isl_map.c

   1 #include <string.h>
   2 #include <strings.h>
   3 #include "isl_ctx.h"
   4 #include "isl_blk.h"
   5 #include "isl_seq.h"
   6 #include "isl_set.h"
   7 #include "isl_map.h"
   8 #include "isl_map_private.h"
   9 #include "isl_map_piplib.h"
  10 #include "isl_sample.h"
  11 #include "isl_vec.h"
  12
  13 static struct isl_basic_map *basic_map_init(struct isl_ctx *ctx,
  14                 struct isl_basic_map *bmap,
  15                 unsigned nparam, unsigned n_in, unsigned n_out, unsigned extra,
  16                 unsigned n_eq, unsigned n_ineq)
  17 {
  18         int i;
  19         size_t row_size = 1 + nparam + n_in + n_out + extra;
  20
  21         bmap->block = isl_blk_alloc(ctx, (n_eq + n_ineq) * row_size);
  22         if (isl_blk_is_error(bmap->block)) {
  23                 free(bmap);
  24                 return NULL;
  25         }
  26
  27         bmap->eq = isl_alloc_array(ctx, isl_int *, n_eq + n_ineq);
  28         if (!bmap->eq) {
  29                 isl_blk_free(ctx, bmap->block);
  30                 free(bmap);
  31                 return NULL;
  32         }
  33
  34         if (extra == 0) {
  35                 bmap->block2 = isl_blk_empty();
  36                 bmap->div = NULL;
  37         } else {
  38                 bmap->block2 = isl_blk_alloc(ctx, extra * (1 + row_size));
  39                 if (isl_blk_is_error(bmap->block2)) {
  40                         free(bmap->eq);
  41                         isl_blk_free(ctx, bmap->block);
  42                         free(bmap);
  43                         return NULL;
  44                 }
  45
  46                 bmap->div = isl_alloc_array(ctx, isl_int *, extra);
  47                 if (!bmap->div) {
  48                         isl_blk_free(ctx, bmap->block2);
  49                         free(bmap->eq);
  50                         isl_blk_free(ctx, bmap->block);
  51                         free(bmap);
  52                         return NULL;
  53                 }
  54         }
  55
  56         for (i = 0; i < n_eq + n_ineq; ++i)
  57                 bmap->eq[i] = bmap->block.data + i * row_size;
  58
  59         for (i = 0; i < extra; ++i)
  60                 bmap->div[i] = bmap->block2.data + i * (1 + row_size);
  61
  62         bmap->ref = 1;
  63         bmap->flags = 0;
  64         bmap->c_size = n_eq + n_ineq;
  65         bmap->ineq = bmap->eq + n_eq;
  66         bmap->nparam = nparam;
  67         bmap->n_in = n_in;
  68         bmap->n_out = n_out;
  69         bmap->extra = extra;
  70         bmap->n_eq = 0;
  71         bmap->n_ineq = 0;
  72         bmap->n_div = 0;
  73         bmap->sample = NULL;
  74
  75         return bmap;
  76 }
  77
  78 struct isl_basic_set *isl_basic_set_alloc(struct isl_ctx *ctx,
  79                 unsigned nparam, unsigned dim, unsigned extra,
  80                 unsigned n_eq, unsigned n_ineq)
  81 {
  82         struct isl_basic_map *bmap;
  83         bmap = isl_basic_map_alloc(ctx, nparam, 0, dim, extra, n_eq, n_ineq);
  84         return (struct isl_basic_set *)bmap;
  85 }
  86
  87 struct isl_basic_map *isl_basic_map_alloc(struct isl_ctx *ctx,
  88                 unsigned nparam, unsigned in, unsigned out, unsigned extra,
  89                 unsigned n_eq, unsigned n_ineq)
  90 {
  91         struct isl_basic_map *bmap;
  92
  93         bmap = isl_alloc_type(ctx, struct isl_basic_map);
  94         if (!bmap)
  95                 return NULL;
  96
  97         return basic_map_init(ctx, bmap,
  98                                nparam, in, out, extra, n_eq, n_ineq);
  99 }
 100
 101 static void dup_constraints(struct isl_ctx *ctx,
