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         return isl_basic_map_finalize(ctx, bmap);
1288 error:
1289         isl_basic_map_free(ctx, bmap);
1290         isl_basic_set_free(ctx, bset);
1291         return NULL;
1292 }
1293
1294 struct isl_basic_map *isl_basic_map_intersect_range(
1295                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_map *bmap,
1296                 struct isl_basic_set *bset)
1297 {
1298         struct isl_basic_map *bmap_range;
1299
1300         if (!bmap || !bset)
1301                 goto error;
1302
1303         isl_assert(ctx, bset->dim == bmap->n_out, goto error);
1304         isl_assert(ctx, bset->nparam == bmap->nparam, goto error);
1305
1306         bmap = isl_basic_map_extend(ctx, bmap,
1307                         bset->nparam, bmap->n_in, bmap->n_out,
1308                         bset->n_div, bset->n_eq, bset->n_ineq);
1309         if (!bmap)
1310                 goto error;
1311         bmap_range = isl_basic_map_from_basic_set(ctx, bset,
1312                                                 0, bset->dim);
1313         bmap = add_constraints(ctx, bmap, bmap_range, 0, 0);
1314
1315         return isl_basic_map_finalize(ctx, bmap);
1316 error:
1317         isl_basic_map_free(ctx, bmap);
1318         isl_basic_set_free(ctx, bset);
1319         return NULL;
1320 }
1321
1322 struct isl_basic_map *isl_basic_map_intersect(
1323                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_map *bmap1,
1324                 struct isl_basic_map *bmap2)
1325 {
1326         isl_assert(ctx, bmap1->nparam == bmap2->nparam, goto error);
1327         isl_assert(ctx, bmap1->n_in == bmap2->n_in, goto error);
1328         isl_assert(ctx, bmap1->n_out == bmap2->n_out, goto error);
1329
1330         bmap1 = isl_basic_map_extend(ctx, bmap1,
1331                         bmap1->nparam, bmap1->n_in, bmap1->n_out,
1332                         bmap2->n_div, bmap2->n_eq, bmap2->n_ineq);
1333         if (!bmap1)
1334                 goto error;
1335         bmap1 = add_constraints(ctx, bmap1, bmap2, 0, 0);
1336
1337         return isl_basic_map_finalize(ctx, bmap1);
1338 error:
1339         isl_basic_map_free(ctx, bmap1);
1340         isl_basic_map_free(ctx, bmap2);
1341         return NULL;
1342 }
1343
1344 struct isl_basic_set *isl_basic_set_intersect(
1345                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_set *bset1,
1346                 struct isl_basic_set *bset2)
1347 {
1348         return (struct isl_basic_set *)
1349                 isl_basic_map_intersect(ctx,
1350                         (struct isl_basic_map *)bset1,
1351                         (struct isl_basic_map *)bset2);
1352 }
1353
1354 struct isl_map *isl_map_intersect(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map1,
1355                 struct isl_map *map2)
1356 {
1357         unsigned flags = 0;
1358         struct isl_map *result;
1359         int i, j;
1360
1361         if (!map1 || !map2)
1362                 goto error;
1363
1364         if (F_ISSET(map1, ISL_MAP_DISJOINT) &&
1365             F_ISSET(map2, ISL_MAP_DISJOINT))
1366                 FL_SET(flags, ISL_MAP_DISJOINT);
1367
1368         result = isl_map_alloc(ctx, map1->nparam, map1->n_in, map1->n_out,
1369                                 map1->n * map2->n, flags);
1370         if (!result)
1371                 goto error;
1372         for (i = 0; i < map1->n; ++i)
1373                 for (j = 0; j < map2->n; ++j) {
1374                         struct isl_basic_map *part;
1375                         part = isl_basic_map_intersect(ctx,
1376                                     isl_basic_map_copy(ctx, map1->p[i]),
1377                                     isl_basic_map_copy(ctx, map2->p[j]));
1378                         if (isl_basic_map_is_empty(ctx, part))
1379                                 isl_basic_map_free(ctx, part);
1380                         else
1381                                 result = isl_map_add(ctx, result, part);
1382                         if (!result)
1383                                 goto error;
1384                 }
1385         isl_map_free(ctx, map1);
1386         isl_map_free(ctx, map2);
1387         return result;
1388 error:
1389         isl_map_free(ctx, map1);
1390         isl_map_free(ctx, map2);
1391         return NULL;
1392 }
1393
1394 struct isl_basic_map *isl_basic_map_reverse(struct isl_ctx *ctx,
1395                 struct isl_basic_map *bmap)
1396 {
1397         struct isl_basic_set *bset;
1398         unsigned in;
1399
1400         if (!bmap)
1401                 return NULL;
1402         bmap = isl_basic_map_cow(ctx, bmap);
1403         if (!bmap)
1404                 return NULL;
1405         in = bmap->n_in;
1406         bset = isl_basic_set_from_basic_map(ctx, bmap);
1407         bset = isl_basic_set_swap_vars(ctx, bset, in);
1408         return isl_basic_map_from_basic_set(ctx, bset, bset->dim-in, in);
1409 }
1410
1411 /* Turn final n dimensions into existentially quantified variables.
1412  */
1413 struct isl_basic_set *isl_basic_set_project_out(
1414                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_set *bset,
1415                 unsigned n, unsigned flags)
1416 {
1417         int i;
1418         size_t row_size;
1419         isl_int **new_div;
1420         isl_int *old;
1421
1422         if (!bset)
1423                 return NULL;
1424
1425         isl_assert(ctx, n <= bset->dim, goto error);
1426
1427         if (n == 0)
1428                 return bset;
1429
1430         bset = isl_basic_set_cow(ctx, bset);
1431
1432         row_size = 1 + bset->nparam + bset->dim + bset->extra;
1433         old = bset->block2.data;
1434         bset->block2 = isl_blk_extend(ctx, bset->block2,
1435                                         (bset->extra + n) * (1 + row_size));
1436         if (!bset->block2.data)
1437                 goto error;
1438         new_div = isl_alloc_array(ctx, isl_int *, bset->extra + n);
1439         if (!new_div)
1440                 goto error;
1441         for (i = 0; i < n; ++i) {
1442                 new_div[i] = bset->block2.data +
1443                                 (bset->extra + i) * (1 + row_size);
1444                 isl_seq_clr(new_div[i], 1 + row_size);
1445         }
1446         for (i = 0; i < bset->extra; ++i)
1447                 new_div[n + i] = bset->block2.data + (bset->div[i] - old);
1448         free(bset->div);
1449         bset->div = new_div;
1450         bset->n_div += n;
1451         bset->extra += n;
1452         bset->dim -= n;
1453         bset = isl_basic_set_simplify(ctx, bset);
1454         return isl_basic_set_finalize(ctx, bset);
1455 error:
1456         isl_basic_set_free(ctx, bset);
1457         return NULL;
1458 }
1459
1460 struct isl_basic_map *isl_basic_map_apply_range(
1461                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_map *bmap1,
1462                 struct isl_basic_map *bmap2)
1463 {
1464         struct isl_basic_set *bset;
1465         unsigned n_in, n_out;
1466
1467         if (!bmap1 || !bmap2)
