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