 102                 struct isl_basic_map *dst, struct isl_basic_map *src)
 103 {
 104         int i;
 105         unsigned total = src->nparam + src->n_in + src->n_out + src->n_div;
 106
 107         for (i = 0; i < src->n_eq; ++i) {
 108                 int j = isl_basic_map_alloc_equality(ctx, dst);
 109                 isl_seq_cpy(dst->eq[j], src->eq[i], 1+total);
 110         }
 111
 112         for (i = 0; i < src->n_ineq; ++i) {
 113                 int j = isl_basic_map_alloc_inequality(ctx, dst);
 114                 isl_seq_cpy(dst->ineq[j], src->ineq[i], 1+total);
 115         }
 116
 117         for (i = 0; i < src->n_div; ++i) {
 118                 int j = isl_basic_map_alloc_div(ctx, dst);
 119                 isl_seq_cpy(dst->div[j], src->div[i], 1+1+total);
 120         }
 121         F_SET(dst, ISL_BASIC_SET_FINAL);
 122 }
 123
 124 struct isl_basic_map *isl_basic_map_dup(struct isl_ctx *ctx,
 125                                         struct isl_basic_map *bmap)
 126 {
 127         struct isl_basic_map *dup;
 128
 129         dup = isl_basic_map_alloc(ctx, bmap->nparam,
 130                         bmap->n_in, bmap->n_out,
 131                         bmap->n_div, bmap->n_eq, bmap->n_ineq);
 132         if (!dup)
 133                 return NULL;
 134         dup_constraints(ctx, dup, bmap);
 135         dup->sample = isl_vec_copy(ctx, bmap->sample);
 136         return dup;
 137 }
 138
 139 struct isl_basic_set *isl_basic_set_dup(struct isl_ctx *ctx,
 140                                         struct isl_basic_set *bset)
 141 {
 142         struct isl_basic_map *dup;
 143
 144         dup = isl_basic_map_dup(ctx, (struct isl_basic_map *)bset);
 145         return (struct isl_basic_set *)dup;
 146 }
 147
 148 struct isl_basic_set *isl_basic_set_copy(struct isl_ctx *ctx,
 149                                         struct isl_basic_set *bset)
 150 {
 151         if (!bset)
 152                 return NULL;
 153
 154         if (F_ISSET(bset, ISL_BASIC_SET_FINAL)) {
 155                 bset->ref++;
 156                 return bset;
 157         }
 158         return isl_basic_set_dup(ctx, bset);
 159 }
 160
 161 struct isl_set *isl_set_copy(struct isl_ctx *ctx, struct isl_set *set)
 162 {
 163         if (!set)
 164                 return NULL;
 165
 166         set->ref++;
 167         return set;
 168 }
 169
 170 struct isl_basic_map *isl_basic_map_copy(struct isl_ctx *ctx,
 171                                         struct isl_basic_map *bmap)
 172 {
 173         if (!bmap)
 174                 return NULL;
 175
 176         if (F_ISSET(bmap, ISL_BASIC_SET_FINAL)) {
 177                 bmap->ref++;
 178                 return bmap;
 179         }
 180         return isl_basic_map_dup(ctx, bmap);
 181 }
 182
 183 struct isl_map *isl_map_copy(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map)
 184 {
 185         if (!map)
 186                 return NULL;
 187
 188         map->ref++;
 189         return map;
 190 }
 191
 192 void isl_basic_map_free(struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_map *bmap)
 193 {
 194         if (!bmap)
 195                 return;
 196
 197         if (--bmap->ref > 0)
 198                 return;
 199
 200         free(bmap->div);
 201         isl_blk_free(ctx, bmap->block2);
 202         free(bmap->eq);
 203         isl_blk_free(ctx, bmap->block);
 204         isl_vec_free(ctx, bmap->sample);
 205         free(bmap);
 206 }
 207
 208 void isl_basic_set_free(struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_set *bset)
 209 {
 210         isl_basic_map_free(ctx, (struct isl_basic_map *)bset);
 211 }
 212