1468                 goto error;
1469
1470         isl_assert(ctx, bmap1->n_out == bmap2->n_in, goto error);
1471         isl_assert(ctx, bmap1->nparam == bmap2->nparam, goto error);
1472
1473         n_in = bmap1->n_in;
1474         n_out = bmap2->n_out;
1475
1476         bmap2 = isl_basic_map_reverse(ctx, bmap2);
1477         if (!bmap2)
1478                 goto error;
1479         bmap1 = isl_basic_map_extend(ctx, bmap1, bmap1->nparam,
1480                         bmap1->n_in + bmap2->n_in, bmap1->n_out,
1481                         bmap2->extra, bmap2->n_eq, bmap2->n_ineq);
1482         if (!bmap1)
1483                 goto error;
1484         bmap1 = add_constraints(ctx, bmap1, bmap2, bmap1->n_in - bmap2->n_in, 0);
1485         bset = isl_basic_set_from_basic_map(ctx, bmap1);
1486         bset = isl_basic_set_project_out(ctx, bset,
1487                                                 bset->dim - (n_in + n_out), 0);
1488         return isl_basic_map_from_basic_set(ctx, bset, n_in, n_out);
1489 error:
1490         isl_basic_map_free(ctx, bmap1);
1491         isl_basic_map_free(ctx, bmap2);
1492         return NULL;
1493 }
1494
1495 struct isl_basic_map *isl_basic_map_apply_domain(
1496                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_map *bmap1,
1497                 struct isl_basic_map *bmap2)
1498 {
1499         if (!bmap1 || !bmap2)
1500                 goto error;
1501
1502         isl_assert(ctx, bmap1->n_in == bmap2->n_in, goto error);
1503         isl_assert(ctx, bmap1->nparam == bmap2->nparam, goto error);
1504
1505         bmap1 = isl_basic_map_reverse(ctx, bmap1);
1506         bmap1 = isl_basic_map_apply_range(ctx, bmap1, bmap2);
1507         return isl_basic_map_reverse(ctx, bmap1);
1508 error:
1509         isl_basic_map_free(ctx, bmap1);
1510         isl_basic_map_free(ctx, bmap2);
1511         return NULL;
1512 }
1513
1514 static struct isl_basic_map *var_equal(struct isl_ctx *ctx,
1515                 struct isl_basic_map *bmap, unsigned pos)
1516 {
1517         int i;
1518         i = isl_basic_map_alloc_equality(ctx, bmap);
1519         if (i < 0)
1520                 goto error;
1521         isl_seq_clr(bmap->eq[i],
1522                     1 + bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + bmap->extra);
1523         isl_int_set_si(bmap->eq[i][1+bmap->nparam+pos], -1);
1524         isl_int_set_si(bmap->eq[i][1+bmap->nparam+bmap->n_in+pos], 1);
1525         return isl_basic_map_finalize(ctx, bmap);
1526 error:
1527         isl_basic_map_free(ctx, bmap);
1528         return NULL;
1529 }
1530
1531 static struct isl_basic_map *var_more(struct isl_ctx *ctx,
1532                 struct isl_basic_map *bmap, unsigned pos)
1533 {
1534         int i;
1535         i = isl_basic_map_alloc_inequality(ctx, bmap);
1536         if (i < 0)
1537                 goto error;
1538         isl_seq_clr(bmap->ineq[i],
1539                     1 + bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + bmap->extra);
1540         isl_int_set_si(bmap->ineq[i][0], -1);
1541         isl_int_set_si(bmap->ineq[i][1+bmap->nparam+pos], -1);
1542         isl_int_set_si(bmap->ineq[i][1+bmap->nparam+bmap->n_in+pos], 1);
1543         return isl_basic_map_finalize(ctx, bmap);
1544 error:
1545         isl_basic_map_free(ctx, bmap);
1546         return NULL;
1547 }
1548
1549 static struct isl_basic_map *var_less(struct isl_ctx *ctx,
1550                 struct isl_basic_map *bmap, unsigned pos)
1551 {
1552         int i;
1553         i = isl_basic_map_alloc_inequality(ctx, bmap);
1554         if (i < 0)
1555                 goto error;
1556         isl_seq_clr(bmap->ineq[i],
1557                     1 + bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + bmap->extra);
1558         isl_int_set_si(bmap->ineq[i][0], -1);
1559         isl_int_set_si(bmap->ineq[i][1+bmap->nparam+pos], 1);
1560         isl_int_set_si(bmap->ineq[i][1+bmap->nparam+bmap->n_in+pos], -1);
1561         return isl_basic_map_finalize(ctx, bmap);
1562 error:
1563         isl_basic_map_free(ctx, bmap);
1564         return NULL;
1565 }
1566
1567 struct isl_basic_map *isl_basic_map_equal(struct isl_ctx *ctx,
1568                 unsigned nparam, unsigned in, unsigned out, unsigned n_equal)
1569 {
1570         int i;
1571         struct isl_basic_map *bmap;
1572         bmap = isl_basic_map_alloc(ctx, nparam, in, out, 0, n_equal, 0);
1573         if (!bmap)
1574                 return NULL;
1575         for (i = 0; i < n_equal && bmap; ++i)
1576                 bmap = var_equal(ctx, bmap, i);
1577         return isl_basic_map_finalize(ctx, bmap);
1578 }
1579
1580 struct isl_basic_map *isl_basic_map_less_at(struct isl_ctx *ctx,
1581                 unsigned nparam, unsigned in, unsigned out, unsigned pos)
1582 {
1583         int i;
1584         struct isl_basic_map *bmap;
1585         bmap = isl_basic_map_alloc(ctx, nparam, in, out, 0, pos, 1);
1586         if (!bmap)
1587                 return NULL;
1588         for (i = 0; i < pos && bmap; ++i)
1589                 bmap = var_equal(ctx, bmap, i);
1590         if (bmap)
1591                 bmap = var_less(ctx, bmap, pos);
1592         return isl_basic_map_finalize(ctx, bmap);
1593 }
1594
1595 struct isl_basic_map *isl_basic_map_more_at(struct isl_ctx *ctx,
1596                 unsigned nparam, unsigned in, unsigned out, unsigned pos)
1597 {
1598         int i;
1599         struct isl_basic_map *bmap;
1600         bmap = isl_basic_map_alloc(ctx, nparam, in, out, 0, pos, 1);
1601         if (!bmap)
1602                 return NULL;
1603         for (i = 0; i < pos && bmap; ++i)
1604                 bmap = var_equal(ctx, bmap, i);
1605         if (bmap)
1606                 bmap = var_more(ctx, bmap, pos);
1607         return isl_basic_map_finalize(ctx, bmap);
1608 }
1609
1610 struct isl_basic_map *isl_basic_map_from_basic_set(
1611                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_set *bset,
1612                 unsigned n_in, unsigned n_out)
1613 {
1614         struct isl_basic_map *bmap;
1615
1616         bset = isl_basic_set_cow(ctx, bset);
1617         if (!bset)
1618                 return NULL;
1619
1620         isl_assert(ctx, bset->dim == n_in + n_out, goto error);
1621         bmap = (struct isl_basic_map *) bset;
1622         bmap->n_in = n_in;
1623         bmap->n_out = n_out;
1624         return isl_basic_map_finalize(ctx, bmap);
1625 error:
1626         isl_basic_set_free(ctx, bset);
1627         return NULL;
1628 }
1629
1630 struct isl_basic_set *isl_basic_set_from_basic_map(
1631                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_map *bmap)
1632 {
1633         if (!bmap)
1634                 goto error;
1635         if (bmap->n_in == 0)
1636                 return (struct isl_basic_set *)bmap;
1637         bmap = isl_basic_map_cow(ctx, bmap);
1638         if (!bmap)
1639                 goto error;
1640         bmap->n_out += bmap->n_in;
1641         bmap->n_in = 0;
1642         bmap = isl_basic_map_finalize(ctx, bmap);
1643         return (struct isl_basic_set *)bmap;
1644 error:
1645         return NULL;
