0)
 667                 return set;
 668         set = isl_set_cow(ctx, set);
 669         if (!set)
 670                 goto error;
 671
 672         for (i = 0; i < set->n; ++i) {
 673                 set->p[i] = isl_basic_set_drop_vars(ctx, set->p[i], first, n);
 674                 if (!set->p[i])
 675                         goto error;
 676         }
 677         set->dim -= n;
 678
 679         return set;
 680 error:
 681         isl_set_free(ctx, set);
 682         return NULL;
 683 }
 684
 685 /*
 686  * We don't cow, as the div is assumed to be redundant.
 687  */
 688 static struct isl_basic_map *isl_basic_map_drop_div(struct isl_ctx *ctx,
 689                 struct isl_basic_map *bmap, unsigned div)
 690 {
 691         int i;
 692         unsigned pos;
 693
 694         if (!bmap)
 695                 goto error;
 696
 697         pos = 1 + bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + div;
 698
 699         isl_assert(ctx, div < bmap->n_div, goto error);
 700
 701         for (i = 0; i < bmap->n_eq; ++i)
 702                 constraint_drop_vars(bmap->eq[i]+pos, 1, bmap->extra-div-1);
 703
 704         for (i = 0; i < bmap->n_ineq; ++i) {
 705                 if (!isl_int_is_zero(bmap->ineq[i][pos])) {
 706                         isl_basic_map_drop_inequality(ctx, bmap, i);
 707                         --i;
 708                         continue;
 709                 }
 710                 constraint_drop_vars(bmap->ineq[i]+pos, 1, bmap->extra-div-1);
 711         }
 712
 713         for (i = 0; i < bmap->n_div; ++i)
 714                 constraint_drop_vars(bmap->div[i]+1+pos, 1, bmap->extra-div-1);
 715
 716         if (div != bmap->n_div - 1) {
 717                 int j;
 718                 isl_int *t = bmap->div[div];
 719
 720                 for (j = div; j < bmap->n_div - 1; ++j)
 721                         bmap->div[j] = bmap->div[j+1];
 722
 723                 bmap->div[bmap->n_div - 1] = t;
 724         }
 725         isl_basic_map_free_div(ctx, bmap, 1);
 726
 727         return bmap;
 728 error:
 729         isl_basic_map_free(ctx, bmap);
 730         return NULL;
 731 }
 732
 733 static void eliminate_div(struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_map *bmap,
 734                                 isl_int *eq, unsigned div)
 735 {
 736         int i;
 737         unsigned pos = 1 + bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + div;
 738         unsigned len;
 739         len = 1 + bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + bmap->n_div;
 740
 741         for (i = 0; i < bmap->n_eq; ++i)
 742                 if (bmap->eq[i] != eq)
 743                         isl_seq_elim(bmap->eq[i], eq, pos, len, NULL);
 744
 745         for (i = 0; i < bmap->n_ineq; ++i)
 746                 isl_seq_elim(bmap->ineq[i], eq, pos, len, NULL);
 747
 748         /* We need to be careful about circular definitions,
 749          * so for now we just remove the definitions of other divs that
 750          * depend on this div and (possibly) recompute them later.
 751          */
 752         for (i = 0; i < bmap->n_div; ++i)
 753                 if (!isl_int_is_zero(bmap->div[i][0]) &&
 754                     !isl_int_is_zero(bmap->div[i][1 + pos]))
 755                         isl_seq_clr(bmap->div[i], 1 + len);
 756
 757         isl_basic_map_drop_div(ctx, bmap, div);
 758 }
 759
 760 struct isl_basic_map *isl_basic_map_set_to_empty(
 761                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_map *bmap)
 762 {
 763         int i = 0;
 764         unsigned total;
 765         if (!bmap)
 766                 goto error;
 767         total = bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + bmap->extra;
 768         isl_basic_map_free_div(ctx, bmap, bmap->n_div);
 769         isl_basic_map_free_inequality(ctx, bmap, bmap->n_ineq);
 770         if (bmap->n_eq > 0)
 771                 isl_basic_map_free_equality(ctx, bmap, bmap->n_eq-1);
 772         else {
 773                 isl_basic_map_alloc_equality(ctx, bmap);
 774                 if (i < 0)
 775                         goto error;
 776         }
 777         isl_int_set_si(bmap->eq[i][0], 1);
 778         isl_seq_clr(bmap->eq[i]+1, total);
 779         F_SET(bmap, ISL_BASIC_MAP_EMPTY);
 780         return isl_basic_map_finalize(ctx, bmap);
 781 error:
 782         isl_basic_map_free(ctx, bmap);
 783         return NULL;
 784 }
 785
 786 struct isl_basic_set *isl_basic_set_set_to_empty(
 787                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_set *bset)
 788 {
 789         return (struct isl_basic_set *)
 790                 isl_basic_map_set_to_empty(ctx, (struct isl_basic_map *)bset);
 791 }
 792
 793 static void swap_equality(struct isl_basic_map *bmap, int a, int b)
 794 {
 795         isl_int *t = bmap->eq[a];
 796         bmap->eq[a] = bmap->eq[b];
 797         bmap->eq[b] = t;
 798 }
 799
 800 static void swap_inequality(struct isl_basic_map *bmap, int a, int b)
 801 {
 802         isl_int *t = bmap->ineq[a];
 803         bmap->ineq[a] = bmap->ineq[b];
 804         bmap->ineq[b] = t;
 805 }
 806
 807 static void swap_div(struct isl_basic_map *bmap, int a, int b)
 808 {
 809         int i;
 810         unsigned off = bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out;
 811         isl_int *t = bmap->div[a];
 812         bmap->div[a] = bmap->div[b];
 813         bmap->div[b] = t;
 814
 815         for (i = 0; i < bmap->n_eq; ++i)
 816                 isl_int_swap(bmap->eq[i][1+off+a], bmap->eq[i][1+off+b]);
 817
 818         for (i = 0; i < bmap->n_ineq; ++i)
 819                 isl_int_swap(bmap->ineq[i][1+off+a], bmap->ineq[i][1+off+b]);
 820
 821         for (i = 0; i < bmap->n_div; ++i)
 822                 isl_int_swap(bmap->div[i][1+1+off+a], bmap->div[i][1+1+off+b]);
 823 }
 824
 825 struct isl_basic_map *isl_basic_map_gauss(struct isl_ctx *ctx,
 826         struct isl_basic_map *bmap, int *progress)
 827 {
 828         int k;
 829         int done;
 830         int last_var;
 831         unsigned total_var;
 832         unsigned total;
 833
 834         if (!bmap)
 835                 return NULL;
 836
 837         total_var = bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out;
 838         total = total_var + bmap->n_div;
 839
 840         last_var = total - 1;
 841         for (done = 0; done < bmap->n_eq; ++done) {
 842                 for (; last_var >= 0; --last_var) {
 843                         for (k = done; k < bmap->n_eq; ++k)
 844                                 if (!isl_int_is_zero(bmap->eq[k][1+last_var]))
 845                                         break;
 846                         if (k < bmap->n_eq)
 847                                 break;
 848                 }
 849                 if (last_var < 0)
 850                         break;
 851                 if (k != done)
 852                         swap_equality(bmap, k, done);
 853                 if (isl_int_is_neg(bmap->eq[done][1+last_var]))
 854                         isl_seq_neg(bmap->eq[done], bmap->eq[done], 1+total);
 855
 856                 for (k = 0; k < bmap->n_eq; ++k) {
 857                         if (k == done)
 858                                 continue;
 859                         if (isl_int_is_zero(bmap->eq[k][1+last_var]))
 860                                 continue;
 861                         if (progress)
 862                                 *progress = 1;
 863                         isl_seq_elim(bmap->eq[k], bmap->eq[done],
 864                                         1+last_var, 1+total, NULL);
 865                 }
 866
 867                 for (k = 0; k < bmap->n_ineq; ++k) {
 868                         if (isl_int_is_zero(bmap->ineq[k][1+last_var]))
 869                                 continue;
 870                         if (progress)
 871                                 *progress = 1;
 872                         isl_seq_elim(bmap->ineq[k], bmap->eq[done],
 873                                         1+last_var, 1+total, NULL);
 874                 }
 875
 876                 for (k = 0; k < bmap->n_div; ++k) {
 877                         if (isl_int_is_zero(bmap->div[k][0]))
 878                                 continue;
 879                         if (isl_int_is_zero(bmap->div[k][1+1+last_var]))
 880                                 continue;
 881                         if (progress)
 882                                 *progress = 1;
 883                         isl_seq_elim(bmap->div[k]+1, bmap->eq[done],
 884                                         1+last_var, 1+total, &bmap->div[k][0]);
 885                 }
 886
 887                 if (last_var >= total_var &&
 888                     isl_int_is_zero(bmap->div[last_var - total_var][0])) {
 889                         unsigned div = last_var - total_var;
 890                         isl_seq_neg(bmap->div[div]+1, bmap->eq[done], 1+total);
 891                         isl_int_set_si(bmap->div[div][1+1+last_var], 0);
 892                         isl_int_set(bmap->div[div][0],
 893                                     bmap->eq[done][1+last_var]);
 894                 }
 895         }
 896         if (done == bmap->n_eq)
 897                 return bmap;
 898         for (k = done; k < bmap->n_eq; ++k) {
 899                 if (isl_int_is_zero(bmap->eq[k][0]))
 900                         continue;
 901                 return isl_basic_map_set_to_empty(ctx, bmap);
 902         }
 903         isl_basic_map_free_equality(ctx, bmap, bmap->n_eq-done);
 904         return bmap;
 905 }
 906
 907 struct isl_basic_set *isl_basic_set_gauss(struct isl_ctx *ctx,
 908         struct isl_basic_set *bset, int *progress)
 909 {
 910         return (struct isl_basic_set*)isl_basic_map_gauss(ctx,
 911                         (struct isl_basic_map *)bset, progress);
 912 }
 913
 914 static unsigned int round_up(unsigned int v)
 915 {
 916         int old_v = v;
 917
 918         while (v) {
 919                 old_v = v;
 920                 v ^= v & -v;
 921         }
 922         return old_v << 1;
 923 }
 924
 925 static int hash_index(int *index, unsigned int size, int bits,
 926                         struct isl_basic_map *bmap, int k)
 927 {
 928         int h;
 929         unsigned total = bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + bmap->n_div;
 930         u_int32_t hash = isl_seq_hash(bmap->ineq[k]+1, total, bits);
 931         for (h = hash; index[h]; h = (h+1) % size)
 932                 if (k != index[h]-1 &&
 933                     isl_seq_eq(bmap->ineq[k]+1,
 934                                bmap->ineq[index[h]-1]+1, total))
 935                         break;
 936         return h;
 937 }
 938
 939 static struct isl_basic_map *remove_duplicate_constraints(
 940         struct isl_ctx *ctx,
 941         struct isl_basic_map *bmap, int *progress)
 942 {
 943         unsigned int size;
 944         int *index;
 945         int k, l, h;
 946         int bits;
 947         unsigned total = bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + bmap->n_div;
 948         isl_int sum;
 949
 950         if (bmap->n_ineq <= 1)
 951                 return bmap;
 952
 953         size = round_up(4 * (bmap->n_ineq+1) / 3 - 1);
 954         bits = ffs(size) - 1;
 955         index = isl_alloc_array(ctx, int, size);
 956         memset(index, 0, size * sizeof(int));
 957         if (!index)
 958                 return bmap;
 959
 960         index[isl_seq_hash(bmap->ineq[0]+1, total, bits)] = 1;
 961         for (k = 1; k < bmap->n_ineq; ++k) {
 962                 h = hash_index(index, size, bits, bmap, k);
 963                 if (!index[h]) {
 964                         index[h] = k+1;
 965                         continue;
 966                 }
 967                 *progress = 1;
 968                 l = index[h] - 1;
 969                 if (isl_int_lt(bmap->ineq[k][0], bmap->ineq[l][0]))
 970                         swap_inequality(bmap, k, l);
 971                 isl_basic_map_drop_inequality(ctx, bmap, k);
 972                 --k;
 973         }
 974         isl_int_init(sum);
 975         for (k = 0; k < bmap->n_ineq-1; ++k) {
 976                 isl_seq_neg(bmap->ineq[k]+1, bmap->ineq[k]+1, total);
 977                 h = hash_index(index, size, bits, bmap, k);
 978                 isl_seq_neg(bmap->ineq[k]+1, bmap->ineq[k]+1, total);
 979                 if (!index[h])
 980                         continue;
 981                 l = index[h] - 1;
 982                 isl_int_add(sum, bmap->ineq[k][0], bmap->ineq[l][0]);
 983                 if (isl_int_is_pos(sum))
 984                         continue;
 985                 if (isl_int_is_zero(sum)) {
 986                         /* We need to break out of the loop after these
 987                          * changes since the contents of the hash
 988                          * will no longer be valid.
 989                          * Plus, we probably we want to regauss first.