 213 int isl_basic_map_alloc_equality(struct isl_ctx *ctx,
 214                 struct isl_basic_map *bmap)
 215 {
 216         if (!bmap)
 217                 return -1;
 218         isl_assert(ctx, bmap->n_eq + bmap->n_ineq < bmap->c_size, return -1);
 219         isl_assert(ctx, bmap->eq + bmap->n_eq <= bmap->ineq, return -1);
 220         if (bmap->eq + bmap->n_eq == bmap->ineq) {
 221                 isl_int *t;
 222                 int j = isl_basic_map_alloc_inequality(ctx, bmap);
 223                 if (j < 0)
 224                         return -1;
 225                 t = bmap->ineq[0];
 226                 bmap->ineq[0] = bmap->ineq[j];
 227                 bmap->ineq[j] = t;
 228                 bmap->n_ineq--;
 229                 bmap->ineq++;
 230         }
 231         return bmap->n_eq++;
 232 }
 233
 234 int isl_basic_map_free_equality(struct isl_ctx *ctx,
 235                 struct isl_basic_map *bmap, unsigned n)
 236 {
 237         isl_assert(ctx, n <= bmap->n_eq, return -1);
 238         bmap->n_eq -= n;
 239         return 0;
 240 }
 241
 242 int isl_basic_map_drop_equality(struct isl_ctx *ctx,
 243                 struct isl_basic_map *bmap, unsigned pos)
 244 {
 245         isl_int *t;
 246         isl_assert(ctx, pos < bmap->n_eq, return -1);
 247
 248         if (pos != bmap->n_eq - 1) {
 249                 t = bmap->eq[pos];
 250                 bmap->eq[pos] = bmap->eq[bmap->n_eq - 1];
 251                 bmap->eq[bmap->n_eq - 1] = t;
 252         }
 253         bmap->n_eq--;
 254         return 0;
 255 }
 256
 257 void isl_basic_map_inequality_to_equality(struct isl_ctx *ctx,
 258                 struct isl_basic_map *bmap, unsigned pos)
 259 {
 260         isl_int *t;
 261
 262         t = bmap->ineq[pos];
 263         bmap->ineq[pos] = bmap->ineq[0];
 264         bmap->ineq[0] = bmap->eq[bmap->n_eq];
 265         bmap->eq[bmap->n_eq] = t;
 266         bmap->n_eq++;
 267         bmap->n_ineq--;
 268         bmap->ineq++;
 269 }
 270
 271 int isl_basic_map_alloc_inequality(struct isl_ctx *ctx,
 272                 struct isl_basic_map *bmap)
 273 {
 274         isl_assert(ctx, (bmap->ineq - bmap->eq) + bmap->n_ineq < bmap->c_size,
 275                         return -1);
 276         return bmap->n_ineq++;
 277 }
 278
 279 int isl_basic_map_free_inequality(struct isl_ctx *ctx,
 280                 struct isl_basic_map *bmap, unsigned n)
 281 {
 282         isl_assert(ctx, n <= bmap->n_ineq, return -1);
 283         bmap->n_ineq -= n;
 284         return 0;
 285 }
 286
 287 int isl_basic_map_drop_inequality(struct isl_ctx *ctx,
 288                 struct isl_basic_map *bmap, unsigned pos)
 289 {
 290         isl_int *t;
 291         isl_assert(ctx, pos < bmap->n_ineq, return -1);
 292
 293         if (pos != bmap->n_ineq - 1) {
 294                 t = bmap->ineq[pos];
 295                 bmap->ineq[pos] = bmap->ineq[bmap->n_ineq - 1];
 296                 bmap->ineq[bmap->n_ineq - 1] = t;
 297         }
 298         bmap->n_ineq--;
 299         return 0;
 300 }
 301
 302 int isl_basic_map_alloc_div(struct isl_ctx *ctx,
 303                 struct isl_basic_map *bmap)
 304 {
 305         isl_assert(ctx, bmap->n_div < bmap->extra, return -1);
 306         return bmap->n_div++;
 307 }
 308
 309 int isl_basic_map_free_div(struct isl_ctx *ctx,
 310                 struct isl_basic_map *bmap, unsigned n)
 311 {
 312         isl_assert(ctx, n <= bmap->n_div, return -1);
 313         bmap->n_div -= n;
 314         return 0;
 315 }
 316
 317 /* Copy constraint from src to dst, putting the vars of src at offset
 318  * dim_off in dst and the divs of src at offset div_off in dst.