1646 }
1647
1648 static struct isl_basic_set *isl_basic_map_underlying_set(
1649                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_map *bmap)
1650 {
1651         if (!bmap)
1652                 goto error;
1653         if (bmap->nparam == 0 && bmap->n_in == 0 && bmap->n_div == 0)
1654                 return (struct isl_basic_set *)bmap;
1655         bmap = isl_basic_map_cow(ctx, bmap);
1656         if (!bmap)
1657                 goto error;
1658         bmap->n_out += bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_div;
1659         bmap->nparam = 0;
1660         bmap->n_in = 0;
1661         bmap->n_div = 0;
1662         bmap = isl_basic_map_finalize(ctx, bmap);
1663         return (struct isl_basic_set *)bmap;
1664 error:
1665         return NULL;
1666 }
1667
1668 struct isl_basic_set *isl_basic_map_domain(struct isl_ctx *ctx,
1669                 struct isl_basic_map *bmap)
1670 {
1671         struct isl_basic_set *domain;
1672         unsigned n_out;
1673         if (!bmap)
1674                 return NULL;
1675         n_out = bmap->n_out;
1676         domain = isl_basic_set_from_basic_map(ctx, bmap);
1677         return isl_basic_set_project_out(ctx, domain, n_out, 0);
1678 }
1679
1680 struct isl_basic_set *isl_basic_map_range(struct isl_ctx *ctx,
1681                 struct isl_basic_map *bmap)
1682 {
1683         return isl_basic_map_domain(ctx,
1684                         isl_basic_map_reverse(ctx, bmap));
1685 }
1686
1687 struct isl_set *isl_map_range(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map)
1688 {
1689         int i;
1690         struct isl_set *set;
1691
1692         if (!map)
1693                 goto error;
1694         map = isl_map_cow(ctx, map);
1695         if (!map)
1696                 goto error;
1697
1698         set = (struct isl_set *) map;
1699         set->zero = 0;
1700         for (i = 0; i < map->n; ++i) {
1701                 set->p[i] = isl_basic_map_range(ctx, map->p[i]);
1702                 if (!set->p[i])
1703                         goto error;
1704         }
1705         F_CLR(set, ISL_MAP_DISJOINT);
1706         return set;
1707 error:
1708         isl_map_free(ctx, map);
1709         return NULL;
1710 }
1711
1712 struct isl_map *isl_map_from_set(
1713                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_set *set,
1714                 unsigned n_in, unsigned n_out)
1715 {
1716         int i;
1717         struct isl_map *map = NULL;
1718
1719         if (!set)
1720                 return NULL;
1721         isl_assert(ctx, set->dim == n_in + n_out, goto error);
1722         set = isl_set_cow(ctx, set);
1723         if (!set)
1724                 return NULL;
1725         map = (struct isl_map *)set;
1726         for (i = 0; i < set->n; ++i) {
1727                 map->p[i] = isl_basic_map_from_basic_set(ctx,
1728                                 set->p[i], n_in, n_out);
1729                 if (!map->p[i])
1730                         goto error;
1731         }
1732         map->n_in = n_in;
1733         map->n_out = n_out;
1734         return map;
1735 error:
1736         isl_set_free(ctx, set);
1737         return NULL;
1738 }
1739
1740 struct isl_map *isl_map_alloc(struct isl_ctx *ctx,
1741                 unsigned nparam, unsigned in, unsigned out, int n,
1742                 unsigned flags)
1743 {
1744         struct isl_map *map;
1745
1746         map = isl_alloc(ctx, struct isl_map,
1747                         sizeof(struct isl_map) +
1748                         n * sizeof(struct isl_basic_map *));
1749         if (!map)
1750                 return NULL;
1751
1752         map->ref = 1;
1753         map->size = n;
1754         map->n = 0;
1755         map->nparam = nparam;
1756         map->n_in = in;
1757         map->n_out = out;
1758         map->flags = flags;
1759         return map;
1760 }
1761
1762 struct isl_basic_map *isl_basic_map_empty(struct isl_ctx *ctx,
1763                 unsigned nparam, unsigned in, unsigned out)
1764 {
1765         struct isl_basic_map *bmap;
1766         bmap = isl_basic_map_alloc(ctx, nparam, in, out, 0, 1, 0);
1767         bmap = isl_basic_map_set_to_empty(ctx, bmap);
1768         return bmap;
1769 }
1770
1771 struct isl_map *isl_map_empty(struct isl_ctx *ctx,
1772                 unsigned nparam, unsigned in, unsigned out)
1773 {
1774         return isl_map_alloc(ctx, nparam, in, out, 0, ISL_MAP_DISJOINT);
1775 }
1776
1777 struct isl_set *isl_set_empty(struct isl_ctx *ctx,
1778                 unsigned nparam, unsigned dim)
1779 {
1780         return isl_set_alloc(ctx, nparam, dim, 0, ISL_MAP_DISJOINT);
1781 }
1782
1783 struct isl_map *isl_map_dup(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map)
1784 {
1785         int i;
1786         struct isl_map *dup;
1787
1788         dup = isl_map_alloc(ctx, map->nparam, map->n_in, map->n_out, map->n,
1789                                 map->flags);
1790         for (i = 0; i < map->n; ++i)
1791                 dup = isl_map_add(ctx, dup,
1792                                   isl_basic_map_dup(ctx, map->p[i]));
1793         return dup;
1794 }
1795
1796 struct isl_map *isl_map_add(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map,
1797                                 struct isl_basic_map *bmap)
1798 {
1799         if (!bmap || !map)
1800                 goto error;
1801         isl_assert(ctx, map->nparam == bmap->nparam, goto error);
1802         isl_assert(ctx, map->n_in == bmap->n_in, goto error);
1803         isl_assert(ctx, map->n_out == bmap->n_out, goto error);
1804         isl_assert(ctx, map->n < map->size, goto error);
1805         map->p[map->n] = bmap;
1806         map->n++;
1807         return map;
1808 error:
1809         if (map)
1810                 isl_map_free(ctx, map);
1811         if (bmap)
1812                 isl_basic_map_free(ctx, bmap);
1813         return NULL;
1814 }
1815
1816 void isl_map_free(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map)
1817 {
1818         int i;
1819
1820         if (!map)
1821                 return;
1822
1823         if (--map->ref > 0)
1824                 return;
1825
1826         for (i = 0; i < map->n; ++i)
1827                 isl_basic_map_free(ctx, map->p[i]);
1828         free(map);
1829 }
1830
1831 struct isl_map *isl_map_extend(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *base,
1832                 unsigned nparam, unsigned n_in, unsigned n_out)
1833 {
1834         int i;
1835
1836         base = isl_map_cow(ctx, base);
1837         if (!base)
1838                 return NULL;
1839
1840         isl_assert(ctx, base->nparam <= nparam, goto error);
1841         isl_assert(ctx, base->n_in <= n_in, goto error);
1842         isl_assert(ctx, base->n_out <= n_out, goto error);
1843         base->nparam = nparam;
1844         base->n_in = n_in;
1845         base->n_out = n_out;
1846         for (i = 0; i < base->n; ++i) {
1847                 base->p[i] = isl_basic_map_extend(ctx, base->p[i],
1848                                 nparam, n_in, n_out, 0, 0, 0);
1849                 if (!base->p[i])