 990                          */
 991                         isl_basic_map_drop_inequality(ctx, bmap, l);
 992                         isl_basic_map_inequality_to_equality(ctx, bmap, k);
 993                 } else
 994                         bmap = isl_basic_map_set_to_empty(ctx, bmap);
 995                 break;
 996         }
 997         isl_int_clear(sum);
 998
 999         free(index);
1000         return bmap;
1001 }
1002
1003 static struct isl_basic_map *remove_duplicate_divs(struct isl_ctx *ctx,
1004         struct isl_basic_map *bmap, int *progress)
1005 {
1006         unsigned int size;
1007         int *index;
1008         int k, l, h;
1009         int bits;
1010         struct isl_blk eq;
1011         unsigned total_var = bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out;
1012         unsigned total = total_var + bmap->n_div;
1013
1014         if (bmap->n_div <= 1)
1015                 return bmap;
1016
1017         for (k = bmap->n_div - 1; k >= 0; --k)
1018                 if (!isl_int_is_zero(bmap->div[k][0]))
1019                         break;
1020         if (k <= 0)
1021                 return bmap;
1022
1023         size = round_up(4 * bmap->n_div / 3 - 1);
1024         bits = ffs(size) - 1;
1025         index = isl_alloc_array(ctx, int, size);
1026         memset(index, 0, size * sizeof(int));
1027         if (!index)
1028                 return bmap;
1029         eq = isl_blk_alloc(ctx, 1+total);
1030         if (isl_blk_is_error(eq))
1031                 goto out;
1032
1033         isl_seq_clr(eq.data, 1+total);
1034         index[isl_seq_hash(bmap->div[k], 2+total, bits)] = k + 1;
1035         for (--k; k >= 0; --k) {
1036                 u_int32_t hash;
1037
1038                 if (isl_int_is_zero(bmap->div[k][0]))
1039                         continue;
1040
1041                 hash = isl_seq_hash(bmap->div[k], 2+total, bits);
1042                 for (h = hash; index[h]; h = (h+1) % size)
1043                         if (isl_seq_eq(bmap->div[k],
1044                                        bmap->div[index[h]-1], 2+total))
1045                                 break;
1046                 if (index[h]) {
1047                         *progress = 1;
1048                         l = index[h] - 1;
1049                         isl_int_set_si(eq.data[1+total_var+k], -1);
1050                         isl_int_set_si(eq.data[1+total_var+l], 1);
1051                         eliminate_div(ctx, bmap, eq.data, l);
1052                         isl_int_set_si(eq.data[1+total_var+k], 0);
1053                         isl_int_set_si(eq.data[1+total_var+l], 0);
1054                 }
1055                 index[h] = k+1;
1056         }
1057
1058         isl_blk_free(ctx, eq);
1059 out:
1060         free(index);
1061         return bmap;
1062 }
1063
1064 /* Elimininate divs based on equalities
1065  */
1066 static struct isl_basic_map *eliminate_divs_eq(
1067                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_map *bmap,
1068                 int *progress)
1069 {
1070         int d;
1071         int i;
1072         int modified = 0;
1073         unsigned off;
1074
1075         if (!bmap)
1076                 return NULL;
1077
1078         off = 1 + bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out;
1079
1080         for (d = bmap->n_div - 1; d >= 0 ; --d) {
1081                 for (i = 0; i < bmap->n_eq; ++i) {
1082                         if (!isl_int_is_one(bmap->eq[i][off + d]) &&
1083                             !isl_int_is_negone(bmap->eq[i][off + d]))
1084                                 continue;
1085                         modified = 1;
1086                         *progress = 1;
1087                         eliminate_div(ctx, bmap, bmap->eq[i], d);
1088                         isl_basic_map_drop_equality(ctx, bmap, i);
1089                         break;
1090                 }
1091         }
1092         if (modified)
1093                 return eliminate_divs_eq(ctx, bmap, progress);
1094         return bmap;
1095 }
1096
1097 static struct isl_basic_map *normalize_constraints(
1098                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_map *bmap)
1099 {
1100         int i;
1101         isl_int gcd;
1102         unsigned total = bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + bmap->n_div;
1103
1104         isl_int_init(gcd);
1105         for (i = bmap->n_eq - 1; i >= 0; --i) {
1106                 isl_seq_gcd(bmap->eq[i]+1, total, &gcd);
1107                 if (isl_int_is_zero(gcd)) {
1108                         if (!isl_int_is_zero(bmap->eq[i][0])) {
1109                                 bmap = isl_basic_map_set_to_empty(ctx, bmap);
1110                                 break;
1111                         }
1112                         isl_basic_map_drop_equality(ctx, bmap, i);
1113                         continue;
1114                 }
1115                 if (F_ISSET(bmap, ISL_BASIC_MAP_RATIONAL))
1116                         isl_int_gcd(gcd, gcd, bmap->eq[i][0]);
1117                 if (isl_int_is_one(gcd))
1118                         continue;
1119                 if (!isl_int_is_divisible_by(bmap->eq[i][0], gcd)) {
1120                         bmap = isl_basic_map_set_to_empty(ctx, bmap);
1121                         break;
1122                 }
1123                 isl_seq_scale_down(bmap->eq[i], bmap->eq[i], gcd, 1+total);
1124         }
1125
1126         for (i = bmap->n_ineq - 1; i >= 0; --i) {
1127                 isl_seq_gcd(bmap->ineq[i]+1, total, &gcd);
1128                 if (isl_int_is_zero(gcd)) {
1129                         if (isl_int_is_neg(bmap->ineq[i][0])) {
1130                                 bmap = isl_basic_map_set_to_empty(ctx, bmap);
1131                                 break;
1132                         }
1133                         isl_basic_map_drop_inequality(ctx, bmap, i);
1134                         continue;
1135                 }
1136                 if (F_ISSET(bmap, ISL_BASIC_MAP_RATIONAL))
1137                         isl_int_gcd(gcd, gcd, bmap->ineq[i][0]);
1138                 if (isl_int_is_one(gcd))
1139                         continue;
1140                 isl_int_fdiv_q(bmap->ineq[i][0], bmap->ineq[i][0], gcd);
1141                 isl_seq_scale_down(bmap->ineq[i]+1, bmap->ineq[i]+1, gcd, total);
1142         }
1143         isl_int_clear(gcd);
1144
1145         return bmap;
1146 }
1147
1148
1149 /* Eliminate the specified variables from the constraints using
1150  * Fourier-Motzkin.  The variables themselves are not removed.
1151  */
1152 struct isl_basic_map *isl_basic_map_eliminate_vars(struct isl_ctx *ctx,
1153         struct isl_basic_map *bmap, int pos, unsigned n)
1154 {
1155         int d;
1156         int i, j, k;
1157         unsigned total;
1158         unsigned extra;
1159
1160         if (!bmap)
1161                 return NULL;
1162         total = bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + bmap->n_div;
1163         extra = bmap->extra - bmap->n_div;
1164
1165         bmap = isl_basic_map_cow(ctx, bmap);
1166         bmap = isl_basic_map_gauss(ctx, bmap, NULL);
1167         for (d = pos + n - 1; d >= pos; --d) {
1168                 int n_lower, n_upper;
1169                 if (!bmap)
1170                         return NULL;
1171                 for (i = 0; i < bmap->n_eq; ++i) {
1172                         if (isl_int_is_zero(bmap->eq[i][1+d]))
1173                                 continue;
1174                         isl_basic_map_drop_equality(ctx, bmap, i);
1175                         break;
1176                 }
1177                 if (i < bmap->n_eq)
1178                         continue;
1179                 n_lower = 0;
1180                 n_upper = 0;
1181                 for (i = 0; i < bmap->n_ineq; ++i) {
1182                         if (isl_int_is_pos(bmap->ineq[i][1+d]))
1183                                 n_lower++;
1184                         else if (isl_int_is_neg(bmap->ineq[i][1+d]))
1185                                 n_upper++;
1186                 }
1187                 bmap = isl_basic_map_extend(ctx, bmap,
1188                                 bmap->nparam, bmap->n_in, bmap->n_out, 0,
1189                                 0, n_lower * n_upper);
1190                 for (i = bmap->n_ineq - 1; i >= 0; --i) {
1191                         int last;
1192                         if (isl_int_is_zero(bmap->ineq[i][1+d]))
1193                                 continue;
1194                         last = -1;
1195                         for (j = 0; j < i; ++j) {
1196                                 if (isl_int_is_zero(bmap->ineq[j][1+d]))
1197                                         continue;
1198                                 last = j;
1199                                 if (isl_int_sgn(bmap->ineq[i][1+d]) ==
1200                                     isl_int_sgn(bmap->ineq[j][1+d]))
1201                                         continue;
1202                                 k = isl_basic_map_alloc_inequality(ctx, bmap);
1203                                 if (k < 0)
1204                                         goto error;
1205                                 isl_seq_cpy(bmap->ineq[k], bmap->ineq[i],
1206                                                 1+total);
1207                                 isl_seq_clr(bmap->ineq[k]+1+total, extra);
1208                                 isl_seq_elim(bmap->ineq[k], bmap->ineq[j],
1209                                                 1+d, 1+total, NULL);
1210                         }
1211                         isl_basic_map_drop_inequality(ctx, bmap, i);
1212                         i = last + 1;
1213                 }
1214                 if (n_lower > 0 && n_upper > 0) {
1215                         bmap = normalize_constraints(ctx, bmap);
1216                         bmap = isl_basic_map_gauss(ctx, bmap, NULL);
1217                         if (F_ISSET(bmap, ISL_BASIC_MAP_EMPTY))
1218                                 break;
1219                 }
1220         }
1221         return bmap;
1222 error:
1223         isl_basic_map_free(ctx, bmap);
1224         return NULL;
1225 }
1226
1227 struct isl_basic_set *isl_basic_set_eliminate_vars(struct isl_ctx *ctx,
1228         struct isl_basic_set *bset, unsigned pos, unsigned n)
1229 {
1230         return (struct isl_basic_set *)isl_basic_map_eliminate_vars(ctx,
1231                         (struct isl_basic_map *)bset, pos, n);
1232 }
1233
1234 /* Elimininate divs based on inequalities
1235  */
1236 static struct isl_basic_map *eliminate_divs_ineq(
1237                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_map *bmap,
1238                 int *progress)
1239 {
1240         int d;
1241         int i;
1242         unsigned off;
1243
1244         if (!bmap)
1245                 return NULL;
1246
1247         off = 1 + bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out;
1248
1249         for (d = bmap->n_div - 1; d >= 0 ; --d) {
1250                 for (i = 0; i < bmap->n_eq; ++i)
1251                         if (!isl_int_is_zero(bmap->eq[i][off + d]))
1252                                 break;
1253                 if (i < bmap->n_eq)
1254                         continue;
1255                 for (i = 0; i < bmap->n_ineq; ++i)
1256                         if (isl_int_abs_gt(bmap->ineq[i][off + d], ctx->one))
1257                                 break;
1258                 if (i < bmap->n_ineq)
1259                         continue;
1260                 *progress = 1;
1261                 bmap = isl_basic_map_eliminate_vars(ctx, bmap, (off-1)+d, 1);
1262                 if (F_ISSET(bmap, ISL_BASIC_MAP_EMPTY))
1263                         break;
1264                 bmap = isl_basic_map_drop_div(ctx, bmap, d);
1265                 if (!bmap)
1266                         break;
1267         }
1268         return bmap;
1269 }
1270
1271 struct isl_basic_map *isl_basic_map_simplify(
1272                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_map *bmap)
1273 {
1274         int progress = 1;
1275         if (!bmap)
1276                 return NULL;
1277         while (progress) {
1278                 progress = 0;
1279                 bmap = normalize_constraints(ctx, bmap);
1280                 bmap = eliminate_divs_eq(ctx, bmap, &progress);
1281                 bmap = eliminate_divs_ineq(ctx, bmap, &progress);
1282                 bmap = isl_basic_map_gauss(ctx, bmap, &progress);
1283                 bmap = remove_duplicate_divs(ctx, bmap, &progress);
1284                 bmap = remove_duplicate_constraints(ctx, bmap, &progress);
1285         }
1286         return bmap;
1287 }
1288
1289 struct isl_basic_set *isl_basic_set_simplify(
1290                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_set *bset)
1291 {
1292         return (struct isl_basic_set *)
1293                 isl_basic_map_simplify(ctx,
1294                         (struct isl_basic_map *)bset);
1295 }
1296
1297 static void dump_term(struct isl_basic_map *bmap,
1298                         isl_int c, int pos, FILE *out)
1299 {
1300         unsigned in = bmap->n_in;
1301         unsigned dim = bmap->n_in + bmap->n_out;
1302         if (!pos)
1303                 isl_int_print(out, c);
1304         else {
1305                 if (!isl_int_is_one(c))
1306                         isl_int_print(out, c);
1307                 if (pos < 1 + bmap->nparam)
1308                         fprintf(out, "p%d", pos - 1);
1309                 else if (pos < 1 + bmap->nparam + in)
1310                         fprintf(out, "i%d", pos - 1 - bmap->nparam);
1311                 else if (pos < 1 + bmap->nparam + dim)
1312                         fprintf(out, "o%d", pos - 1 - bmap->nparam - in);
1313                 else
1314                         fprintf(out, "e%d", pos - 1 - bmap->nparam - dim);
1315         }
1316 }
1317
1318 static void dump_constraint_sign(struct isl_basic_map *bmap, isl_int *c,
1319                                 int sign, FILE *out)
1320 {
1321         int i;
1322         int first;
1323         unsigned len = 1 + bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + bmap->n_div;
1324         isl_int v;
1325
1326         isl_int_init(v);
1327         for (i = 0, first = 1; i < len; ++i) {
1328                 if (isl_int_sgn(c[i]) * sign <= 0)
1329                         continue;
1330                 if (!first)
1331                         fprintf(out, " + ");
1332                 first = 0;
1333                 isl_int_abs(v, c[i]);
1334                 dump_term(bmap, v, i, out);
1335         }
1336         isl_int_clear(v);
1337         if (first)