 319  * If both sets are actually map, then dim_off applies to the input
 320  * variables.
 321  */
 322 static void copy_constraint(struct isl_basic_map *dst_map, isl_int *dst,
 323                             struct isl_basic_map *src_map, isl_int *src,
 324                             unsigned in_off, unsigned out_off, unsigned div_off)
 325 {
 326         isl_int_set(dst[0], src[0]);
 327         isl_seq_cpy(dst+1, src+1, isl_min(dst_map->nparam, src_map->nparam));
 328         if (dst_map->nparam > src_map->nparam)
 329                 isl_seq_clr(dst+1+src_map->nparam,
 330                                 dst_map->nparam - src_map->nparam);
 331         isl_seq_clr(dst+1+dst_map->nparam, in_off);
 332         isl_seq_cpy(dst+1+dst_map->nparam+in_off,
 333                     src+1+src_map->nparam,
 334                     isl_min(dst_map->n_in-in_off, src_map->n_in));
 335         if (dst_map->n_in-in_off > src_map->n_in)
 336                 isl_seq_clr(dst+1+dst_map->nparam+in_off+src_map->n_in,
 337                                 dst_map->n_in - in_off - src_map->n_in);
 338         isl_seq_clr(dst+1+dst_map->nparam+dst_map->n_in, out_off);
 339         isl_seq_cpy(dst+1+dst_map->nparam+dst_map->n_in+out_off,
 340                     src+1+src_map->nparam+src_map->n_in,
 341                     isl_min(dst_map->n_out-out_off, src_map->n_out));
 342         if (dst_map->n_out-out_off > src_map->n_out)
 343                 isl_seq_clr(dst+1+dst_map->nparam+dst_map->n_in+out_off+src_map->n_out,
 344                                 dst_map->n_out - out_off - src_map->n_out);
 345         isl_seq_clr(dst+1+dst_map->nparam+dst_map->n_in+dst_map->n_out, div_off);
 346         isl_seq_cpy(dst+1+dst_map->nparam+dst_map->n_in+dst_map->n_out+div_off,
 347                     src+1+src_map->nparam+src_map->n_in+src_map->n_out,
 348                     isl_min(dst_map->extra-div_off, src_map->extra));
 349         if (dst_map->extra-div_off > src_map->extra)
 350                 isl_seq_clr(dst+1+dst_map->nparam+dst_map->n_in+dst_map->n_out+
 351                                 div_off+src_map->extra,
 352                                 dst_map->extra - div_off - src_map->extra);
 353 }
 354
 355 static void copy_div(struct isl_basic_map *dst_map, isl_int *dst,
 356                      struct isl_basic_map *src_map, isl_int *src,
 357                      unsigned in_off, unsigned out_off, unsigned div_off)
 358 {
 359         isl_int_set(dst[0], src[0]);
 360         copy_constraint(dst_map, dst+1, src_map, src+1, in_off, out_off, div_off);
 361 }
 362
 363 static struct isl_basic_map *add_constraints(struct isl_ctx *ctx,
 364                 struct isl_basic_map *bmap1,
 365                 struct isl_basic_map *bmap2, unsigned i_pos, unsigned o_pos)
 366 {
 367         int i;
 368         unsigned div_off = bmap1->n_div;
 369
 370         for (i = 0; i < bmap2->n_eq; ++i) {
 371                 int i1 = isl_basic_map_alloc_equality(ctx, bmap1);
 372                 if (i1 < 0)
 373                         goto error;
 374                 copy_constraint(bmap1, bmap1->eq[i1], bmap2, bmap2->eq[i],
 375                                 i_pos, o_pos, div_off);
 376         }
 377
 378         for (i = 0; i < bmap2->n_ineq; ++i) {
 379                 int i1 = isl_basic_map_alloc_inequality(ctx, bmap1);
 380                 if (i1 < 0)
 381                         goto error;
 382                 copy_constraint(bmap1, bmap1->ineq[i1], bmap2, bmap2->ineq[i],
 383                                 i_pos, o_pos, div_off);
 384         }
 385
 386         for (i = 0; i < bmap2->n_div; ++i) {
 387                 int i1 = isl_basic_map_alloc_div(ctx, bmap1);