1850                         goto error;
1851         }
1852         return base;
1853 error:
1854         isl_map_free(ctx, base);
1855         return NULL;
1856 }
1857
1858 struct isl_basic_map *isl_basic_map_fix_input_si(struct isl_ctx *ctx,
1859                 struct isl_basic_map *bmap,
1860                 unsigned input, int value)
1861 {
1862         int j;
1863
1864         bmap = isl_basic_map_cow(ctx, bmap);
1865         if (!bmap)
1866                 return NULL;
1867         isl_assert(ctx, input < bmap->n_in, goto error);
1868
1869         bmap = isl_basic_map_extend(ctx, bmap,
1870                         bmap->nparam, bmap->n_in, bmap->n_out, 0, 1, 0);
1871         j = isl_basic_map_alloc_equality(ctx, bmap);
1872         if (j < 0)
1873                 goto error;
1874         isl_int_set_si(bmap->eq[j][1+bmap->nparam+input], -1);
1875         isl_int_set_si(bmap->eq[j][0], value);
1876         return isl_basic_map_finalize(ctx, bmap);
1877 error:
1878         isl_basic_map_free(ctx, bmap);
1879         return NULL;
1880 }
1881
1882 struct isl_map *isl_map_fix_input_si(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map,
1883                 unsigned input, int value)
1884 {
1885         int i;
1886
1887         map = isl_map_cow(ctx, map);
1888         if (!map)
1889                 return NULL;
1890
1891         isl_assert(ctx, input < map->n_in, goto error);
1892         for (i = 0; i < map->n; ++i) {
1893                 map->p[i] = isl_basic_map_fix_input_si(ctx, map->p[i],
1894                                                                 input, value);
1895                 if (!map->p[i])
1896                         goto error;
1897         }
1898         return map;
1899 error:
1900         isl_map_free(ctx, map);
1901         return NULL;
1902 }
1903
1904 struct isl_map *isl_map_reverse(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map)
1905 {
1906         int i;
1907         unsigned t;
1908
1909         map = isl_map_cow(ctx, map);
1910         if (!map)
1911                 return NULL;
1912
1913         t = map->n_in;
1914         map->n_in = map->n_out;
1915         map->n_out = t;
1916         for (i = 0; i < map->n; ++i) {
1917                 map->p[i] = isl_basic_map_reverse(ctx, map->p[i]);
1918                 if (!map->p[i])
1919                         goto error;
1920         }
1921         return map;
1922 error:
1923         isl_map_free(ctx, map);
1924         return NULL;
1925 }
1926
1927 struct isl_map *isl_basic_map_lexmax(struct isl_ctx *ctx,
1928                 struct isl_basic_map *bmap, struct isl_basic_set *dom,
1929                 struct isl_set **empty)
1930 {
1931         return isl_pip_basic_map_lexmax(ctx, bmap, dom, empty);
1932 }
1933
1934 struct isl_map *isl_basic_map_lexmin(struct isl_ctx *ctx,
1935                 struct isl_basic_map *bmap, struct isl_basic_set *dom,
1936                 struct isl_set **empty)
1937 {
1938         return isl_pip_basic_map_lexmin(ctx, bmap, dom, empty);
1939 }
1940
1941 struct isl_set *isl_basic_set_lexmin(struct isl_ctx *ctx,
1942                 struct isl_basic_set *bset)
1943 {
1944         struct isl_basic_map *bmap = NULL;
1945         struct isl_basic_set *dom = NULL;
1946         struct isl_map *min;
1947
1948         if (!bset)
1949                 goto error;
1950         bmap = isl_basic_map_from_basic_set(ctx, bset, 0, bset->dim);
1951         if (!bmap)
1952                 goto error;
1953         dom = isl_basic_set_alloc(ctx, bmap->nparam, 0, 0, 0, 0);
1954         if (!dom)
1955                 goto error;
1956         min = isl_basic_map_lexmin(ctx, bmap, dom, NULL);
1957         return isl_map_range(ctx, min);
1958 error:
1959         isl_basic_map_free(ctx, bmap);
1960         return NULL;
1961 }
1962
1963 struct isl_map *isl_basic_map_compute_divs(struct isl_ctx *ctx,
1964                 struct isl_basic_map *bmap)
1965 {
1966         if (bmap->n_div == 0)
1967                 return isl_map_from_basic_map(ctx, bmap);
1968         return isl_pip_basic_map_compute_divs(ctx, bmap);
1969 }
1970
1971 struct isl_map *isl_map_compute_divs(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map)
1972 {
1973         int i;
1974         struct isl_map *res;
1975
1976         if (!map)
1977                 return NULL;
1978         if (map->n == 0)
1979                 return map;
1980         res = isl_basic_map_compute_divs(ctx,
1981                 isl_basic_map_copy(ctx, map->p[0]));
1982         for (i = 1 ; i < map->n; ++i) {
1983                 struct isl_map *r2;
1984                 r2 = isl_basic_map_compute_divs(ctx,
1985                         isl_basic_map_copy(ctx, map->p[i]));
1986                 if (F_ISSET(map, ISL_MAP_DISJOINT))
1987                         res = isl_map_union_disjoint(ctx, res, r2);
1988                 else
1989                         res = isl_map_union(ctx, res, r2);
1990         }
1991         isl_map_free(ctx, map);
1992
1993         return res;
1994 }
1995
1996 struct isl_set *isl_basic_set_compute_divs(struct isl_ctx *ctx,
1997                 struct isl_basic_set *bset)
1998 {
1999         return (struct isl_set *)
2000                 isl_basic_map_compute_divs(ctx,
2001                         (struct isl_basic_map *)bset);
2002 }
2003
2004 struct isl_set *isl_map_domain(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map)
2005 {
2006         int i;
2007         struct isl_set *set;
2008
2009         if (!map)
2010                 goto error;
2011
2012         map = isl_map_cow(ctx, map);
2013         if (!map)
2014                 return NULL;
2015
2016         set = (struct isl_set *)map;
2017         set->dim = map->n_in;
2018         set->zero = 0;
2019         for (i = 0; i < map->n; ++i) {
2020                 set->p[i] = isl_basic_map_domain(ctx, map->p[i]);
2021                 if (!set->p[i])
2022                         goto error;
2023         }
2024         F_CLR(set, ISL_MAP_DISJOINT);
2025         return set;
2026 error:
2027         isl_map_free(ctx, map);
2028         return NULL;
2029 }
2030
2031 struct isl_map *isl_map_union_disjoint(struct isl_ctx *ctx,
2032                         struct isl_map *map1, struct isl_map *map2)
2033 {
2034         int i;
2035         unsigned flags = 0;
2036         struct isl_map *map = NULL;
2037
2038         if (!map1 || !map2)
2039                 goto error;
2040
2041         if (map1->n == 0) {
2042                 isl_map_free(ctx, map1);
2043                 return map2;
2044         }
2045         if (map2->n == 0) {
2046                 isl_map_free(ctx, map2);
2047                 return map1;
2048         }
2049
2050         isl_assert(ctx, map1->nparam == map2->nparam, goto error);
2051         isl_assert(ctx, map1->n_in == map2->n_in, goto error);
2052         isl_assert(ctx, map1->n_out == map2->n_out, goto error);
2053
2054         if (F_ISSET(map1, ISL_MAP_DISJOINT) &&
2055             F_ISSET(map2, ISL_MAP_DISJOINT))
2056                 FL_SET(flags, ISL_MAP_DISJOINT);
2057
2058         map = isl_map_alloc(ctx, map1->nparam, map1->n_in, map1->n_out,