1338                 fprintf(out, "0");
1339 }
1340
1341 static void dump_constraint(struct isl_basic_map *bmap, isl_int *c,
1342                                 const char *op, FILE *out, int indent)
1343 {
1344         int i;
1345
1346         fprintf(out, "%*s", indent, "");
1347
1348         dump_constraint_sign(bmap, c, 1, out);
1349         fprintf(out, " %s ", op);
1350         dump_constraint_sign(bmap, c, -1, out);
1351
1352         fprintf(out, "\n");
1353
1354         for (i = bmap->n_div; i < bmap->extra; ++i) {
1355                 if (isl_int_is_zero(c[1+bmap->nparam+bmap->n_in+bmap->n_out+i]))
1356                         continue;
1357                 fprintf(out, "%*s", indent, "");
1358                 fprintf(out, "ERROR: unused div coefficient not zero\n");
1359         }
1360 }
1361
1362 static void dump_constraints(struct isl_basic_map *bmap,
1363                                 isl_int **c, unsigned n,
1364                                 const char *op, FILE *out, int indent)
1365 {
1366         int i;
1367
1368         for (i = 0; i < n; ++i)
1369                 dump_constraint(bmap, c[i], op, out, indent);
1370 }
1371
1372 static void dump_affine(struct isl_basic_map *bmap, isl_int *exp, FILE *out)
1373 {
1374         int j;
1375         int first = 1;
1376         unsigned total = bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + bmap->n_div;
1377
1378         for (j = 0; j < 1 + total; ++j) {
1379                 if (isl_int_is_zero(exp[j]))
1380                         continue;
1381                 if (!first && isl_int_is_pos(exp[j]))
1382                         fprintf(out, "+");
1383                 dump_term(bmap, exp[j], j, out);
1384                 first = 0;
1385         }
1386 }
1387
1388 static void dump(struct isl_basic_map *bmap, FILE *out, int indent)
1389 {
1390         int i;
1391
1392         dump_constraints(bmap, bmap->eq, bmap->n_eq, "=", out, indent);
1393         dump_constraints(bmap, bmap->ineq, bmap->n_ineq, ">=", out, indent);
1394
1395         for (i = 0; i < bmap->n_div; ++i) {
1396                 fprintf(out, "%*s", indent, "");
1397                 fprintf(out, "e%d = [(", i);
1398                 dump_affine(bmap, bmap->div[i]+1, out);
1399                 fprintf(out, ")/");
1400                 isl_int_print(out, bmap->div[i][0]);
1401                 fprintf(out, "]\n");
1402         }
1403 }
1404
1405 void isl_basic_set_dump(struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_set *bset,
1406                                 FILE *out, int indent)
1407 {
1408         if (!bset) {
1409                 fprintf(out, "null basic set\n");
1410                 return;
1411         }
1412
1413         fprintf(out, "%*s", indent, "");
1414         fprintf(out, "nparam: %d, dim: %d, extra: %d\n",
1415                         bset->nparam, bset->dim, bset->extra);
1416         dump((struct isl_basic_map *)bset, out, indent);
1417 }
1418
1419 void isl_basic_map_dump(struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_map *bmap,
1420                                 FILE *out, int indent)
1421 {
1422         if (!bmap) {
1423                 fprintf(out, "null basic map\n");
1424                 return;
1425         }
1426
1427         fprintf(out, "%*s", indent, "");
1428         fprintf(out, "ref: %d, nparam: %d, in: %d, out: %d, extra: %d, flags: %x\n",
1429                 bmap->ref,
1430                 bmap->nparam, bmap->n_in, bmap->n_out, bmap->extra, bmap->flags);
1431         dump(bmap, out, indent);
1432 }
1433
1434 int isl_inequality_negate(struct isl_ctx *ctx,
1435                 struct isl_basic_map *bmap, unsigned pos)
1436 {
1437         unsigned total = bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + bmap->n_div;
1438         isl_assert(ctx, pos < bmap->n_ineq, return -1);
1439         isl_seq_neg(bmap->ineq[pos], bmap->ineq[pos], 1 + total);
1440         isl_int_sub_ui(bmap->ineq[pos][0], bmap->ineq[pos][0], 1);
1441         return 0;
1442 }
1443
1444 struct isl_set *isl_set_alloc(struct isl_ctx *ctx,
1445                 unsigned nparam, unsigned dim, int n, unsigned flags)
1446 {
1447         struct isl_set *set;
1448
1449         set = isl_alloc(ctx, struct isl_set,
1450                         sizeof(struct isl_set) +
1451                         n * sizeof(struct isl_basic_set *));
1452         if (!set)
1453                 return NULL;
1454
1455         set->ref = 1;
1456         set->size = n;
1457         set->n = 0;
1458         set->nparam = nparam;
1459         set->zero = 0;
1460         set->dim = dim;
1461         set->flags = flags;
1462         return set;
1463 }
1464
1465 struct isl_set *isl_set_dup(struct isl_ctx *ctx, struct isl_set *set)
1466 {
1467         int i;
1468         struct isl_set *dup;
1469
1470         dup = isl_set_alloc(ctx, set->nparam, set->dim, set->n, set->flags);
1471         if (!dup)
1472                 return NULL;
1473         for (i = 0; i < set->n; ++i)
1474                 dup = isl_set_add(ctx, dup,
1475                                   isl_basic_set_dup(ctx, set->p[i]));
1476         return dup;
1477 }
1478
1479 struct isl_set *isl_set_from_basic_set(struct isl_ctx *ctx,
1480                                 struct isl_basic_set *bset)
1481 {
1482         struct isl_set *set;
1483
1484         set = isl_set_alloc(ctx, bset->nparam, bset->dim, 1, ISL_MAP_DISJOINT);
1485         if (!set) {
1486                 isl_basic_set_free(ctx, bset);
1487                 return NULL;
1488         }
1489         return isl_set_add(ctx, set, bset);
1490 }
1491
1492 struct isl_map *isl_map_from_basic_map(struct isl_ctx *ctx,
1493                                 struct isl_basic_map *bmap)
1494 {
1495         struct isl_map *map;
1496
1497         map = isl_map_alloc(ctx, bmap->nparam, bmap->n_in, bmap->n_out, 1,
1498                                 ISL_MAP_DISJOINT);
1499         if (!map) {
1500                 isl_basic_map_free(ctx, bmap);
1501                 return NULL;
1502         }
1503         return isl_map_add(ctx, map, bmap);
1504 }
1505
1506 struct isl_set *isl_set_add(struct isl_ctx *ctx, struct isl_set *set,
1507                                 struct isl_basic_set *bset)
1508 {
1509         if (!bset || !set)
1510                 goto error;
1511         isl_assert(ctx, set->nparam == bset->nparam, goto error);
1512         isl_assert(ctx, set->dim == bset->dim, goto error);
1513         isl_assert(ctx, set->n < set->size, goto error);
1514         set->p[set->n] = bset;
1515         set->n++;
1516         return set;
1517 error:
1518         if (set)
1519                 isl_set_free(ctx, set);
1520         if (bset)
1521                 isl_basic_set_free(ctx, bset);
1522         return NULL;
1523 }
1524
1525 void isl_set_free(struct isl_ctx *ctx, struct isl_set *set)
1526 {
1527         int i;
1528
1529         if (!set)
1530                 return;
1531
1532         if (--set->ref > 0)
1533                 return;
1534
1535         for (i = 0; i < set->n; ++i)
1536                 isl_basic_set_free(ctx, set->p[i]);
1537         free(set);
1538 }
1539
1540 void isl_set_dump(struct isl_ctx *ctx, struct isl_set *set, FILE *out,
1541                   int indent)
1542 {
1543         int i;
1544
1545         if (!set) {
1546                 fprintf(out, "null set\n");
1547                 return;
1548         }
1549
1550         fprintf(out, "%*s", indent, "");
1551         fprintf(out, "ref: %d, n: %d\n", set->ref, set->n);
1552         for (i = 0; i < set->n; ++i) {
1553                 fprintf(out, "%*s", indent, "");
1554                 fprintf(out, "basic set %d:\n", i);
1555                 isl_basic_set_dump(ctx, set->p[i], out, indent+4);
1556         }
1557 }
1558
1559 void isl_map_dump(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map, FILE *out,
1560                   int indent)
1561 {
1562         int i;
1563
1564         if (!map) {
1565                 fprintf(out, "null map\n");
1566                 return;
1567         }
1568
1569         fprintf(out, "%*s", indent, "");
1570         fprintf(out, "ref: %d, n: %d, nparam: %d, in: %d, out: %d, flags: %x\n",
1571                         map->ref, map->n, map->nparam, map->n_in, map->n_out,
1572                         map->flags);
1573         for (i = 0; i < map->n; ++i) {
1574                 fprintf(out, "%*s", indent, "");
1575                 fprintf(out, "basic map %d:\n", i);
1576                 isl_basic_map_dump(ctx, map->p[i], out, indent+4);
1577         }
1578 }
1579
1580 struct isl_basic_map *isl_basic_map_intersect_domain(
1581                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_map *bmap,
1582                 struct isl_basic_set *bset)
1583 {
1584         struct isl_basic_map *bmap_domain;
1585
1586         if (!bmap || !bset)
1587                 goto error;
1588
1589         isl_assert(ctx, bset->dim == bmap->n_in, goto error);
1590         isl_assert(ctx, bset->nparam == bmap->nparam, goto error);
1591
1592         bmap = isl_basic_map_extend(ctx, bmap,
1593                         bset->nparam, bmap->n_in, bmap->n_out,
1594                         bset->n_div, bset->n_eq, bset->n_ineq);
1595         if (!bmap)
1596                 goto error;
1597         bmap_domain = isl_basic_map_from_basic_set(ctx, bset,
1598                                                 bset->dim, 0);
1599         bmap = add_constraints(ctx, bmap, bmap_domain, 0, 0);
1600
1601         bmap = isl_basic_map_simplify(ctx, bmap);
1602         return isl_basic_map_finalize(ctx, bmap);
1603 error:
1604         isl_basic_map_free(ctx, bmap);
1605         isl_basic_set_free(ctx, bset);
1606         return NULL;
1607 }
1608
1609 struct isl_basic_map *isl_basic_map_intersect_range(
1610                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_map *bmap,
1611                 struct isl_basic_set *bset)
1612 {
1613         struct isl_basic_map *bmap_range;
1614
1615         if (!bmap || !bset)
1616                 goto error;
1617
1618         isl_assert(ctx, bset->dim == bmap->n_out, goto error);
1619         isl_assert(ctx, bset->nparam == bmap->nparam, goto error);
1620
1621         bmap = isl_basic_map_extend(ctx, bmap,
1622                         bset->nparam, bmap->n_in, bmap->n_out,
1623                         bset->n_div, bset->n_eq, bset->n_ineq);
1624         if (!bmap)
1625                 goto error;
1626         bmap_range = isl_basic_map_from_basic_set(ctx, bset,
1627                                                 0, bset->dim);
1628         bmap = add_constraints(ctx, bmap, bmap_range, 0, 0);
1629
1630         bmap = isl_basic_map_simplify(ctx, bmap);
1631         return isl_basic_map_finalize(ctx, bmap);
1632 error:
1633         isl_basic_map_free(ctx, bmap);
1634         isl_basic_set_free(ctx, bset);
1635         return NULL;
1636 }
1637
1638 struct isl_basic_map *isl_basic_map_intersect(
1639                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_map *bmap1,
1640                 struct isl_basic_map *bmap2)
1641 {
1642         if (!bmap1 || !bmap2)
1643                 goto error;
1644
1645         isl_assert(ctx, bmap1->nparam == bmap2->nparam, goto error);
1646         isl_assert(ctx, bmap1->n_in == bmap2->n_in, goto error);
1647         isl_assert(ctx, bmap1->n_out == bmap2->n_out, goto error);
1648
1649         bmap1 = isl_basic_map_extend(ctx, bmap1,
1650                         bmap1->nparam, bmap1->n_in, bmap1->n_out,
1651                         bmap2->n_div, bmap2->n_eq, bmap2->n_ineq);
1652         if (!bmap1)
1653                 goto error;
1654         bmap1 = add_constraints(ctx, bmap1, bmap2, 0, 0);
1655
1656         bmap1 = isl_basic_map_simplify(ctx, bmap1);
1657         return isl_basic_map_finalize(ctx, bmap1);
1658 error:
1659         isl_basic_map_free(ctx, bmap1);
1660         isl_basic_map_free(ctx, bmap2);
1661         return NULL;
1662 }
1663
1664 struct isl_basic_set *isl_basic_set_intersect(
1665                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_set *bset1,
1666                 struct isl_basic_set *bset2)
1667 {
1668         return (struct isl_basic_set *)
1669                 isl_basic_map_intersect(ctx,
1670                         (struct isl_basic_map *)bset1,
1671                         (struct isl_basic_map *)bset2);
1672 }
1673
1674 struct isl_map *isl_map_intersect(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map1,
1675                 struct isl_map *map2)
1676 {
1677         unsigned flags = 0;
1678         struct isl_map *result;
1679         int i, j;
1680
1681         if (!map1 || !map2)
1682                 goto error;
1683
1684         if (F_ISSET(map1, ISL_MAP_DISJOINT) &&
1685             F_ISSET(map2, ISL_MAP_DISJOINT))
1686                 FL_SET(flags, ISL_MAP_DISJOINT);
1687
1688         result = isl_map_alloc(ctx, map1->nparam, map1->n_in, map1->n_out,
1689                                 map1->n * map2->n, flags);
1690         if (!result)
1691                 goto error;
1692         for (i = 0; i < map1->n; ++i)
1693                 for (j = 0; j < map2->n; ++j) {
1694                         struct isl_basic_map *part;
1695                         part = isl_basic_map_intersect(ctx,
1696                                     isl_basic_map_copy(ctx, map1->p[i]),
1697                                     isl_basic_map_copy(ctx, map2->p[j]));
1698                         if (isl_basic_map_is_empty(ctx, part))
1699                                 isl_basic_map_free(ctx, part);
1700                         else
1701                                 result = isl_map_add(ctx, result, part);
1702                         if (!result)
1703                                 goto error;
1704                 }
1705         isl_map_free(ctx, map1);
1706         isl_map_free(ctx, map2);
1707         return result;
1708 error:
1709         isl_map_free(ctx, map1);
1710         isl_map_free(ctx, map2);
1711         return NULL;
1712 }
1713
1714 struct isl_basic_map *isl_basic_map_reverse(struct isl_ctx *ctx,
1715                 struct isl_basic_map *bmap)
1716 {
1717         struct isl_basic_set *bset;
1718         unsigned in;
1719
1720         if (!bmap)
1721                 return NULL;
1722         bmap = isl_basic_map_cow(ctx, bmap);
1723         if (!bmap)
1724                 return NULL;
1725         in = bmap->n_in;
1726         bset = isl_basic_set_from_basic_map(ctx, bmap);
1727         bset = isl_basic_set_swap_vars(ctx, bset, in);
1728         return isl_basic_map_from_basic_set(ctx, bset, bset->dim-in, in);
1729 }
1730
1731 /* Turn final n dimensions into existentially quantified variables.