 388                 if (i1 < 0)
 389                         goto error;
 390                 copy_div(bmap1, bmap1->div[i1], bmap2, bmap2->div[i],
 391                          i_pos, o_pos, div_off);
 392         }
 393
 394         isl_basic_map_free(ctx, bmap2);
 395
 396         return bmap1;
 397
 398 error:
 399         isl_basic_map_free(ctx, bmap1);
 400         isl_basic_map_free(ctx, bmap2);
 401         return NULL;
 402 }
 403
 404 struct isl_basic_map *isl_basic_map_extend(struct isl_ctx *ctx,
 405                 struct isl_basic_map *base,
 406                 unsigned nparam, unsigned n_in, unsigned n_out, unsigned extra,
 407                 unsigned n_eq, unsigned n_ineq)
 408 {
 409         struct isl_basic_map *ext;
 410         int dims_ok;
 411
 412         base = isl_basic_map_cow(ctx, base);
 413         if (!base)
 414                 goto error;
 415
 416         dims_ok = base && base->nparam == nparam &&
 417                   base->n_in == n_in && base->n_out == n_out &&
 418                   base->extra >= base->n_div + extra;
 419
 420         if (dims_ok && n_eq == 0 && n_ineq == 0)
 421                 return base;
 422
 423         if (base) {
 424                 isl_assert(ctx, base->nparam <= nparam, goto error);
 425                 isl_assert(ctx, base->n_in <= n_in, goto error);
 426                 isl_assert(ctx, base->n_out <= n_out, goto error);
 427                 extra += base->extra;
 428                 n_eq += base->n_eq;
 429                 n_ineq += base->n_ineq;
 430         }
 431
 432         ext = isl_basic_map_alloc(ctx, nparam, n_in, n_out,
 433                                         extra, n_eq, n_ineq);
 434         if (!base)
 435                 return ext;
 436         if (!ext)
 437                 goto error;
 438
 439         ext = add_constraints(ctx, ext, base, 0, 0);
 440
 441         return ext;
 442
 443 error:
 444         isl_basic_map_free(ctx, base);
 445         return NULL;
 446 }
 447
 448 struct isl_basic_set *isl_basic_set_extend(struct isl_ctx *ctx,
 449                 struct isl_basic_set *base,
 450                 unsigned nparam, unsigned dim, unsigned extra,
 451                 unsigned n_eq, unsigned n_ineq)
 452 {
 453         return (struct isl_basic_set *)
 454                 isl_basic_map_extend(ctx, (struct isl_basic_map *)base,
 455                                         nparam, 0, dim, extra, n_eq, n_ineq);
 456 }
 457
 458 struct isl_basic_set *isl_basic_set_cow(struct isl_ctx *ctx,
 459                 struct isl_basic_set *bset)
 460 {
 461         return (struct isl_basic_set *)
 462                 isl_basic_map_cow(ctx, (struct isl_basic_map *)bset);
 463 }
 464
 465 struct isl_basic_map *isl_basic_map_cow(struct isl_ctx *ctx,
 466                 struct isl_basic_map *bmap)
 467 {
 468         if (!bmap)
 469                 return NULL;
 470
 471         if (bmap->ref > 1) {
 472                 bmap->ref--;
 473                 bmap = isl_basic_map_dup(ctx, bmap);
 474         }
 475         F_CLR(bmap, ISL_BASIC_SET_FINAL);
 476         return bmap;
 477 }
 478
 479 static struct isl_set *isl_set_cow(struct isl_ctx *ctx, struct isl_set *set)
 480 {
 481         if (!set)
 482                 return NULL;
 483
 484         if (set->ref == 1)
 485                 return set;
 486         set->ref--;
 487         return isl_set_dup(ctx, set);
 488 }
 489
 490 struct isl_map *isl_map_cow(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map)
 491 {
 492         if (!map)
 493                 return NULL;
 494
 495         if (map->ref == 1)
 496                 return map;
 497         map->ref--;
 498         return isl_map_dup(ctx, map);
 499 }
 500
