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