1732  */
1733 struct isl_basic_set *isl_basic_set_project_out(
1734                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_set *bset,
1735                 unsigned n, unsigned flags)
1736 {
1737         int i;
1738         size_t row_size;
1739         isl_int **new_div;
1740         isl_int *old;
1741
1742         if (!bset)
1743                 return NULL;
1744
1745         isl_assert(ctx, n <= bset->dim, goto error);
1746
1747         if (n == 0)
1748                 return bset;
1749
1750         bset = isl_basic_set_cow(ctx, bset);
1751
1752         row_size = 1 + bset->nparam + bset->dim + bset->extra;
1753         old = bset->block2.data;
1754         bset->block2 = isl_blk_extend(ctx, bset->block2,
1755                                         (bset->extra + n) * (1 + row_size));
1756         if (!bset->block2.data)
1757                 goto error;
1758         new_div = isl_alloc_array(ctx, isl_int *, bset->extra + n);
1759         if (!new_div)
1760                 goto error;
1761         for (i = 0; i < n; ++i) {
1762                 new_div[i] = bset->block2.data +
1763                                 (bset->extra + i) * (1 + row_size);
1764                 isl_seq_clr(new_div[i], 1 + row_size);
1765         }
1766         for (i = 0; i < bset->extra; ++i)
1767                 new_div[n + i] = bset->block2.data + (bset->div[i] - old);
1768         free(bset->div);
1769         bset->div = new_div;
1770         bset->n_div += n;
1771         bset->extra += n;
1772         bset->dim -= n;
1773         bset = isl_basic_set_simplify(ctx, bset);
1774         return isl_basic_set_finalize(ctx, bset);
1775 error:
1776         isl_basic_set_free(ctx, bset);
1777         return NULL;
1778 }
1779
1780 struct isl_basic_map *isl_basic_map_apply_range(
1781                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_map *bmap1,
1782                 struct isl_basic_map *bmap2)
1783 {
1784         struct isl_basic_set *bset;
1785         unsigned n_in, n_out;
1786
1787         if (!bmap1 || !bmap2)
1788                 goto error;
1789
1790         isl_assert(ctx, bmap1->n_out == bmap2->n_in, goto error);
1791         isl_assert(ctx, bmap1->nparam == bmap2->nparam, goto error);
1792
1793         n_in = bmap1->n_in;
1794         n_out = bmap2->n_out;
1795
1796         bmap2 = isl_basic_map_reverse(ctx, bmap2);
1797         if (!bmap2)
1798                 goto error;
1799         bmap1 = isl_basic_map_extend(ctx, bmap1, bmap1->nparam,
1800                         bmap1->n_in + bmap2->n_in, bmap1->n_out,
1801                         bmap2->extra, bmap2->n_eq, bmap2->n_ineq);
1802         if (!bmap1)
1803                 goto error;
1804         bmap1 = add_constraints(ctx, bmap1, bmap2, bmap1->n_in - bmap2->n_in, 0);
1805         bmap1 = isl_basic_map_simplify(ctx, bmap1);
1806         bset = isl_basic_set_from_basic_map(ctx, bmap1);
1807         bset = isl_basic_set_project_out(ctx, bset,
1808                                                 bset->dim - (n_in + n_out), 0);
1809         return isl_basic_map_from_basic_set(ctx, bset, n_in, n_out);
1810 error:
1811         isl_basic_map_free(ctx, bmap1);
1812         isl_basic_map_free(ctx, bmap2);
1813         return NULL;
1814 }
1815
1816 struct isl_basic_set *isl_basic_set_apply(
1817                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_set *bset,
1818                 struct isl_basic_map *bmap)
1819 {
1820         if (!bset || !bmap)
1821                 goto error;
1822
1823         isl_assert(ctx, bset->dim == bmap->n_in, goto error);
1824
1825         return (struct isl_basic_set *)
1826                 isl_basic_map_apply_range(ctx,
1827                         (struct isl_basic_map *)bset, bmap);
1828 error:
1829         isl_basic_set_free(ctx, bset);
1830         isl_basic_map_free(ctx, bmap);
1831         return NULL;
1832 }
1833
1834 struct isl_basic_map *isl_basic_map_apply_domain(
1835                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_map *bmap1,
1836                 struct isl_basic_map *bmap2)
1837 {
1838         if (!bmap1 || !bmap2)
1839                 goto error;
1840
1841         isl_assert(ctx, bmap1->n_in == bmap2->n_in, goto error);
1842         isl_assert(ctx, bmap1->nparam == bmap2->nparam, goto error);
1843
1844         bmap1 = isl_basic_map_reverse(ctx, bmap1);
1845         bmap1 = isl_basic_map_apply_range(ctx, bmap1, bmap2);
1846         return isl_basic_map_reverse(ctx, bmap1);
1847 error:
1848         isl_basic_map_free(ctx, bmap1);
1849         isl_basic_map_free(ctx, bmap2);
1850         return NULL;
1851 }
1852
1853 static struct isl_basic_map *var_equal(struct isl_ctx *ctx,
1854                 struct isl_basic_map *bmap, unsigned pos)
1855 {
1856         int i;
1857         i = isl_basic_map_alloc_equality(ctx, bmap);
1858         if (i < 0)
1859                 goto error;
1860         isl_seq_clr(bmap->eq[i],
1861                     1 + bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + bmap->extra);
1862         isl_int_set_si(bmap->eq[i][1+bmap->nparam+pos], -1);
1863         isl_int_set_si(bmap->eq[i][1+bmap->nparam+bmap->n_in+pos], 1);
1864         return isl_basic_map_finalize(ctx, bmap);
1865 error:
1866         isl_basic_map_free(ctx, bmap);
1867         return NULL;
1868 }
1869
1870 static struct isl_basic_map *var_more(struct isl_ctx *ctx,
1871                 struct isl_basic_map *bmap, unsigned pos)
1872 {
1873         int i;
1874         i = isl_basic_map_alloc_inequality(ctx, bmap);
1875         if (i < 0)
1876                 goto error;
1877         isl_seq_clr(bmap->ineq[i],
1878                     1 + bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + bmap->extra);
1879         isl_int_set_si(bmap->ineq[i][0], -1);
1880         isl_int_set_si(bmap->ineq[i][1+bmap->nparam+pos], -1);
1881         isl_int_set_si(bmap->ineq[i][1+bmap->nparam+bmap->n_in+pos], 1);
1882         return isl_basic_map_finalize(ctx, bmap);
1883 error:
1884         isl_basic_map_free(ctx, bmap);
1885         return NULL;
1886 }
1887
1888 static struct isl_basic_map *var_less(struct isl_ctx *ctx,
1889                 struct isl_basic_map *bmap, unsigned pos)
1890 {
1891         int i;
1892         i = isl_basic_map_alloc_inequality(ctx, bmap);
1893         if (i < 0)
1894                 goto error;
1895         isl_seq_clr(bmap->ineq[i],
1896                     1 + bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + bmap->extra);
1897         isl_int_set_si(bmap->ineq[i][0], -1);
1898         isl_int_set_si(bmap->ineq[i][1+bmap->nparam+pos], 1);
1899         isl_int_set_si(bmap->ineq[i][1+bmap->nparam+bmap->n_in+pos], -1);
1900         return isl_basic_map_finalize(ctx, bmap);
1901 error:
1902         isl_basic_map_free(ctx, bmap);
1903         return NULL;
1904 }
1905
1906 struct isl_basic_map *isl_basic_map_equal(struct isl_ctx *ctx,
1907                 unsigned nparam, unsigned in, unsigned out, unsigned n_equal)
1908 {
1909         int i;
1910         struct isl_basic_map *bmap;
1911         bmap = isl_basic_map_alloc(ctx, nparam, in, out, 0, n_equal, 0);
1912         if (!bmap)
1913                 return NULL;
1914         for (i = 0; i < n_equal && bmap; ++i)
1915                 bmap = var_equal(ctx, bmap, i);
1916         return isl_basic_map_finalize(ctx, bmap);
1917 }
1918
1919 struct isl_basic_map *isl_basic_map_less_at(struct isl_ctx *ctx,
1920                 unsigned nparam, unsigned in, unsigned out, unsigned pos)
1921 {
1922         int i;
1923         struct isl_basic_map *bmap;
1924         bmap = isl_basic_map_alloc(ctx, nparam, in, out, 0, pos, 1);
1925         if (!bmap)
1926                 return NULL;
1927         for (i = 0; i < pos && bmap; ++i)
1928                 bmap = var_equal(ctx, bmap, i);
1929         if (bmap)
1930                 bmap = var_less(ctx, bmap, pos);
1931         return isl_basic_map_finalize(ctx, bmap);
1932 }
1933
1934 struct isl_basic_map *isl_basic_map_more_at(struct isl_ctx *ctx,
1935                 unsigned nparam, unsigned in, unsigned out, unsigned pos)
1936 {
1937         int i;
1938         struct isl_basic_map *bmap;
1939         bmap = isl_basic_map_alloc(ctx, nparam, in, out, 0, pos, 1);
1940         if (!bmap)
1941                 return NULL;
1942         for (i = 0; i < pos && bmap; ++i)
1943                 bmap = var_equal(ctx, bmap, i);
1944         if (bmap)
1945                 bmap = var_more(ctx, bmap, pos);
1946         return isl_basic_map_finalize(ctx, bmap);
1947 }
1948
1949 struct isl_basic_map *isl_basic_map_from_basic_set(
1950                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_set *bset,
1951                 unsigned n_in, unsigned n_out)
1952 {
1953         struct isl_basic_map *bmap;
1954
1955         bset = isl_basic_set_cow(ctx, bset);
1956         if (!bset)
1957                 return NULL;
1958
1959         isl_assert(ctx, bset->dim == n_in + n_out, goto error);
1960         bmap = (struct isl_basic_map *) bset;
1961         bmap->n_in = n_in;
1962         bmap->n_out = n_out;
1963         return isl_basic_map_finalize(ctx, bmap);
1964 error:
1965         isl_basic_set_free(ctx, bset);
1966         return NULL;
1967 }
1968
1969 struct isl_basic_set *isl_basic_set_from_basic_map(
1970                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_map *bmap)
1971 {
1972         if (!bmap)
1973                 goto error;
1974         if (bmap->n_in == 0)
1975                 return (struct isl_basic_set *)bmap;
1976         bmap = isl_basic_map_cow(ctx, bmap);
1977         if (!bmap)
1978                 goto error;
1979         bmap->n_out += bmap->n_in;
1980         bmap->n_in = 0;
1981         bmap = isl_basic_map_finalize(ctx, bmap);
1982         return (struct isl_basic_set *)bmap;
1983 error:
1984         return NULL;
1985 }
1986
1987 /* For a div d = floor(f/m), add the constraints
1988  *
1989  *              f - m d >= 0
1990  *              -(f-(n-1)) + m d >= 0
1991  *
1992  * Note that the second constraint is the negation of
1993  *
1994  *              f - m d >= n
1995  */
1996 static int add_div_constraints(struct isl_ctx *ctx,
1997                 struct isl_basic_map *bmap, unsigned div)
1998 {
1999         int i, j;
2000         unsigned div_pos = 1 + bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + div;
2001         unsigned total = bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + bmap->extra;
2002
2003         i = isl_basic_map_alloc_inequality(ctx, bmap);
2004         if (i < 0)
2005                 return -1;
2006         isl_seq_cpy(bmap->ineq[i], bmap->div[div]+1, 1+total);
2007         isl_int_neg(bmap->ineq[i][div_pos], bmap->div[div][0]);
2008
2009         j = isl_basic_map_alloc_inequality(ctx, bmap);
2010         if (j < 0)
2011                 return -1;
2012         isl_seq_neg(bmap->ineq[j], bmap->ineq[i], 1 + total);
2013         isl_int_add(bmap->ineq[j][0], bmap->ineq[j][0], bmap->ineq[j][div_pos]);
2014         isl_int_sub_ui(bmap->ineq[j][0], bmap->ineq[j][0], 1);
2015         return j;
2016 }
2017
2018 struct isl_basic_set *isl_basic_map_underlying_set(
2019                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_map *bmap)
2020 {
2021         if (!bmap)
2022                 goto error;
2023         if (bmap->nparam == 0 && bmap->n_in == 0 && bmap->n_div == 0)
2024                 return (struct isl_basic_set *)bmap;
2025         bmap = isl_basic_map_cow(ctx, bmap);
2026         if (!bmap)
2027                 goto error;
2028         bmap->n_out += bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_div;
2029         bmap->nparam = 0;
2030         bmap->n_in = 0;
2031         bmap->extra -= bmap->n_div;
2032         bmap->n_div = 0;
2033         bmap = isl_basic_map_finalize(ctx, bmap);
2034         return (struct isl_basic_set *)bmap;
2035 error:
2036         return NULL;
2037 }
2038
2039 struct isl_basic_map *isl_basic_map_overlying_set(
2040         struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_set *bset,
2041         struct isl_basic_map *like)
2042 {
2043         struct isl_basic_map *bmap;
2044         unsigned total;
2045         int i, k;
2046
2047         if (!bset || !like)
2048                 goto error;
2049         isl_assert(ctx, bset->dim ==
2050                         like->nparam + like->n_in + like->n_out + like->n_div,
2051                         goto error);
2052         if (like->nparam == 0 && like->n_in == 0 && like->n_div == 0) {
2053                 isl_basic_map_free(ctx, like);
2054                 return (struct isl_basic_map *)bset;
2055         }
2056         bset = isl_basic_set_cow(ctx, bset);
2057         total = bset->dim + bset->extra;
2058         if (!bset)
2059                 goto error;
2060         bmap = (struct isl_basic_map *)bset;
2061         bmap->nparam = like->nparam;
2062         bmap->n_in = like->n_in;
2063         bmap->n_out = like->n_out;
2064         bmap->extra += like->n_div;
2065         if (bmap->extra) {
2066                 unsigned ltotal;