 501 static void swap_vars(struct isl_blk blk, isl_int *a,
 502                         unsigned a_len, unsigned b_len)
 503 {
 504         isl_seq_cpy(blk.data, a+a_len, b_len);
 505         isl_seq_cpy(blk.data+b_len, a, a_len);
 506         isl_seq_cpy(a, blk.data, b_len+a_len);
 507 }
 508
 509 struct isl_basic_set *isl_basic_set_swap_vars(struct isl_ctx *ctx,
 510                 struct isl_basic_set *bset, unsigned n)
 511 {
 512         int i;
 513         struct isl_blk blk;
 514
 515         if (!bset)
 516                 goto error;
 517
 518         isl_assert(ctx, n <= bset->dim, goto error);
 519
 520         if (n == bset->dim)
 521                 return bset;
 522
 523         bset = isl_basic_set_cow(ctx, bset);
 524         if (!bset)
 525                 return NULL;
 526
 527         blk = isl_blk_alloc(ctx, bset->dim);
 528         if (isl_blk_is_error(blk))
 529                 goto error;
 530
 531         for (i = 0; i < bset->n_eq; ++i)
 532                 swap_vars(blk,
 533                           bset->eq[i]+1+bset->nparam, n, bset->dim - n);
 534
 535         for (i = 0; i < bset->n_ineq; ++i)
 536                 swap_vars(blk,
 537                           bset->ineq[i]+1+bset->nparam, n, bset->dim - n);
 538
 539         for (i = 0; i < bset->n_div; ++i)
 540                 swap_vars(blk,
 541                           bset->div[i]+1+1+bset->nparam, n, bset->dim - n);
 542
 543         isl_blk_free(ctx, blk);
 544
 545         return bset;
 546
 547 error:
 548         isl_basic_set_free(ctx, bset);
 549         return NULL;
 550 }
 551
 552 struct isl_set *isl_set_swap_vars(struct isl_ctx *ctx,
 553                 struct isl_set *set, unsigned n)
 554 {
 555         int i;
 556         set = isl_set_cow(ctx, set);
 557         if (!set)
 558                 return NULL;
 559
 560         for (i = 0; i < set->n; ++i) {
 561                 set->p[i] = isl_basic_set_swap_vars(ctx, set->p[i], n);
 562                 if (!set->p[i]) {
 563                         isl_set_free(ctx, set);
 564                         return NULL;
 565                 }
 566         }
 567         return set;
 568 }
 569
 570 static void constraint_drop_vars(isl_int *c, unsigned n, unsigned rem)
 571 {
 572         isl_seq_cpy(c, c + n, rem);
 573         isl_seq_clr(c + rem, n);
 574 }
 575
 576 struct isl_basic_set *isl_basic_set_drop_vars(struct isl_ctx *ctx,
 577                 struct isl_basic_set *bset, unsigned first, unsigned n)
 578 {
 579         int i;
 580
 581         if (!bset)
 582                 goto error;
 583
 584         isl_assert(ctx, first + n <= bset->dim, goto error);
 585
 586         if (n == 0)
 587                 return bset;
 588
 589         bset = isl_basic_set_cow(ctx, bset);
 590         if (!bset)
 591                 return NULL;
 592
 593         for (i = 0; i < bset->n_eq; ++i)
 594                 constraint_drop_vars(bset->eq[i]+1+bset->nparam+first, n,
 595                                      (bset->dim-first-n)+bset->extra);
 596
 597         for (i = 0; i < bset->n_ineq; ++i)
 598                 constraint_drop_vars(bset->ineq[i]+1+bset->nparam+first, n,
 599                                      (bset->dim-first-n)+bset->extra);
 600
 601         for (i = 0; i < bset->n_div; ++i)
 602                 constraint_drop_vars(bset->div[i]+1+1+bset->nparam+first, n,
 603                                      (bset->dim-first-n)+bset->extra);
 604
 605         bset->dim -= n;
 606         bset->extra += n;
 607
 608         return isl_basic_set_finalize(ctx, bset);
 609 error:
 610         isl_basic_set_free(ctx, bset);
 611         return NULL;
 612 }
 613
 614 /*
 615  * We don't cow, as the div is assumed to be redundant.