2059                                 map1->n + map2->n, flags);
2060         if (!map)
2061                 goto error;
2062         for (i = 0; i < map1->n; ++i) {
2063                 map = isl_map_add(ctx, map,
2064                                   isl_basic_map_copy(ctx, map1->p[i]));
2065                 if (!map)
2066                         goto error;
2067         }
2068         for (i = 0; i < map2->n; ++i) {
2069                 map = isl_map_add(ctx, map,
2070                                   isl_basic_map_copy(ctx, map2->p[i]));
2071                 if (!map)
2072                         goto error;
2073         }
2074         isl_map_free(ctx, map1);
2075         isl_map_free(ctx, map2);
2076         return map;
2077 error:
2078         isl_map_free(ctx, map);
2079         isl_map_free(ctx, map1);
2080         isl_map_free(ctx, map2);
2081         return NULL;
2082 }
2083
2084 struct isl_map *isl_map_union(struct isl_ctx *ctx,
2085                         struct isl_map *map1, struct isl_map *map2)
2086 {
2087         map1 = isl_map_union_disjoint(ctx, map1, map2);
2088         if (!map1)
2089                 return NULL;
2090         if (map1->n > 1)
2091                 F_CLR(map1, ISL_MAP_DISJOINT);
2092         return map1;
2093 }
2094
2095 struct isl_set *isl_set_union_disjoint(struct isl_ctx *ctx,
2096                         struct isl_set *set1, struct isl_set *set2)
2097 {
2098         return (struct isl_set *)
2099                 isl_map_union_disjoint(ctx,
2100                         (struct isl_map *)set1, (struct isl_map *)set2);
2101 }
2102
2103 struct isl_set *isl_set_union(struct isl_ctx *ctx,
2104                         struct isl_set *set1, struct isl_set *set2)
2105 {
2106         return (struct isl_set *)
2107                 isl_map_union(ctx,
2108                         (struct isl_map *)set1, (struct isl_map *)set2);
2109 }
2110
2111 struct isl_map *isl_map_intersect_range(
2112                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map,
2113                 struct isl_set *set)
2114 {
2115         unsigned flags = 0;
2116         struct isl_map *result;
2117         int i, j;
2118
2119         if (!map || !set)
2120                 goto error;
2121
2122         if (F_ISSET(map, ISL_MAP_DISJOINT) &&
2123             F_ISSET(set, ISL_MAP_DISJOINT))
2124                 FL_SET(flags, ISL_MAP_DISJOINT);
2125
2126         result = isl_map_alloc(ctx, map->nparam, map->n_in, map->n_out,
2127                                 map->n * set->n, flags);
2128         if (!result)
2129                 goto error;
2130         for (i = 0; i < map->n; ++i)
2131                 for (j = 0; j < set->n; ++j) {
2132                         result = isl_map_add(ctx, result,
2133                             isl_basic_map_intersect_range(ctx,
2134                                 isl_basic_map_copy(ctx, map->p[i]),
2135                                 isl_basic_set_copy(ctx, set->p[j])));
2136                         if (!result)
2137                                 goto error;
2138                 }
2139         isl_map_free(ctx, map);
2140         isl_set_free(ctx, set);
2141         return result;
2142 error:
2143         isl_map_free(ctx, map);
2144         isl_set_free(ctx, set);
2145         return NULL;
2146 }
2147
2148 struct isl_map *isl_map_intersect_domain(
2149                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map,
2150                 struct isl_set *set)
2151 {
2152         return isl_map_reverse(ctx,
2153                 isl_map_intersect_range(ctx, isl_map_reverse(ctx, map), set));
2154 }
2155
2156 struct isl_map *isl_map_apply_domain(
2157                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map1,
2158                 struct isl_map *map2)
2159 {
2160         if (!map1 || !map2)
2161                 goto error;
2162         map1 = isl_map_reverse(ctx, map1);
2163         map1 = isl_map_apply_range(ctx, map1, map2);
2164         return isl_map_reverse(ctx, map1);
2165 error:
2166         isl_map_free(ctx, map1);
2167         isl_map_free(ctx, map2);
2168         return NULL;
2169 }
2170
2171 struct isl_map *isl_map_apply_range(
2172                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map1,
2173                 struct isl_map *map2)
2174 {
2175         struct isl_map *result;
2176         int i, j;
2177
2178         if (!map1 || !map2)
2179                 goto error;
2180
2181         isl_assert(ctx, map1->nparam == map2->nparam, goto error);
2182         isl_assert(ctx, map1->n_out == map2->n_in, goto error);
2183
2184         result = isl_map_alloc(ctx, map1->nparam, map1->n_in, map2->n_out,
2185                                 map1->n * map2->n, 0);
2186         if (!result)
2187                 goto error;
2188         for (i = 0; i < map1->n; ++i)
2189                 for (j = 0; j < map2->n; ++j) {
2190                         result = isl_map_add(ctx, result,
2191                             isl_basic_map_apply_range(ctx,
2192                                 isl_basic_map_copy(ctx, map1->p[i]),
2193                                 isl_basic_map_copy(ctx, map2->p[j])));
2194                         if (!result)
2195                                 goto error;
2196                 }
2197         isl_map_free(ctx, map1);
2198         isl_map_free(ctx, map2);
2199         return result;
2200 error:
2201         isl_map_free(ctx, map1);
2202         isl_map_free(ctx, map2);
2203         return NULL;
2204 }
2205
2206 /*
2207  * returns range - domain
2208  */
2209 struct isl_basic_set *isl_basic_map_deltas(struct isl_ctx *ctx,
2210                                 struct isl_basic_map *bmap)
2211 {
2212         struct isl_basic_set *bset;
2213         unsigned dim;
2214         int i;
2215
2216         if (!bmap)
2217                 goto error;
2218         isl_assert(ctx, bmap->n_in == bmap->n_out, goto error);
2219         dim = bmap->n_in;
2220         bset = isl_basic_set_from_basic_map(ctx, bmap);
2221         bset = isl_basic_set_extend(ctx, bset, bset->nparam, 3*dim, 0,
2222                                         dim, 0);
2223         bset = isl_basic_set_swap_vars(ctx, bset, 2*dim);
2224         for (i = 0; i < dim; ++i) {
2225                 int j = isl_basic_map_alloc_equality(ctx,
2226                                             (struct isl_basic_map *)bset);
2227                 if (j < 0)
2228                         goto error;
2229                 isl_int_set_si(bset->eq[j][1+bset->nparam+i], 1);
2230                 isl_int_set_si(bset->eq[j][1+bset->nparam+dim+i], 1);
2231                 isl_int_set_si(bset->eq[j][1+bset->nparam+2*dim+i], -1);
2232         }
2233         return isl_basic_set_project_out(ctx, bset, 2*dim, 0);
2234 error:
2235         isl_basic_map_free(ctx, bmap);
2236         return NULL;
2237 }
2238
2239 /* If the only constraints a div d=floor(f/m)
2240  * appears in are its two defining constraints
2241  *
2242  *      f - m d >=0
2243  *      -(f - (m - 1)) + m d >= 0
2244  *
2245  * then it can safely be removed.