2067                 ltotal = total - bmap->extra + like->extra;
2068                 if (ltotal > total)
2069                         ltotal = total;
2070                 bmap->block2 = isl_blk_extend(ctx, bmap->block2,
2071                                         bmap->extra * (1 + 1 + total));
2072                 if (isl_blk_is_error(bmap->block2))
2073                         goto error;
2074                 bmap->div = isl_realloc_array(ctx, bmap->div, isl_int *,
2075                                                 bmap->extra);
2076                 if (!bmap->div)
2077                         goto error;
2078                 bmap = isl_basic_map_extend(ctx, bmap, bmap->nparam,
2079                         bmap->n_in, bmap->n_out, 0, 0, 2 * like->n_div);
2080                 for (i = 0; i < like->n_div; ++i) {
2081                         k = isl_basic_map_alloc_div(ctx, bmap);
2082                         if (k < 0)
2083                                 goto error;
2084                         isl_seq_cpy(bmap->div[k], like->div[i], 1 + 1 + ltotal);
2085                         isl_seq_clr(bmap->div[k]+1+1+ltotal, total - ltotal);
2086                         if (add_div_constraints(ctx, bmap, k) < 0)
2087                                 goto error;
2088                 }
2089         }
2090         isl_basic_map_free(ctx, like);
2091         bmap = isl_basic_map_finalize(ctx, bmap);
2092         return bmap;
2093 error:
2094         isl_basic_map_free(ctx, like);
2095         isl_basic_set_free(ctx, bset);
2096         return NULL;
2097 }
2098
2099 struct isl_set *isl_map_underlying_set(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map)
2100 {
2101         int i;
2102
2103         map = isl_map_align_divs(ctx, map);
2104         map = isl_map_cow(ctx, map);
2105         if (!map)
2106                 return NULL;
2107
2108         for (i = 0; i < map->n; ++i) {
2109                 map->p[i] = (struct isl_basic_map *)
2110                                 isl_basic_map_underlying_set(ctx, map->p[i]);
2111                 if (!map->p[i])
2112                         goto error;
2113         }
2114         if (map->n == 0)
2115                 map->n_out += map->nparam + map->n_in;
2116         else
2117                 map->n_out = map->p[0]->n_out;
2118         map->nparam = 0;
2119         map->n_in = 0;
2120         return (struct isl_set *)map;
2121 error:
2122         isl_map_free(ctx, map);
2123         return NULL;
2124 }
2125
2126 struct isl_basic_set *isl_basic_map_domain(struct isl_ctx *ctx,
2127                 struct isl_basic_map *bmap)
2128 {
2129         struct isl_basic_set *domain;
2130         unsigned n_out;
2131         if (!bmap)
2132                 return NULL;
2133         n_out = bmap->n_out;
2134         domain = isl_basic_set_from_basic_map(ctx, bmap);
2135         return isl_basic_set_project_out(ctx, domain, n_out, 0);
2136 }
2137
2138 struct isl_basic_set *isl_basic_map_range(struct isl_ctx *ctx,
2139                 struct isl_basic_map *bmap)
2140 {
2141         return isl_basic_map_domain(ctx,
2142                         isl_basic_map_reverse(ctx, bmap));
2143 }
2144
2145 struct isl_set *isl_map_range(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map)
2146 {
2147         int i;
2148         struct isl_set *set;
2149
2150         if (!map)
2151                 goto error;
2152         map = isl_map_cow(ctx, map);
2153         if (!map)
2154                 goto error;
2155
2156         set = (struct isl_set *) map;
2157         set->zero = 0;
2158         for (i = 0; i < map->n; ++i) {
2159                 set->p[i] = isl_basic_map_range(ctx, map->p[i]);
2160                 if (!set->p[i])
2161                         goto error;
2162         }
2163         F_CLR(set, ISL_MAP_DISJOINT);
2164         return set;
2165 error:
2166         isl_map_free(ctx, map);
2167         return NULL;
2168 }
2169
2170 struct isl_map *isl_map_from_set(
2171                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_set *set,
2172                 unsigned n_in, unsigned n_out)
2173 {
2174         int i;
2175         struct isl_map *map = NULL;
2176
2177         if (!set)
2178                 return NULL;
2179         isl_assert(ctx, set->dim == n_in + n_out, goto error);
2180         set = isl_set_cow(ctx, set);
2181         if (!set)
2182                 return NULL;
2183         map = (struct isl_map *)set;
2184         for (i = 0; i < set->n; ++i) {
2185                 map->p[i] = isl_basic_map_from_basic_set(ctx,
2186                                 set->p[i], n_in, n_out);
2187                 if (!map->p[i])
2188                         goto error;
2189         }
2190         map->n_in = n_in;
2191         map->n_out = n_out;
2192         return map;
2193 error:
2194         isl_set_free(ctx, set);
2195         return NULL;
2196 }
2197
2198 struct isl_map *isl_map_alloc(struct isl_ctx *ctx,
2199                 unsigned nparam, unsigned in, unsigned out, int n,
2200                 unsigned flags)
2201 {
2202         struct isl_map *map;
2203
2204         map = isl_alloc(ctx, struct isl_map,
2205                         sizeof(struct isl_map) +
2206                         n * sizeof(struct isl_basic_map *));
2207         if (!map)
2208                 return NULL;
2209
2210         map->ref = 1;
2211         map->size = n;
2212         map->n = 0;
2213         map->nparam = nparam;
2214         map->n_in = in;
2215         map->n_out = out;
2216         map->flags = flags;
2217         return map;
2218 }
2219
2220 struct isl_basic_map *isl_basic_map_empty(struct isl_ctx *ctx,
2221                 unsigned nparam, unsigned in, unsigned out)
2222 {
2223         struct isl_basic_map *bmap;
2224         bmap = isl_basic_map_alloc(ctx, nparam, in, out, 0, 1, 0);
2225         bmap = isl_basic_map_set_to_empty(ctx, bmap);
2226         return bmap;
2227 }
2228
2229 struct isl_basic_set *isl_basic_set_empty(struct isl_ctx *ctx,
2230                 unsigned nparam, unsigned dim)
2231 {
2232         struct isl_basic_set *bset;
2233         bset = isl_basic_set_alloc(ctx, nparam, dim, 0, 1, 0);
2234         bset = isl_basic_set_set_to_empty(ctx, bset);
2235         return bset;
2236 }
2237
2238 struct isl_basic_map *isl_basic_map_universe(struct isl_ctx *ctx,
2239                 unsigned nparam, unsigned in, unsigned out)
2240 {
2241         struct isl_basic_map *bmap;
2242         bmap = isl_basic_map_alloc(ctx, nparam, in, out, 0, 0, 0);
2243         return bmap;
2244 }
2245
2246 struct isl_basic_set *isl_basic_set_universe(struct isl_ctx *ctx,
2247                 unsigned nparam, unsigned dim)
2248 {
2249         struct isl_basic_set *bset;
2250         bset = isl_basic_set_alloc(ctx, nparam, dim, 0, 0, 0);
2251         return bset;
2252 }
2253
2254 struct isl_map *isl_map_empty(struct isl_ctx *ctx,
2255                 unsigned nparam, unsigned in, unsigned out)
2256 {
2257         return isl_map_alloc(ctx, nparam, in, out, 0, ISL_MAP_DISJOINT);
2258 }
2259
2260 struct isl_set *isl_set_empty(struct isl_ctx *ctx,
2261                 unsigned nparam, unsigned dim)
2262 {
2263         return isl_set_alloc(ctx, nparam, dim, 0, ISL_MAP_DISJOINT);
2264 }
2265
2266 struct isl_map *isl_map_dup(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map)
2267 {
2268         int i;
2269         struct isl_map *dup;
2270
2271         dup = isl_map_alloc(ctx, map->nparam, map->n_in, map->n_out, map->n,
2272                                 map->flags);
2273         for (i = 0; i < map->n; ++i)
2274                 dup = isl_map_add(ctx, dup,
2275                                   isl_basic_map_dup(ctx, map->p[i]));
2276         return dup;
2277 }
2278
2279 struct isl_map *isl_map_add(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map,
2280                                 struct isl_basic_map *bmap)
2281 {
2282         if (!bmap || !map)
2283                 goto error;
2284         isl_assert(ctx, map->nparam == bmap->nparam, goto error);
2285         isl_assert(ctx, map->n_in == bmap->n_in, goto error);
2286         isl_assert(ctx, map->n_out == bmap->n_out, goto error);
2287         isl_assert(ctx, map->n < map->size, goto error);
2288         map->p[map->n] = bmap;
2289         map->n++;
2290         return map;
2291 error:
2292         if (map)
2293                 isl_map_free(ctx, map);
2294         if (bmap)
2295                 isl_basic_map_free(ctx, bmap);
2296         return NULL;
2297 }
2298
2299 void isl_map_free(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map)
2300 {
2301         int i;
2302
2303         if (!map)
2304                 return;
2305
2306         if (--map->ref > 0)
2307                 return;
2308
2309         for (i = 0; i < map->n; ++i)
2310                 isl_basic_map_free(ctx, map->p[i]);
2311         free(map);
2312 }
2313
2314 struct isl_map *isl_map_extend(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *base,
2315                 unsigned nparam, unsigned n_in, unsigned n_out)
2316 {
2317         int i;
2318
2319         base = isl_map_cow(ctx, base);
2320         if (!base)
2321                 return NULL;
2322
2323         isl_assert(ctx, base->nparam <= nparam, goto error);
2324         isl_assert(ctx, base->n_in <= n_in, goto error);
2325         isl_assert(ctx, base->n_out <= n_out, goto error);
2326         base->nparam = nparam;
2327         base->n_in = n_in;
2328         base->n_out = n_out;
2329         for (i = 0; i < base->n; ++i) {
2330                 base->p[i] = isl_basic_map_extend(ctx, base->p[i],
2331                                 nparam, n_in, n_out, 0, 0, 0);
2332                 if (!base->p[i])
2333                         goto error;
2334         }
2335         return base;
2336 error:
2337         isl_map_free(ctx, base);
2338         return NULL;
2339 }
2340
2341 static struct isl_basic_map *isl_basic_map_fix_var(struct isl_ctx *ctx,
2342                 struct isl_basic_map *bmap,
2343                 unsigned var, int value)
2344 {
2345         int j;
2346
2347         bmap = isl_basic_map_cow(ctx, bmap);
2348         bmap = isl_basic_map_extend(ctx, bmap,
2349                         bmap->nparam, bmap->n_in, bmap->n_out, 0, 1, 0);
2350         j = isl_basic_map_alloc_equality(ctx, bmap);
2351         if (j < 0)
2352                 goto error;
2353         isl_seq_clr(bmap->eq[j],
2354                     1 + bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + bmap->extra);
2355         isl_int_set_si(bmap->eq[j][1 + var], -1);
2356         isl_int_set_si(bmap->eq[j][0], value);
2357         bmap = isl_basic_map_simplify(ctx, bmap);
2358         return isl_basic_map_finalize(ctx, bmap);
2359 error:
2360         isl_basic_map_free(ctx, bmap);
2361         return NULL;
2362 }
2363
2364 struct isl_basic_map *isl_basic_map_fix_input_si(struct isl_ctx *ctx,
2365                 struct isl_basic_map *bmap,
2366                 unsigned input, int value)
2367 {
2368         if (!bmap)
2369                 return NULL;
2370         isl_assert(ctx, input < bmap->n_in, goto error);
2371         return isl_basic_map_fix_var(ctx, bmap, bmap->nparam + input, value);
2372 error:
2373         isl_basic_map_free(ctx, bmap);
2374         return NULL;
2375 }
2376
2377 struct isl_basic_set *isl_basic_set_fix_dim_si(struct isl_ctx *ctx,
2378                 struct isl_basic_set *bset,
2379                 unsigned dim, int value)
2380 {
2381         if (!bset)
2382                 return NULL;
2383         isl_assert(ctx, dim < bset->dim, goto error);
2384         return (struct isl_basic_set *)
2385                 isl_basic_map_fix_var(ctx, (struct isl_basic_map *)bset,
2386                                                 bset->nparam + dim, value);
2387 error:
2388         isl_basic_set_free(ctx, bset);
2389         return NULL;
2390 }
2391
2392 struct isl_map *isl_map_fix_input_si(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map,
2393                 unsigned input, int value)
2394 {
2395         int i;
2396
2397         map = isl_map_cow(ctx, map);
2398         if (!map)
2399                 return NULL;
2400
2401         isl_assert(ctx, input < map->n_in, goto error);
2402         for (i = 0; i < map->n; ++i) {
2403                 map->p[i] = isl_basic_map_fix_input_si(ctx, map->p[i],
2404                                                                 input, value);
2405                 if (!map->p[i])
2406                         goto error;
2407         }
2408         return map;
2409 error:
2410         isl_map_free(ctx, map);
2411         return NULL;
2412 }
2413
2414 struct isl_set *isl_set_fix_dim_si(struct isl_ctx *ctx, struct isl_set *set,
2415                 unsigned dim, int value)
2416 {
2417         int i;
2418
2419         set = isl_set_cow(ctx, set);
2420         if (!set)
2421                 return NULL;
2422
2423         isl_assert(ctx, dim < set->dim, goto error);
2424         for (i = 0; i < set->n; ++i) {
2425                 set->p[i] = isl_basic_set_fix_dim_si(ctx, set->p[i],
2426                                                                 dim, value);