 616  */
 617 static struct isl_basic_map *isl_basic_map_drop_div(struct isl_ctx *ctx,
 618                 struct isl_basic_map *bmap, unsigned div)
 619 {
 620         int i;
 621         unsigned pos;
 622
 623         if (!bmap)
 624                 goto error;
 625
 626         pos = 1 + bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + div;
 627
 628         isl_assert(ctx, div < bmap->n_div, goto error);
 629
 630         for (i = 0; i < bmap->n_eq; ++i)
 631                 constraint_drop_vars(bmap->eq[i]+pos, 1, bmap->extra-div-1);
 632
 633         for (i = 0; i < bmap->n_ineq; ++i) {
 634                 if (!isl_int_is_zero(bmap->ineq[i][pos])) {
 635                         isl_basic_map_drop_inequality(ctx, bmap, i);
 636                         --i;
 637                         continue;
 638                 }
 639                 constraint_drop_vars(bmap->ineq[i]+pos, 1, bmap->extra-div-1);
 640         }
 641
 642         for (i = 0; i < bmap->n_div; ++i)
 643                 constraint_drop_vars(bmap->div[i]+1+pos, 1, bmap->extra-div-1);
 644
 645         if (div != bmap->n_div - 1) {
 646                 int j;
 647                 isl_int *t = bmap->div[div];
 648
 649                 for (j = div; j < bmap->n_div - 1; ++j)
 650                         bmap->div[j] = bmap->div[j+1];
 651
 652                 bmap->div[bmap->n_div - 1] = t;
 653         }
 654         isl_basic_map_free_div(ctx, bmap, 1);
 655
 656         return bmap;
 657 error:
 658         isl_basic_map_free(ctx, bmap);
 659         return NULL;
 660 }
 661
 662 static void eliminate_div(struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_map *bmap,
 663                                 isl_int *eq, unsigned div)
 664 {
 665         int i;
 666         unsigned pos = 1 + bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + div;
 667         unsigned len;
 668         len = 1 + bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + bmap->n_div;
 669
 670         for (i = 0; i < bmap->n_eq; ++i)
 671                 if (bmap->eq[i] != eq)
 672                         isl_seq_elim(bmap->eq[i], eq, pos, len, NULL);
 673
 674         for (i = 0; i < bmap->n_ineq; ++i)
 675                 isl_seq_elim(bmap->ineq[i], eq, pos, len, NULL);
 676
 677         /* We need to be careful about circular definitions,
 678          * so for now we just remove the definitions of other divs that
 679          * depend on this div and (possibly) recompute them later.
 680          */
 681         for (i = 0; i < bmap->n_div; ++i)
 682                 if (!isl_int_is_zero(bmap->div[i][0]) &&
 683                     !isl_int_is_zero(bmap->div[i][1 + pos]))
 684                         isl_seq_clr(bmap->div[i], 1 + len);
 685
 686         isl_basic_map_drop_div(ctx, bmap, div);
 687 }
 688
 689 struct isl_basic_map *isl_basic_map_set_to_empty(
 690                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_map *bmap)
 691 {
 692         int i = 0;
 693         unsigned total;
 694         if (!bmap)
 695                 goto error;
 696         total = bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + bmap->extra;
 697         isl_basic_map_free_div(ctx, bmap, bmap->n_div);
 698         isl_basic_map_free_inequality(ctx, bmap, bmap->n_ineq);
 699         if (bmap->n_eq > 0)
 700                 isl_basic_map_free_equality(ctx, bmap, bmap->n_eq-1);
 701         else {
 702                 isl_basic_map_alloc_equality(ctx, bmap);
 703                 if (i < 0)
 704                         goto error;
 705         }
 706         isl_int_set_si(bmap->eq[i][0], 1);
 707         isl_seq_clr(bmap->eq[i]+1, total);
 708         F_SET(bmap, ISL_BASIC_MAP_EMPTY);
 709         return isl_basic_map_finalize(ctx, bmap);
 710 error:
 711         isl_basic_map_free(ctx, bmap);
 712         return NULL;
 713 }
 714
 715 struct isl_basic_set *isl_basic_set_set_to_empty(
 716                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_set *bset)