2246  */
2247 static int div_is_redundant(struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_map *bmap,
2248                                 int div)
2249 {
2250         int i;
2251         unsigned pos = 1 + bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + div;
2252
2253         for (i = 0; i < bmap->n_eq; ++i)
2254                 if (!isl_int_is_zero(bmap->eq[i][pos]))
2255                         return 0;
2256
2257         for (i = 0; i < bmap->n_ineq; ++i) {
2258                 if (isl_int_is_zero(bmap->ineq[i][pos]))
2259                         continue;
2260                 if (isl_int_eq(bmap->ineq[i][pos], bmap->div[div][0])) {
2261                         int neg;
2262                         isl_int_sub(bmap->div[div][1],
2263                                         bmap->div[div][1], bmap->div[div][0]);
2264                         isl_int_add_ui(bmap->div[div][1], bmap->div[div][1], 1);
2265                         neg = isl_seq_is_neg(bmap->ineq[i], bmap->div[div]+1, pos);
2266                         isl_int_sub_ui(bmap->div[div][1], bmap->div[div][1], 1);
2267                         isl_int_add(bmap->div[div][1],
2268                                         bmap->div[div][1], bmap->div[div][0]);
2269                         if (!neg)
2270                                 return 0;
2271                         if (isl_seq_first_non_zero(bmap->ineq[i]+pos+1,
2272                                                     bmap->n_div-div-1) != -1)
2273                                 return 0;
2274                 } else if (isl_int_abs_eq(bmap->ineq[i][pos], bmap->div[div][0])) {
2275                         if (!isl_seq_eq(bmap->ineq[i], bmap->div[div]+1, pos))
2276                                 return 0;
2277                         if (isl_seq_first_non_zero(bmap->ineq[i]+pos+1,
2278                                                     bmap->n_div-div-1) != -1)
2279                                 return 0;
2280                 } else
2281                         return 0;
2282         }
2283
2284         for (i = 0; i < bmap->n_div; ++i)
2285                 if (!isl_int_is_zero(bmap->div[i][1+pos]))
2286                         return 0;
2287
2288         return 1;
2289 }
2290
2291 /*
2292  * Remove divs that don't occur in any of the constraints or other divs.
2293  * These can arise when dropping some of the variables in a quast
2294  * returned by piplib.
2295  */
2296 static struct isl_basic_map *remove_redundant_divs(struct isl_ctx *ctx,
2297                 struct isl_basic_map *bmap)
2298 {
2299         int i;
2300
2301         for (i = bmap->n_div-1; i >= 0; --i) {
2302                 if (!div_is_redundant(ctx, bmap, i))
2303                         continue;
2304                 bmap = isl_basic_map_drop_div(ctx, bmap, i);
2305         }
2306         return bmap;
2307 }
2308
2309 struct isl_basic_map *isl_basic_map_finalize(struct isl_ctx *ctx,
2310                 struct isl_basic_map *bmap)
2311 {
2312         bmap = remove_redundant_divs(ctx, bmap);
2313         if (!bmap)
2314                 return NULL;
2315         F_SET(bmap, ISL_BASIC_SET_FINAL);
2316         return bmap;
2317 }
2318
2319 struct isl_basic_set *isl_basic_set_finalize(struct isl_ctx *ctx,
2320                 struct isl_basic_set *bset)
2321 {
2322         return (struct isl_basic_set *)
2323                 isl_basic_map_finalize(ctx,
2324                         (struct isl_basic_map *)bset);
2325 }
2326
2327 struct isl_set *isl_set_finalize(struct isl_ctx *ctx, struct isl_set *set)
2328 {
2329         int i;
2330
2331         if (!set)
2332                 return NULL;
2333         for (i = 0; i < set->n; ++i) {
2334                 set->p[i] = isl_basic_set_finalize(ctx, set->p[i]);
2335                 if (!set->p[i])
2336                         goto error;
2337         }
2338         return set;
2339 error:
2340         isl_set_free(ctx, set);
2341         return NULL;
2342 }
2343
2344 struct isl_map *isl_map_finalize(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map)
2345 {
2346         int i;
2347
2348         if (!map)
2349                 return NULL;
2350         for (i = 0; i < map->n; ++i) {
2351                 map->p[i] = isl_basic_map_finalize(ctx, map->p[i]);
2352                 if (!map->p[i])
2353                         goto error;
2354         }
2355         return map;
2356 error:
2357         isl_map_free(ctx, map);
2358         return NULL;
2359 }
2360
2361 struct isl_basic_map *isl_basic_map_identity(struct isl_ctx *ctx,
2362                 unsigned nparam, unsigned dim)
2363 {
2364         struct isl_basic_map *bmap;
2365         int i;
2366
2367         bmap = isl_basic_map_alloc(ctx, nparam, dim, dim, 0, dim, 0);
2368         if (!bmap)
2369                 goto error;
2370
2371         for (i = 0; i < dim; ++i) {
2372                 int j = isl_basic_map_alloc_equality(ctx, bmap);
2373                 if (j < 0)
2374                         goto error;
2375                 isl_int_set_si(bmap->eq[j][1+nparam+i], 1);
2376                 isl_int_set_si(bmap->eq[j][1+nparam+dim+i], -1);
2377         }
2378         return isl_basic_map_finalize(ctx, bmap);
2379 error:
2380         isl_basic_map_free(ctx, bmap);
2381         return NULL;
2382 }
2383
2384 struct isl_map *isl_map_identity(struct isl_ctx *ctx,
2385                 unsigned nparam, unsigned dim)
2386 {
2387         struct isl_map *map = isl_map_alloc(ctx, nparam, dim, dim, 1,
2388                                                 ISL_MAP_DISJOINT);
2389         if (!map)
2390                 goto error;
2391         map = isl_map_add(ctx, map,
2392                 isl_basic_map_identity(ctx, nparam, dim));
2393         return map;
2394 error:
2395         isl_map_free(ctx, map);
2396         return NULL;
2397 }
2398
2399 int isl_set_is_equal(struct isl_ctx *ctx,
2400                 struct isl_set *set1, struct isl_set *set2)
2401 {
2402         return isl_map_is_equal(ctx,
2403                         (struct isl_map *)set1, (struct isl_map *)set2);
2404 }
2405
2406 int isl_set_is_subset(struct isl_ctx *ctx,
2407                 struct isl_set *set1, struct isl_set *set2)
2408 {
2409         return isl_map_is_subset(ctx,
2410                         (struct isl_map *)set1, (struct isl_map *)set2);
2411 }
2412
2413 int isl_basic_map_is_subset(struct isl_ctx *ctx,
2414                 struct isl_basic_map *bmap1,
2415                 struct isl_basic_map *bmap2)
2416 {
2417         int is_subset;
2418         struct isl_map *map1;
2419         struct isl_map *map2;
2420
2421         if (!bmap1 || !bmap2)
2422                 return -1;
2423
2424         map1 = isl_map_from_basic_map(ctx,
2425                         isl_basic_map_copy(ctx, bmap1));
2426         map2 = isl_map_from_basic_map(ctx,
2427                         isl_basic_map_copy(ctx, bmap2));
2428
2429         is_subset = isl_map_is_subset(ctx, map1, map2);
2430
2431         isl_map_free(ctx, map1);
2432         isl_map_free(ctx, map2);
2433
2434         return is_subset;
2435 }
2436
2437 int isl_map_is_empty(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map)
2438 {
2439         int i;
2440         int is_empty;
2441
2442         if (!map)
2443                 return -1;
2444         for (i = 0; i < map->n; ++i) {
2445                 is_empty = isl_basic_map_is_empty(ctx, map->p[i]);
2446                 if (is_empty < 0)
2447                         return -1;
2448                 if (!is_empty)
2449                         return 0;
2450         }
2451         return 1;
2452 }
2453
2454 int isl_set_is_empty(struct isl_ctx *ctx, struct isl_set *set)