2427                 if (!set->p[i])
2428                         goto error;
2429         }
2430         return set;
2431 error:
2432         isl_set_free(ctx, set);
2433         return NULL;
2434 }
2435
2436 struct isl_map *isl_map_reverse(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map)
2437 {
2438         int i;
2439         unsigned t;
2440
2441         map = isl_map_cow(ctx, map);
2442         if (!map)
2443                 return NULL;
2444
2445         t = map->n_in;
2446         map->n_in = map->n_out;
2447         map->n_out = t;
2448         for (i = 0; i < map->n; ++i) {
2449                 map->p[i] = isl_basic_map_reverse(ctx, map->p[i]);
2450                 if (!map->p[i])
2451                         goto error;
2452         }
2453         return map;
2454 error:
2455         isl_map_free(ctx, map);
2456         return NULL;
2457 }
2458
2459 struct isl_map *isl_basic_map_lexmax(struct isl_ctx *ctx,
2460                 struct isl_basic_map *bmap, struct isl_basic_set *dom,
2461                 struct isl_set **empty)
2462 {
2463         return isl_pip_basic_map_lexmax(ctx, bmap, dom, empty);
2464 }
2465
2466 struct isl_map *isl_basic_map_lexmin(struct isl_ctx *ctx,
2467                 struct isl_basic_map *bmap, struct isl_basic_set *dom,
2468                 struct isl_set **empty)
2469 {
2470         return isl_pip_basic_map_lexmin(ctx, bmap, dom, empty);
2471 }
2472
2473 struct isl_set *isl_basic_set_lexmin(struct isl_ctx *ctx,
2474                 struct isl_basic_set *bset)
2475 {
2476         struct isl_basic_map *bmap = NULL;
2477         struct isl_basic_set *dom = NULL;
2478         struct isl_map *min;
2479
2480         if (!bset)
2481                 goto error;
2482         bmap = isl_basic_map_from_basic_set(ctx, bset, 0, bset->dim);
2483         if (!bmap)
2484                 goto error;
2485         dom = isl_basic_set_alloc(ctx, bmap->nparam, 0, 0, 0, 0);
2486         if (!dom)
2487                 goto error;
2488         min = isl_basic_map_lexmin(ctx, bmap, dom, NULL);
2489         return isl_map_range(ctx, min);
2490 error:
2491         isl_basic_map_free(ctx, bmap);
2492         return NULL;
2493 }
2494
2495 struct isl_map *isl_basic_map_compute_divs(struct isl_ctx *ctx,
2496                 struct isl_basic_map *bmap)
2497 {
2498         if (!bmap)
2499                 return NULL;
2500         if (bmap->n_div == 0)
2501                 return isl_map_from_basic_map(ctx, bmap);
2502         return isl_pip_basic_map_compute_divs(ctx, bmap);
2503 }
2504
2505 struct isl_map *isl_map_compute_divs(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map)
2506 {
2507         int i;
2508         struct isl_map *res;
2509
2510         if (!map)
2511                 return NULL;
2512         if (map->n == 0)
2513                 return map;
2514         res = isl_basic_map_compute_divs(ctx,
2515                 isl_basic_map_copy(ctx, map->p[0]));
2516         for (i = 1 ; i < map->n; ++i) {
2517                 struct isl_map *r2;
2518                 r2 = isl_basic_map_compute_divs(ctx,
2519                         isl_basic_map_copy(ctx, map->p[i]));
2520                 if (F_ISSET(map, ISL_MAP_DISJOINT))
2521                         res = isl_map_union_disjoint(ctx, res, r2);
2522                 else
2523                         res = isl_map_union(ctx, res, r2);
2524         }
2525         isl_map_free(ctx, map);
2526
2527         return res;
2528 }
2529
2530 struct isl_set *isl_basic_set_compute_divs(struct isl_ctx *ctx,
2531                 struct isl_basic_set *bset)
2532 {
2533         return (struct isl_set *)
2534                 isl_basic_map_compute_divs(ctx,
2535                         (struct isl_basic_map *)bset);
2536 }
2537
2538 struct isl_set *isl_set_compute_divs(struct isl_ctx *ctx,
2539                 struct isl_set *set)
2540 {
2541         return (struct isl_set *)
2542                 isl_map_compute_divs(ctx, (struct isl_map *)set);
2543 }
2544
2545 struct isl_set *isl_map_domain(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map)
2546 {
2547         int i;
2548         struct isl_set *set;
2549
2550         if (!map)
2551                 goto error;
2552
2553         map = isl_map_cow(ctx, map);
2554         if (!map)
2555                 return NULL;
2556
2557         set = (struct isl_set *)map;
2558         set->dim = map->n_in;
2559         set->zero = 0;
2560         for (i = 0; i < map->n; ++i) {
2561                 set->p[i] = isl_basic_map_domain(ctx, map->p[i]);
2562                 if (!set->p[i])
2563                         goto error;
2564         }
2565         F_CLR(set, ISL_MAP_DISJOINT);
2566         return set;
2567 error:
2568         isl_map_free(ctx, map);
2569         return NULL;
2570 }
2571
2572 struct isl_map *isl_map_union_disjoint(struct isl_ctx *ctx,
2573                         struct isl_map *map1, struct isl_map *map2)
2574 {
2575         int i;
2576         unsigned flags = 0;
2577         struct isl_map *map = NULL;
2578
2579         if (!map1 || !map2)
2580                 goto error;
2581
2582         if (map1->n == 0) {
2583                 isl_map_free(ctx, map1);
2584                 return map2;
2585         }
2586         if (map2->n == 0) {
2587                 isl_map_free(ctx, map2);
2588                 return map1;
2589         }
2590
2591         isl_assert(ctx, map1->nparam == map2->nparam, goto error);
2592         isl_assert(ctx, map1->n_in == map2->n_in, goto error);
2593         isl_assert(ctx, map1->n_out == map2->n_out, goto error);
2594
2595         if (F_ISSET(map1, ISL_MAP_DISJOINT) &&
2596             F_ISSET(map2, ISL_MAP_DISJOINT))
2597                 FL_SET(flags, ISL_MAP_DISJOINT);
2598
2599         map = isl_map_alloc(ctx, map1->nparam, map1->n_in, map1->n_out,
2600                                 map1->n + map2->n, flags);
2601         if (!map)
2602                 goto error;
2603         for (i = 0; i < map1->n; ++i) {
2604                 map = isl_map_add(ctx, map,
2605                                   isl_basic_map_copy(ctx, map1->p[i]));
2606                 if (!map)
2607                         goto error;
2608         }
2609         for (i = 0; i < map2->n; ++i) {
2610                 map = isl_map_add(ctx, map,
2611                                   isl_basic_map_copy(ctx, map2->p[i]));
2612                 if (!map)
2613                         goto error;
2614         }
2615         isl_map_free(ctx, map1);
2616         isl_map_free(ctx, map2);
2617         return map;
2618 error:
2619         isl_map_free(ctx, map);
2620         isl_map_free(ctx, map1);
2621         isl_map_free(ctx, map2);
2622         return NULL;
2623 }
2624
2625 struct isl_map *isl_map_union(struct isl_ctx *ctx,
2626                         struct isl_map *map1, struct isl_map *map2)
2627 {
2628         map1 = isl_map_union_disjoint(ctx, map1, map2);
2629         if (!map1)
2630                 return NULL;
2631         if (map1->n > 1)
2632                 F_CLR(map1, ISL_MAP_DISJOINT);
2633         return map1;
2634 }
2635
2636 struct isl_set *isl_set_union_disjoint(struct isl_ctx *ctx,
2637                         struct isl_set *set1, struct isl_set *set2)
2638 {
2639         return (struct isl_set *)
2640                 isl_map_union_disjoint(ctx,
2641                         (struct isl_map *)set1, (struct isl_map *)set2);
2642 }
2643
2644 struct isl_set *isl_set_union(struct isl_ctx *ctx,
2645                         struct isl_set *set1, struct isl_set *set2)
2646 {
2647         return (struct isl_set *)
2648                 isl_map_union(ctx,
2649                         (struct isl_map *)set1, (struct isl_map *)set2);
2650 }
2651
2652 struct isl_map *isl_map_intersect_range(
2653                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map,
2654                 struct isl_set *set)
2655 {
2656         unsigned flags = 0;
2657         struct isl_map *result;
2658         int i, j;
2659
2660         if (!map || !set)
2661                 goto error;
2662
2663         if (F_ISSET(map, ISL_MAP_DISJOINT) &&
2664             F_ISSET(set, ISL_MAP_DISJOINT))
2665                 FL_SET(flags, ISL_MAP_DISJOINT);
2666
2667         result = isl_map_alloc(ctx, map->nparam, map->n_in, map->n_out,
2668                                 map->n * set->n, flags);
2669         if (!result)
2670                 goto error;
2671         for (i = 0; i < map->n; ++i)
2672                 for (j = 0; j < set->n; ++j) {
2673                         result = isl_map_add(ctx, result,
2674                             isl_basic_map_intersect_range(ctx,
2675                                 isl_basic_map_copy(ctx, map->p[i]),
2676                                 isl_basic_set_copy(ctx, set->p[j])));
2677                         if (!result)
2678                                 goto error;
2679                 }
2680         isl_map_free(ctx, map);
2681         isl_set_free(ctx, set);
2682         return result;
2683 error:
2684         isl_map_free(ctx, map);
2685         isl_set_free(ctx, set);
2686         return NULL;
2687 }
2688
2689 struct isl_map *isl_map_intersect_domain(
2690                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map,
2691                 struct isl_set *set)
2692 {
2693         return isl_map_reverse(ctx,
2694                 isl_map_intersect_range(ctx, isl_map_reverse(ctx, map), set));
2695 }
2696
2697 struct isl_map *isl_map_apply_domain(
2698                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map1,
2699                 struct isl_map *map2)
2700 {
2701         if (!map1 || !map2)
2702                 goto error;
2703         map1 = isl_map_reverse(ctx, map1);
2704         map1 = isl_map_apply_range(ctx, map1, map2);
2705         return isl_map_reverse(ctx, map1);
2706 error:
2707         isl_map_free(ctx, map1);
2708         isl_map_free(ctx, map2);
2709         return NULL;
2710 }
2711
2712 struct isl_map *isl_map_apply_range(
2713                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map1,
2714                 struct isl_map *map2)
2715 {
2716         struct isl_map *result;
2717         int i, j;
2718
2719         if (!map1 || !map2)
2720                 goto error;
2721
2722         isl_assert(ctx, map1->nparam == map2->nparam, goto error);
2723         isl_assert(ctx, map1->n_out == map2->n_in, goto error);
2724
2725         result = isl_map_alloc(ctx, map1->nparam, map1->n_in, map2->n_out,
2726                                 map1->n * map2->n, 0);
2727         if (!result)
2728                 goto error;
2729         for (i = 0; i < map1->n; ++i)
2730                 for (j = 0; j < map2->n; ++j) {
2731                         result = isl_map_add(ctx, result,
2732                             isl_basic_map_apply_range(ctx,
2733                                 isl_basic_map_copy(ctx, map1->p[i]),
2734                                 isl_basic_map_copy(ctx, map2->p[j])));
2735                         if (!result)
2736                                 goto error;
2737                 }
2738         isl_map_free(ctx, map1);
2739         isl_map_free(ctx, map2);
2740         if (result && result->n <= 1)
2741                 F_SET(result, ISL_MAP_DISJOINT);
2742         return result;
2743 error:
2744         isl_map_free(ctx, map1);
2745         isl_map_free(ctx, map2);
2746         return NULL;
2747 }
2748
2749 /*
2750  * returns range - domain
2751  */
2752 struct isl_basic_set *isl_basic_map_deltas(struct isl_ctx *ctx,
2753                                 struct isl_basic_map *bmap)
2754 {
2755         struct isl_basic_set *bset;
2756         unsigned dim;
2757         int i;
2758
2759         if (!bmap)
2760                 goto error;
2761         isl_assert(ctx, bmap->n_in == bmap->n_out, goto error);
2762         dim = bmap->n_in;
2763         bset = isl_basic_set_from_basic_map(ctx, bmap);
2764         bset = isl_basic_set_extend(ctx, bset, bset->nparam, 3*dim, 0,
2765                                         dim, 0);
2766         bset = isl_basic_set_swap_vars(ctx, bset, 2*dim);
2767         for (i = 0; i < dim; ++i) {
2768                 int j = isl_basic_map_alloc_equality(ctx,
2769                                             (struct isl_basic_map *)bset);
2770                 if (j < 0)
2771                         goto error;
2772                 isl_seq_clr(bset->eq[j],
2773                             1 + bset->nparam + bset->dim + bset->extra);
2774                 isl_int_set_si(bset->eq[j][1+bset->nparam+i], 1);
2775                 isl_int_set_si(bset->eq[j][1+bset->nparam+dim+i], 1);
2776                 isl_int_set_si(bset->eq[j][1+bset->nparam+2*dim+i], -1);
2777         }
2778         return isl_basic_set_project_out(ctx, bset, 2*dim, 0);
2779 error:
2780         isl_basic_map_free(ctx, bmap);
2781         return NULL;
2782 }
2783
2784 /* If the only constraints a div d=floor(f/m)
2785  * appears in are its two defining constraints
2786  *
2787  *      f - m d >=0
2788  *      -(f - (m - 1)) + m d >= 0
2789  *
2790  * then it can safely be removed.