2455 {
2456         return isl_map_is_empty(ctx, (struct isl_map *)set);
2457 }
2458
2459 int isl_map_is_subset(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map1,
2460                 struct isl_map *map2)
2461 {
2462         int i;
2463         int is_subset = 0;
2464         struct isl_map *diff;
2465
2466         if (!map1 || !map2)
2467                 return -1;
2468
2469         if (isl_map_is_empty(ctx, map1))
2470                 return 1;
2471
2472         if (isl_map_is_empty(ctx, map2))
2473                 return 0;
2474
2475         diff = isl_map_subtract(ctx, isl_map_copy(ctx, map1),
2476                                      isl_map_copy(ctx, map2));
2477         if (!diff)
2478                 return -1;
2479
2480         is_subset = isl_map_is_empty(ctx, diff);
2481         isl_map_free(ctx, diff);
2482
2483         return is_subset;
2484 }
2485
2486 int isl_map_is_equal(struct isl_ctx *ctx,
2487                 struct isl_map *map1, struct isl_map *map2)
2488 {
2489         int is_subset;
2490
2491         if (!map1 || !map2)
2492                 return -1;
2493         is_subset = isl_map_is_subset(ctx, map1, map2);
2494         if (is_subset != 1)
2495                 return is_subset;
2496         is_subset = isl_map_is_subset(ctx, map2, map1);
2497         return is_subset;
2498 }
2499
2500 int isl_basic_map_is_strict_subset(struct isl_ctx *ctx,
2501                 struct isl_basic_map *bmap1,
2502                 struct isl_basic_map *bmap2)
2503 {
2504         int is_subset;
2505
2506         if (!bmap1 || !bmap2)
2507                 return -1;
2508         is_subset = isl_basic_map_is_subset(ctx, bmap1, bmap2);
2509         if (is_subset != 1)
2510                 return is_subset;
2511         is_subset = isl_basic_map_is_subset(ctx, bmap2, bmap1);
2512         if (is_subset == -1)
2513                 return is_subset;
2514         return !is_subset;
2515 }
2516
2517 int isl_basic_map_is_empty(struct isl_ctx *ctx,
2518                 struct isl_basic_map *bmap)
2519 {
2520         struct isl_basic_set *bset = NULL;
2521         struct isl_vec *sample = NULL;
2522         int empty;
2523
2524         if (!bmap)
2525                 return -1;
2526
2527         if (F_ISSET(bmap, ISL_BASIC_MAP_EMPTY))
2528                 return 1;
2529
2530         bset = isl_basic_map_underlying_set(ctx,
2531                         isl_basic_map_copy(ctx, bmap));
2532         if (!bset)
2533                 return -1;
2534         sample = isl_basic_set_sample(ctx, bset);
2535         if (!sample)
2536                 return -1;
2537         empty = sample->size == 0;
2538         isl_vec_free(ctx, sample);
2539
2540         return empty;
2541 }
2542
2543 struct isl_map *isl_basic_map_union(
2544                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_map *bmap1,
2545                 struct isl_basic_map *bmap2)
2546 {
2547         struct isl_map *map;
2548         if (!bmap1 || !bmap2)
2549                 return NULL;
2550
2551         isl_assert(ctx, bmap1->nparam == bmap2->nparam, goto error);
2552         isl_assert(ctx, bmap1->n_in == bmap2->n_in, goto error);
2553         isl_assert(ctx, bmap1->n_out == bmap2->n_out, goto error);
2554
2555         map = isl_map_alloc(ctx, bmap1->nparam,
2556                                 bmap1->n_in, bmap1->n_out, 2, 0);
2557         if (!map)
2558                 goto error;
2559         map = isl_map_add(ctx, map, bmap1);
2560         map = isl_map_add(ctx, map, bmap2);
2561         return map;
2562 error:
2563         isl_basic_map_free(ctx, bmap1);
2564         isl_basic_map_free(ctx, bmap2);
2565         return NULL;
2566 }
2567
2568 struct isl_set *isl_basic_set_union(
2569                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_set *bset1,
2570                 struct isl_basic_set *bset2)
2571 {
2572         return (struct isl_set *)isl_basic_map_union(ctx,
2573                                             (struct isl_basic_map *)bset1,
2574                                             (struct isl_basic_map *)bset2);
2575 }
2576
2577 /* Order divs such that any div only depends on previous divs */
2578 static struct isl_basic_map *order_divs(struct isl_ctx *ctx,
2579                 struct isl_basic_map *bmap)
2580 {
2581         int i;
2582         unsigned off = bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out;
2583
2584         for (i = 0; i < bmap->n_div; ++i) {
2585                 int pos;
2586                 pos = isl_seq_first_non_zero(bmap->div[i]+1+1+off+i,
2587                                                             bmap->n_div-i);
2588                 if (pos == -1)
2589                         continue;
2590                 swap_div(bmap, i, pos);
2591                 --i;
2592         }
2593         return bmap;
2594 }
2595
2596 static int find_div(struct isl_basic_map *dst,
2597                         struct isl_basic_map *src, unsigned div)
2598 {
2599         int i;
2600
2601         unsigned total = src->nparam + src->n_in + src->n_out + src->n_div;
2602
2603         for (i = 0; i < dst->n_div; ++i)
2604                 if (isl_seq_eq(dst->div[i], src->div[div], 1+1+total) &&
2605                     isl_seq_first_non_zero(dst->div[i]+1+1+total,
2606                                                 dst->n_div - src->n_div) == -1)
2607                         return i;
2608         return -1;
2609 }
2610
2611 /* For a div d = floor(f/m), add the constraints
2612  *
2613  *              f - m d >= 0
2614  *              -(f-(n-1)) + m d >= 0
2615  *
2616  * Note that the second constraint is the negation of
2617  *
2618  *              f - m d >= n
2619  */
2620 static int add_div_constraints(struct isl_ctx *ctx,
2621                 struct isl_basic_map *bmap, unsigned div)
2622 {
2623         int i, j;
2624         unsigned div_pos = 1 + bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + div;
2625         unsigned total = bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + bmap->n_div;
2626
2627         i = isl_basic_map_alloc_inequality(ctx, bmap);
2628         if (i < 0)
2629                 return -1;
2630         isl_seq_cpy(bmap->ineq[i], bmap->div[div]+1, 1+total);
2631         isl_int_neg(bmap->ineq[i][div_pos], bmap->div[div][0]);
2632
2633         j = isl_basic_map_alloc_inequality(ctx, bmap);
2634         if (j < 0)
2635                 return -1;
2636         isl_seq_neg(bmap->ineq[j], bmap->ineq[i], 1 + total);
2637         isl_int_add(bmap->ineq[j][0], bmap->ineq[j][0], bmap->ineq[j][div_pos]);
2638         isl_int_sub_ui(bmap->ineq[j][0], bmap->ineq[j][0], 1);
2639         return j;
2640 }
2641
2642 struct isl_basic_map *isl_basic_map_align_divs(struct isl_ctx *ctx,
2643                 struct isl_basic_map *dst, struct isl_basic_map *src)
2644 {
2645         int i;
2646         unsigned total = src->nparam + src->n_in + src->n_out + src->n_div;
2647
2648         if (src->n_div == 0)
2649                 return dst;
2650
2651         src = order_divs(ctx, src);
2652         dst = isl_basic_map_extend(ctx, dst, dst->nparam, dst->n_in,
2653                         dst->n_out, src->n_div, 0, 2 * src->n_div);
2654         if (!dst)
2655                 return NULL;
2656         for (i = 0; i < src->n_div; ++i) {
2657                 int j = find_div(dst, src, i);
2658                 if (j < 0) {
2659                         j = isl_basic_map_alloc_div(ctx, dst);
2660                         if (j < 0)
2661                                 goto error;
2662                         isl_seq_cpy(dst->div[j], src->div[i], 1+1+total);