2791  */
2792 static int div_is_redundant(struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_map *bmap,
2793                                 int div)
2794 {
2795         int i;
2796         unsigned pos = 1 + bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + div;
2797
2798         for (i = 0; i < bmap->n_eq; ++i)
2799                 if (!isl_int_is_zero(bmap->eq[i][pos]))
2800                         return 0;
2801
2802         for (i = 0; i < bmap->n_ineq; ++i) {
2803                 if (isl_int_is_zero(bmap->ineq[i][pos]))
2804                         continue;
2805                 if (isl_int_eq(bmap->ineq[i][pos], bmap->div[div][0])) {
2806                         int neg;
2807                         isl_int_sub(bmap->div[div][1],
2808                                         bmap->div[div][1], bmap->div[div][0]);
2809                         isl_int_add_ui(bmap->div[div][1], bmap->div[div][1], 1);
2810                         neg = isl_seq_is_neg(bmap->ineq[i], bmap->div[div]+1, pos);
2811                         isl_int_sub_ui(bmap->div[div][1], bmap->div[div][1], 1);
2812                         isl_int_add(bmap->div[div][1],
2813                                         bmap->div[div][1], bmap->div[div][0]);
2814                         if (!neg)
2815                                 return 0;
2816                         if (isl_seq_first_non_zero(bmap->ineq[i]+pos+1,
2817                                                     bmap->n_div-div-1) != -1)
2818                                 return 0;
2819                 } else if (isl_int_abs_eq(bmap->ineq[i][pos], bmap->div[div][0])) {
2820                         if (!isl_seq_eq(bmap->ineq[i], bmap->div[div]+1, pos))
2821                                 return 0;
2822                         if (isl_seq_first_non_zero(bmap->ineq[i]+pos+1,
2823                                                     bmap->n_div-div-1) != -1)
2824                                 return 0;
2825                 } else
2826                         return 0;
2827         }
2828
2829         for (i = 0; i < bmap->n_div; ++i)
2830                 if (!isl_int_is_zero(bmap->div[i][1+pos]))
2831                         return 0;
2832
2833         return 1;
2834 }
2835
2836 /*
2837  * Remove divs that don't occur in any of the constraints or other divs.
2838  * These can arise when dropping some of the variables in a quast
2839  * returned by piplib.
2840  */
2841 static struct isl_basic_map *remove_redundant_divs(struct isl_ctx *ctx,
2842                 struct isl_basic_map *bmap)
2843 {
2844         int i;
2845
2846         if (!bmap)
2847                 return NULL;
2848
2849         for (i = bmap->n_div-1; i >= 0; --i) {
2850                 if (!div_is_redundant(ctx, bmap, i))
2851                         continue;
2852                 bmap = isl_basic_map_drop_div(ctx, bmap, i);
2853         }
2854         return bmap;
2855 }
2856
2857 struct isl_basic_map *isl_basic_map_finalize(struct isl_ctx *ctx,
2858                 struct isl_basic_map *bmap)
2859 {
2860         bmap = remove_redundant_divs(ctx, bmap);
2861         if (!bmap)
2862                 return NULL;
2863         F_SET(bmap, ISL_BASIC_SET_FINAL);
2864         return bmap;
2865 }
2866
2867 struct isl_basic_set *isl_basic_set_finalize(struct isl_ctx *ctx,
2868                 struct isl_basic_set *bset)
2869 {
2870         return (struct isl_basic_set *)
2871                 isl_basic_map_finalize(ctx,
2872                         (struct isl_basic_map *)bset);
2873 }
2874
2875 struct isl_set *isl_set_finalize(struct isl_ctx *ctx, struct isl_set *set)
2876 {
2877         int i;
2878
2879         if (!set)
2880                 return NULL;
2881         for (i = 0; i < set->n; ++i) {
2882                 set->p[i] = isl_basic_set_finalize(ctx, set->p[i]);
2883                 if (!set->p[i])
2884                         goto error;
2885         }
2886         return set;
2887 error:
2888         isl_set_free(ctx, set);
2889         return NULL;
2890 }
2891
2892 struct isl_map *isl_map_finalize(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map)
2893 {
2894         int i;
2895
2896         if (!map)
2897                 return NULL;
2898         for (i = 0; i < map->n; ++i) {
2899                 map->p[i] = isl_basic_map_finalize(ctx, map->p[i]);
2900                 if (!map->p[i])
2901                         goto error;
2902         }
2903         return map;
2904 error:
2905         isl_map_free(ctx, map);
2906         return NULL;
2907 }
2908
2909 struct isl_basic_map *isl_basic_map_identity(struct isl_ctx *ctx,
2910                 unsigned nparam, unsigned dim)
2911 {
2912         struct isl_basic_map *bmap;
2913         int i;
2914
2915         bmap = isl_basic_map_alloc(ctx, nparam, dim, dim, 0, dim, 0);
2916         if (!bmap)
2917                 goto error;
2918
2919         for (i = 0; i < dim; ++i) {
2920                 int j = isl_basic_map_alloc_equality(ctx, bmap);
2921                 if (j < 0)
2922                         goto error;
2923                 isl_seq_clr(bmap->eq[j],
2924                     1 + bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + bmap->extra);
2925                 isl_int_set_si(bmap->eq[j][1+nparam+i], 1);
2926                 isl_int_set_si(bmap->eq[j][1+nparam+dim+i], -1);
2927         }
2928         return isl_basic_map_finalize(ctx, bmap);
2929 error:
2930         isl_basic_map_free(ctx, bmap);
2931         return NULL;
2932 }
2933
2934 struct isl_map *isl_map_identity(struct isl_ctx *ctx,
2935                 unsigned nparam, unsigned dim)
2936 {
2937         struct isl_map *map = isl_map_alloc(ctx, nparam, dim, dim, 1,
2938                                                 ISL_MAP_DISJOINT);
2939         if (!map)
2940                 goto error;
2941         map = isl_map_add(ctx, map,
2942                 isl_basic_map_identity(ctx, nparam, dim));
2943         return map;
2944 error:
2945         isl_map_free(ctx, map);
2946         return NULL;
2947 }
2948
2949 int isl_set_is_equal(struct isl_ctx *ctx,
2950                 struct isl_set *set1, struct isl_set *set2)
2951 {
2952         return isl_map_is_equal(ctx,
2953                         (struct isl_map *)set1, (struct isl_map *)set2);
2954 }
2955
2956 int isl_set_is_subset(struct isl_ctx *ctx,
2957                 struct isl_set *set1, struct isl_set *set2)
2958 {
2959         return isl_map_is_subset(ctx,
2960                         (struct isl_map *)set1, (struct isl_map *)set2);
2961 }
2962
2963 int isl_basic_map_is_subset(struct isl_ctx *ctx,
2964                 struct isl_basic_map *bmap1,
2965                 struct isl_basic_map *bmap2)
2966 {
2967         int is_subset;
2968         struct isl_map *map1;
2969         struct isl_map *map2;
2970
2971         if (!bmap1 || !bmap2)
2972                 return -1;
2973
2974         map1 = isl_map_from_basic_map(ctx,
2975                         isl_basic_map_copy(ctx, bmap1));
2976         map2 = isl_map_from_basic_map(ctx,
2977                         isl_basic_map_copy(ctx, bmap2));
2978
2979         is_subset = isl_map_is_subset(ctx, map1, map2);
2980
2981         isl_map_free(ctx, map1);
2982         isl_map_free(ctx, map2);
2983
2984         return is_subset;
2985 }
2986
2987 int isl_basic_map_is_equal(struct isl_ctx *ctx,
2988                 struct isl_basic_map *bmap1, struct isl_basic_map *bmap2)
2989 {
2990         int is_subset;
2991
2992         if (!bmap1 || !bmap2)
2993                 return -1;
2994         is_subset = isl_basic_map_is_subset(ctx, bmap1, bmap2);
2995         if (is_subset != 1)
2996                 return is_subset;
2997         is_subset = isl_basic_map_is_subset(ctx, bmap2, bmap1);
2998         return is_subset;
2999 }
3000
3001 int isl_basic_set_is_equal(struct isl_ctx *ctx,
3002                 struct isl_basic_set *bset1, struct isl_basic_set *bset2)
3003 {
3004         return isl_basic_map_is_equal(ctx,
3005                 (struct isl_basic_map *)bset1, (struct isl_basic_map *)bset2);
3006 }
3007
3008 int isl_map_is_empty(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map)
3009 {
3010         int i;
3011         int is_empty;
3012
3013         if (!map)
3014                 return -1;
3015         for (i = 0; i < map->n; ++i) {
3016                 is_empty = isl_basic_map_is_empty(ctx, map->p[i]);
3017                 if (is_empty < 0)
3018                         return -1;
3019                 if (!is_empty)
3020                         return 0;
3021         }
3022         return 1;
3023 }
3024
3025 int isl_set_is_empty(struct isl_ctx *ctx, struct isl_set *set)
3026 {
3027         return isl_map_is_empty(ctx, (struct isl_map *)set);
3028 }
3029
3030 int isl_map_is_subset(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map1,
3031                 struct isl_map *map2)
3032 {
3033         int i;
3034         int is_subset = 0;
3035         struct isl_map *diff;
3036
3037         if (!map1 || !map2)
3038                 return -1;
3039
3040         if (isl_map_is_empty(ctx, map1))
3041                 return 1;
3042
3043         if (isl_map_is_empty(ctx, map2))
3044                 return 0;
3045
3046         diff = isl_map_subtract(ctx, isl_map_copy(ctx, map1),
3047                                      isl_map_copy(ctx, map2));
3048         if (!diff)
3049                 return -1;
3050
3051         is_subset = isl_map_is_empty(ctx, diff);
3052         isl_map_free(ctx, diff);
3053
3054         return is_subset;
3055 }
3056
3057 int isl_map_is_equal(struct isl_ctx *ctx,
3058                 struct isl_map *map1, struct isl_map *map2)
3059 {
3060         int is_subset;
3061
3062         if (!map1 || !map2)
3063                 return -1;
3064         is_subset = isl_map_is_subset(ctx, map1, map2);
3065         if (is_subset != 1)
3066                 return is_subset;
3067         is_subset = isl_map_is_subset(ctx, map2, map1);
3068         return is_subset;
3069 }
3070
3071 int isl_basic_map_is_strict_subset(struct isl_ctx *ctx,
3072                 struct isl_basic_map *bmap1,
3073                 struct isl_basic_map *bmap2)
3074 {
3075         int is_subset;
3076
3077         if (!bmap1 || !bmap2)
3078                 return -1;
3079         is_subset = isl_basic_map_is_subset(ctx, bmap1, bmap2);
3080         if (is_subset != 1)
3081                 return is_subset;
3082         is_subset = isl_basic_map_is_subset(ctx, bmap2, bmap1);
3083         if (is_subset == -1)
3084                 return is_subset;
3085         return !is_subset;
3086 }
3087
3088 static int basic_map_contains(struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_map *bmap,
3089                                          struct isl_vec *vec)
3090 {
3091         int i;
3092         unsigned total;
3093         isl_int s;
3094
3095         total = 1 + bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + bmap->n_div;
3096         if (total != vec->size)
3097                 return -1;
3098
3099         isl_int_init(s);
3100
3101         for (i = 0; i < bmap->n_eq; ++i) {
3102                 isl_seq_inner_product(vec->block.data, bmap->eq[i], total, &s);
3103                 if (!isl_int_is_zero(s)) {
3104                         isl_int_clear(s);
3105                         return 0;
3106                 }
3107         }
3108
3109         for (i = 0; i < bmap->n_ineq; ++i) {
3110                 isl_seq_inner_product(vec->block.data, bmap->ineq[i], total, &s);
3111                 if (isl_int_is_neg(s)) {
3112                         isl_int_clear(s);
3113                         return 0;
3114                 }
3115         }
3116
3117         isl_int_clear(s);
3118
3119         return 1;
3120 }
3121
3122 int isl_basic_map_is_universe(struct isl_ctx *ctx,
3123                 struct isl_basic_map *bmap)
3124 {
3125         if (!bmap)
3126                 return -1;
3127         return bmap->n_eq == 0 && bmap->n_ineq == 0;
3128 }
3129
3130 int isl_basic_map_is_empty(struct isl_ctx *ctx,
3131                 struct isl_basic_map *bmap)
3132 {
3133         struct isl_basic_set *bset = NULL;
3134         struct isl_vec *sample = NULL;
3135         int empty;
3136         unsigned total;
3137
3138         if (!bmap)
3139                 return -1;
3140
3141         if (F_ISSET(bmap, ISL_BASIC_MAP_EMPTY))
3142                 return 1;
3143
3144         total = 1 + bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + bmap->n_div;
3145         if (bmap->sample && bmap->sample->size == total) {
3146                 int contains = basic_map_contains(ctx, bmap, bmap->sample);
3147                 if (contains < 0)
3148                         return -1;
3149                 if (contains)
3150                         return 0;
3151         }
3152         bset = isl_basic_map_underlying_set(ctx,
3153                         isl_basic_map_copy(ctx, bmap));
3154         if (!bset)
3155                 return -1;
3156         sample = isl_basic_set_sample(ctx, bset);
3157         if (!sample)
3158                 return -1;
3159         empty = sample->size == 0;
3160         if (bmap->sample)
3161                 isl_vec_free(ctx, bmap->sample);
3162         bmap->sample = sample;
3163
3164         return empty;
3165 }
3166
3167 struct isl_map *isl_basic_map_union(
3168                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_map *bmap1,
3169                 struct isl_basic_map *bmap2)
3170 {
3171         struct isl_map *map;
3172         if (!bmap1 || !bmap2)
3173                 return NULL;
3174
3175         isl_assert(ctx, bmap1->nparam == bmap2->nparam, goto error);
3176         isl_assert(ctx, bmap1->n_in == bmap2->n_in, goto error);
3177         isl_assert(ctx, bmap1->n_out == bmap2->n_out, goto error);
3178
3179         map = isl_map_alloc(ctx, bmap1->nparam,
3180                                 bmap1->n_in, bmap1->n_out, 2, 0);
3181         if (!map)
3182                 goto error;
3183         map = isl_map_add(ctx, map, bmap1);
3184         map = isl_map_add(ctx, map, bmap2);
3185         return map;
3186 error:
3187         isl_basic_map_free(ctx, bmap1);
3188         isl_basic_map_free(ctx, bmap2);
3189         return NULL;
3190 }
3191
3192 struct isl_set *isl_basic_set_union(
3193                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_set *bset1,
3194                 struct isl_basic_set *bset2)
3195 {
3196         return (struct isl_set *)isl_basic_map_union(ctx,
3197                                             (struct isl_basic_map *)bset1,
3198                                             (struct isl_basic_map *)bset2);
3199 }
3200
3201 /* Order divs such that any div only depends on previous divs */
3202 static struct isl_basic_map *order_divs(struct isl_ctx *ctx,
3203                 struct isl_basic_map *bmap)
3204 {
3205         int i;
3206         unsigned off = bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out;
3207
3208         for (i = 0; i < bmap->n_div; ++i) {
3209                 int pos;
3210                 pos = isl_seq_first_non_zero(bmap->div[i]+1+1+off+i,
3211                                                             bmap->n_div-i);
3212                 if (pos == -1)
3213                         continue;
3214                 swap_div(bmap, i, pos);
3215                 --i;
3216         }
3217         return bmap;
3218 }
3219
3220 static int find_div(struct isl_basic_map *dst,
3221                         struct isl_basic_map *src, unsigned div)
3222 {
3223         int i;
3224
3225         unsigned total = src->nparam + src->n_in + src->n_out + src->n_div;
3226
3227         for (i = 0; i < dst->n_div; ++i)
3228                 if (isl_seq_eq(dst->div[i], src->div[div], 1+1+total) &&
3229                     isl_seq_first_non_zero(dst->div[i]+1+1+total,
3230                                                 dst->n_div - src->n_div) == -1)
3231                         return i;
3232         return -1;
3233 }
3234
3235 struct isl_basic_map *isl_basic_map_align_divs(struct isl_ctx *ctx,
3236                 struct isl_basic_map *dst, struct isl_basic_map *src)
3237 {
3238         int i;
3239         unsigned total = src->nparam + src->n_in + src->n_out + src->n_div;
3240
3241         if (src->n_div == 0)
3242                 return dst;
3243
3244         src = order_divs(ctx, src);
3245         dst = isl_basic_map_extend(ctx, dst, dst->nparam, dst->n_in,
3246                         dst->n_out, src->n_div, 0, 2 * src->n_div);
3247         if (!dst)
3248                 return NULL;
3249         for (i = 0; i < src->n_div; ++i) {
3250                 int j = find_div(dst, src, i);
3251                 if (j < 0) {
3252                         j = isl_basic_map_alloc_div(ctx, dst);
3253                         if (j < 0)
3254                                 goto error;
3255                         isl_seq_cpy(dst->div[j], src->div[i], 1+1+total);
3256                         isl_seq_clr(dst->div[j]+1+1+total,
3257                                                     dst->extra - src->n_div);
3258                         if (add_div_constraints(ctx, dst, j) < 0)
3259                                 goto error;
3260                 }
3261                 if (j != i)
3262                         swap_div(dst, i, j);
3263         }
3264         return dst;
3265 error:
3266         isl_basic_map_free(ctx, dst);
3267         return NULL;
3268 }
3269
3270 struct isl_map *isl_map_align_divs(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map)
3271 {
3272         int i;
3273
3274         map = isl_map_compute_divs(ctx, map);
3275         map = isl_map_cow(ctx, map);
3276         if (!map)
3277                 return NULL;
3278
3279         for (i = 1; i < map->n; ++i)
3280                 map->p[0] = isl_basic_map_align_divs(ctx, map->p[0], map->p[i]);
3281         for (i = 1; i < map->n; ++i)
3282                 map->p[i] = isl_basic_map_align_divs(ctx, map->p[i], map->p[0]);
3283
3284         return map;
3285 }
3286
3287 static struct isl_map *add_cut_constraint(struct isl_ctx *ctx,
3288                 struct isl_map *dst,
3289                 struct isl_basic_map *src, isl_int *c,
3290                 unsigned len, int oppose)
3291 {
3292         struct isl_basic_map *copy = NULL;
3293         int is_empty;
3294         int k;
3295         unsigned total;
3296
3297         copy = isl_basic_map_copy(ctx, src);
3298         copy = isl_basic_map_cow(ctx, copy);
3299         if (!copy)
3300                 goto error;
3301         copy = isl_basic_map_extend(ctx, copy,
3302                 copy->nparam, copy->n_in, copy->n_out, 0, 0, 1);
3303         k = isl_basic_map_alloc_inequality(ctx, copy);
3304         if (k < 0)
3305                 goto error;
3306         if (oppose)
3307                 isl_seq_neg(copy->ineq[k], c, len);
3308         else
3309                 isl_seq_cpy(copy->ineq[k], c, len);
3310         total = 1 + copy->nparam + copy->n_in + copy->n_out + copy->extra;
3311         isl_seq_clr(copy->ineq[k]+len, total - len);
3312         isl_inequality_negate(ctx, copy, k);
3313         copy = isl_basic_map_simplify(ctx, copy);
3314         copy = isl_basic_map_finalize(ctx, copy);
3315         is_empty = isl_basic_map_is_empty(ctx, copy);
3316         if (is_empty < 0)
3317                 goto error;
3318         if (!is_empty)
3319                 dst = isl_map_add(ctx, dst, copy);
3320         else
3321                 isl_basic_map_free(ctx, copy);
3322         return dst;
3323 error:
3324         isl_basic_map_free(ctx, copy);
3325         isl_map_free(ctx, dst);
3326         return NULL;
3327 }
3328
3329 static struct isl_map *subtract(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map,
3330                 struct isl_basic_map *bmap)
3331 {
3332         int i, j, k;
3333         unsigned flags = 0;
3334         struct isl_map *rest = NULL;
3335         unsigned max;
3336         unsigned total = bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + bmap->n_div;
3337
3338         assert(bmap);
3339
3340         if (!map)
3341                 goto error;
3342
3343         if (F_ISSET(map, ISL_MAP_DISJOINT))
3344                 FL_SET(flags, ISL_MAP_DISJOINT);
3345
3346         max = map->n * (2 * bmap->n_eq + bmap->n_ineq);
3347         rest = isl_map_alloc(ctx, map->nparam, map->n_in, map->n_out,
3348                                 max, flags);
3349         if (!rest)
3350                 goto error;
3351
3352         for (i = 0; i < map->n; ++i) {
3353                 map->p[i] = isl_basic_map_align_divs(ctx, map->p[i], bmap);
3354                 if (!map->p[i])
3355                         goto error;
3356         }
3357
3358         for (j = 0; j < map->n; ++j)
3359                 map->p[j] = isl_basic_map_cow(ctx, map->p[j]);
3360
3361         for (i = 0; i < bmap->n_eq; ++i) {
3362                 for (j = 0; j < map->n; ++j) {
3363                         rest = add_cut_constraint(ctx, rest,
3364                                 map->p[j], bmap->eq[i], 1+total, 0);
3365                         if (!rest)
3366                                 goto error;
3367
3368                         rest = add_cut_constraint(ctx, rest,
3369                                 map->p[j], bmap->eq[i], 1+total, 1);
3370                         if (!rest)
3371                                 goto error;
3372
3373                         map->p[j] = isl_basic_map_extend(ctx, map->p[j],
3374                                 map->p[j]->nparam, map->p[j]->n_in,
3375                                 map->p[j]->n_out, 0, 1, 0);
3376                         if (!map->p[j])
3377                                 goto error;
3378                         k = isl_basic_map_alloc_equality(ctx, map->p[j]);
3379                         if (k < 0)
3380                                 goto error;
3381                         isl_seq_cpy(map->p[j]->eq[k], bmap->eq[i], 1+total);
3382                         isl_seq_clr(map->p[j]->eq[k]+1+total,
3383                                         map->p[j]->extra - bmap->n_div);
3384                 }
3385         }
3386
3387         for (i = 0; i < bmap->n_ineq; ++i) {
3388                 for (j = 0; j < map->n; ++j) {
3389                         rest = add_cut_constraint(ctx, rest,
3390                                 map->p[j], bmap->ineq[i], 1+total, 0);
3391                         if (!rest)
3392                                 goto error;
3393
3394                         map->p[j] = isl_basic_map_extend(ctx, map->p[j],
3395                                 map->p[j]->nparam, map->p[j]->n_in,
3396                                 map->p[j]->n_out, 0, 0, 1);
3397                         if (!map->p[j])
3398                                 goto error;
3399                         k = isl_basic_map_alloc_inequality(ctx, map->p[j]);
3400                         if (k < 0)
3401                                 goto error;
3402                         isl_seq_cpy(map->p[j]->ineq[k], bmap->ineq[i], 1+total);
3403                         isl_seq_clr(map->p[j]->ineq[k]+1+total,
3404                                         map->p[j]->extra - bmap->n_div);
3405                 }
3406         }
3407
3408         isl_map_free(ctx, map);
3409         return rest;
3410 error:
3411         isl_map_free(ctx, map);
3412         isl_map_free(ctx, rest);
3413         return NULL;
3414 }
3415
3416 struct isl_map *isl_map_subtract(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map1,
3417                 struct isl_map *map2)
3418 {
3419         int i;
3420         if (!map1 || !map2)
3421                 goto error;
3422
3423         isl_assert(ctx, map1->nparam == map2->nparam, goto error);
3424         isl_assert(ctx, map1->n_in == map2->n_in, goto error);
3425         isl_assert(ctx, map1->n_out == map2->n_out, goto error);
3426
3427         if (isl_map_is_empty(ctx, map2)) {
3428                 isl_map_free(ctx, map2);
3429                 return map1;
3430         }
3431
3432         map1 = isl_map_compute_divs(ctx, map1);
3433         map2 = isl_map_compute_divs(ctx, map2);
3434         if (!map1 || !map2)
3435                 goto error;
3436
3437         for (i = 0; map1 && i < map2->n; ++i)
3438                 map1 = subtract(ctx, map1, map2->p[i]);
3439
3440         isl_map_free(ctx, map2);
3441         return map1;
3442 error:
3443         isl_map_free(ctx, map1);
3444         isl_map_free(ctx, map2);
3445         return NULL;
3446 }
3447
3448 struct isl_set *isl_set_subtract(struct isl_ctx *ctx, struct isl_set *set1,
3449                 struct isl_set *set2)
3450 {
3451         return (struct isl_set *)
3452                 isl_map_subtract(ctx,
3453                         (struct isl_map *)set1, (struct isl_map *)set2);
3454 }
3455
3456 struct isl_set *isl_set_apply(struct isl_ctx *ctx, struct isl_set *set,
3457                 struct isl_map *map)
3458 {
3459         isl_assert(ctx, set->dim == map->n_in, goto error);
3460         map = isl_map_intersect_domain(ctx, map, set);
3461         set = isl_map_range(ctx, map);
3462         return set;
3463 error:
3464         isl_set_free(ctx, set);
3465         isl_map_free(ctx, map);
3466         return NULL;
3467 }
3468
3469 /* There is no need to cow as removing empty parts doesn't change
3470  * the meaning of the set.
3471  */
3472 struct isl_map *isl_map_remove_empty_parts(struct isl_ctx *ctx,
3473         struct isl_map *map)
3474 {
3475         int i;
3476
3477         if (!map)
3478                 return NULL;
3479
3480         for (i = map->n-1; i >= 0; --i) {
3481                 if (!F_ISSET(map->p[i], ISL_BASIC_MAP_EMPTY))
3482                         continue;
3483                 isl_basic_map_free(ctx, map->p[i]);
3484                 if (i != map->n-1)
3485                         map->p[i] = map->p[map->n-1];
3486                 map->n--;
3487         }
3488
3489         return map;
3490 }
3491
3492 struct isl_set *isl_set_remove_empty_parts(struct isl_ctx *ctx,
3493         struct isl_set *set)
3494 {
3495         return (struct isl_set *)
3496                 isl_map_remove_empty_parts(ctx, (struct isl_map *)set);
3497 }