2663                         if (add_div_constraints(ctx, dst, j) < 0)
2664                                 goto error;
2665                 }
2666                 if (j != i)
2667                         swap_div(dst, i, j);
2668         }
2669         return dst;
2670 error:
2671         isl_basic_map_free(ctx, dst);
2672         return NULL;
2673 }
2674
2675 static struct isl_map *add_cut_constraint(struct isl_ctx *ctx,
2676                 struct isl_map *dst,
2677                 struct isl_basic_map *src, isl_int *c,
2678                 unsigned len, unsigned extra, int oppose)
2679 {
2680         struct isl_basic_map *copy = NULL;
2681         int is_empty;
2682         int k;
2683
2684         copy = isl_basic_map_copy(ctx, src);
2685         copy = isl_basic_map_cow(ctx, copy);
2686         if (!copy)
2687                 goto error;
2688         copy = isl_basic_map_extend(ctx, copy,
2689                 copy->nparam, copy->n_in, copy->n_out, 0, 0, 1);
2690         k = isl_basic_map_alloc_inequality(ctx, copy);
2691         if (k < 0)
2692                 goto error;
2693         if (oppose)
2694                 isl_seq_neg(copy->ineq[k], c, len);
2695         else
2696                 isl_seq_cpy(copy->ineq[k], c, len);
2697         isl_seq_clr(copy->ineq[k]+len, extra);
2698         isl_inequality_negate(ctx, copy, k);
2699         copy = isl_basic_map_simplify(ctx, copy);
2700         copy = isl_basic_map_finalize(ctx, copy);
2701         is_empty = isl_basic_map_is_empty(ctx, copy);
2702         if (is_empty < 0)
2703                 goto error;
2704         if (!is_empty)
2705                 dst = isl_map_add(ctx, dst, copy);
2706         else
2707                 isl_basic_map_free(ctx, copy);
2708         return dst;
2709 error:
2710         isl_basic_map_free(ctx, copy);
2711         isl_map_free(ctx, dst);
2712         return NULL;
2713 }
2714
2715 static struct isl_map *subtract(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map,
2716                 struct isl_basic_map *bmap)
2717 {
2718         int i, j, k;
2719         unsigned flags = 0;
2720         struct isl_map *rest = NULL;
2721         unsigned max;
2722         unsigned total = bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + bmap->n_div;
2723
2724         assert(bmap);
2725
2726         if (!map)
2727                 goto error;
2728
2729         if (F_ISSET(map, ISL_MAP_DISJOINT))
2730                 FL_SET(flags, ISL_MAP_DISJOINT);
2731
2732         max = map->n * (2 * bmap->n_eq + bmap->n_ineq);
2733         rest = isl_map_alloc(ctx, map->nparam, map->n_in, map->n_out,
2734                                 max, flags);
2735         if (!rest)
2736                 goto error;
2737
2738         for (i = 0; i < map->n; ++i) {
2739                 map->p[i] = isl_basic_map_align_divs(ctx, map->p[i], bmap);
2740                 if (!map->p[i])
2741                         goto error;
2742         }
2743
2744         for (j = 0; j < map->n; ++j)
2745                 map->p[j] = isl_basic_map_cow(ctx, map->p[j]);
2746
2747         for (i = 0; i < bmap->n_eq; ++i) {
2748                 for (j = 0; j < map->n; ++j) {
2749                         rest = add_cut_constraint(ctx, rest,
2750                                 map->p[j], bmap->eq[i],
2751                                 1+total, map->p[j]->n_div - bmap->n_div, 0);
2752                         if (!rest)
2753                                 goto error;
2754
2755                         rest = add_cut_constraint(ctx, rest,
2756                                 map->p[j], bmap->eq[i],
2757                                 1+total, map->p[j]->n_div - bmap->n_div, 1);
2758                         if (!rest)
2759                                 goto error;
2760
2761                         map->p[j] = isl_basic_map_extend(ctx, map->p[j],
2762                                 map->p[j]->nparam, map->p[j]->n_in,
2763                                 map->p[j]->n_out, 0, 1, 0);
2764                         if (!map->p[j])
2765                                 goto error;
2766                         k = isl_basic_map_alloc_equality(ctx, map->p[j]);
2767                         if (k < 0)
2768                                 goto error;
2769                         isl_seq_cpy(map->p[j]->eq[k], bmap->eq[i], 1+total);
2770                         isl_seq_clr(map->p[j]->eq[k]+1+total,
2771                                         map->p[j]->n_div - bmap->n_div);
2772                 }
2773         }
2774
2775         for (i = 0; i < bmap->n_ineq; ++i) {
2776                 for (j = 0; j < map->n; ++j) {
2777                         rest = add_cut_constraint(ctx, rest,
2778                                 map->p[j], bmap->ineq[i],
2779                                 1+total, map->p[j]->n_div - bmap->n_div, 0);
2780                         if (!rest)
2781                                 goto error;
2782
2783                         map->p[j] = isl_basic_map_extend(ctx, map->p[j],
2784                                 map->p[j]->nparam, map->p[j]->n_in,
2785                                 map->p[j]->n_out, 0, 0, 1);
2786                         if (!map->p[j])
2787                                 goto error;
2788                         k = isl_basic_map_alloc_inequality(ctx, map->p[j]);
2789                         if (k < 0)
2790                                 goto error;
2791                         isl_seq_cpy(map->p[j]->ineq[k], bmap->ineq[i], 1+total);
2792                         isl_seq_clr(map->p[j]->ineq[k]+1+total,
2793                                         map->p[j]->n_div - bmap->n_div);
2794                 }
2795         }
2796
2797         isl_map_free(ctx, map);
2798         return rest;
2799 error:
2800         isl_map_free(ctx, map);
2801         isl_map_free(ctx, rest);
2802         return NULL;
2803 }
2804
2805 struct isl_map *isl_map_subtract(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map1,
2806                 struct isl_map *map2)
2807 {
2808         int i;
2809         if (!map1 || !map2)
2810                 goto error;
2811
2812         isl_assert(ctx, map1->nparam == map2->nparam, goto error);
2813         isl_assert(ctx, map1->n_in == map2->n_in, goto error);
2814         isl_assert(ctx, map1->n_out == map2->n_out, goto error);
2815
2816         if (isl_map_is_empty(ctx, map2)) {
2817                 isl_map_free(ctx, map2);
2818                 return map1;
2819         }
2820
2821         map1 = isl_map_compute_divs(ctx, map1);
2822         map2 = isl_map_compute_divs(ctx, map2);
2823         if (!map1 || !map2)
2824                 goto error;
2825
2826         for (i = 0; map1 && i < map2->n; ++i)
2827                 map1 = subtract(ctx, map1, map2->p[i]);
2828
2829         isl_map_free(ctx, map2);
2830         return map1;
2831 error:
2832         isl_map_free(ctx, map1);
2833         isl_map_free(ctx, map2);
2834         return NULL;
2835 }
2836
2837 struct isl_set *isl_set_subtract(struct isl_ctx *ctx, struct isl_set *set1,
2838                 struct isl_set *set2)
2839 {
2840         return (struct isl_set *)
2841                 isl_map_subtract(ctx,
2842                         (struct isl_map *)set1, (struct isl_map *)set2);
2843 }
2844
2845 struct isl_set *isl_set_apply(struct isl_ctx *ctx, struct isl_set *set,
2846                 struct isl_map *map)
2847 {
2848         isl_assert(ctx, set->dim == map->n_in, goto error);
2849         map = isl_map_intersect_domain(ctx, map, set);
2850         set = isl_map_range(ctx, map);
2851         return set;
2852 error:
2853         isl_set_free(ctx, set);
2854         isl_map_free(ctx, map);
2855         return NULL;
2856 }