 717 {
 718         return (struct isl_basic_set *)
 719                 isl_basic_map_set_to_empty(ctx, (struct isl_basic_map *)bset);
 720 }
 721
 722 static void swap_equality(struct isl_basic_map *bmap, int a, int b)
 723 {
 724         isl_int *t = bmap->eq[a];
 725         bmap->eq[a] = bmap->eq[b];
 726         bmap->eq[b] = t;
 727 }
 728
 729 static void swap_inequality(struct isl_basic_map *bmap, int a, int b)
 730 {
 731         isl_int *t = bmap->ineq[a];
 732         bmap->ineq[a] = bmap->ineq[b];
 733         bmap->ineq[b] = t;
 734 }
 735
 736 static void swap_div(struct isl_basic_map *bmap, int a, int b)
 737 {
 738         int i;
 739         unsigned off = bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out;
 740         isl_int *t = bmap->div[a];
 741         bmap->div[a] = bmap->div[b];
 742         bmap->div[b] = t;
 743
 744         for (i = 0; i < bmap->n_eq; ++i)
 745                 isl_int_swap(bmap->eq[i][1+off+a], bmap->eq[i][1+off+b]);
 746
 747         for (i = 0; i < bmap->n_ineq; ++i)
 748                 isl_int_swap(bmap->ineq[i][1+off+a], bmap->ineq[i][1+off+b]);
 749
 750         for (i = 0; i < bmap->n_div; ++i)
 751                 isl_int_swap(bmap->div[i][1+1+off+a], bmap->div[i][1+1+off+b]);
 752 }
 753
 754 struct isl_basic_map *isl_basic_map_gauss(struct isl_ctx *ctx,
 755         struct isl_basic_map *bmap, int *progress)
 756 {
 757         int k;
 758         int done;
 759         int last_var;
 760         unsigned total_var;
 761         unsigned total;
 762
 763         if (!bmap)
 764                 return NULL;
 765
 766         total_var = bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out;
 767         total = total_var + bmap->n_div;
 768
 769         last_var = total - 1;
 770         for (done = 0; done < bmap->n_eq; ++done) {
 771                 for (; last_var >= 0; --last_var) {
 772                         for (k = done; k < bmap->n_eq; ++k)
 773                                 if (!isl_int_is_zero(bmap->eq[k][1+last_var]))
 774                                         break;
 775                         if (k < bmap->n_eq)
 776                                 break;
 777                 }
 778                 if (last_var < 0)
 779                         break;
 780                 if (k != done)
 781                         swap_equality(bmap, k, done);
 782                 if (isl_int_is_neg(bmap->eq[done][1+last_var]))
 783                         isl_seq_neg(bmap->eq[done], bmap->eq[done], 1+total);
 784
 785                 for (k = 0; k < bmap->n_eq; ++k) {
 786                         if (k == done)
 787                                 continue;
 788                         if (isl_int_is_zero(bmap->eq[k][1+last_var]))
 789                                 continue;
 790                         if (progress)
 791                                 *progress = 1;
 792                         isl_seq_elim(bmap->eq[k], bmap->eq[done],
 793                                         1+last_var, 1+total, NULL);
 794                 }
 795
 796                 for (k = 0; k < bmap->n_ineq; ++k) {
 797                         if (isl_int_is_zero(bmap->ineq[k][1+last_var]))
 798                                 continue;
 799                         if (progress)
 800                                 *progress = 1;
 801                         isl_seq_elim(bmap->ineq[k], bmap->eq[done],
 802                                         1+last_var, 1+total, NULL);
 803                 }
 804
 805                 for (k = 0; k < bmap->n_div; ++k) {
 806                         if (isl_int_is_zero(bmap->div[k][0]))
 807                                 continue;
 808                         if (isl_int_is_zero(bmap->div[k][1+1+last_var]))
 809                                 continue;
 810                         if (progress)
 811                                 *progress = 1;
 812                         isl_seq_elim(bmap->div[k]+1, bmap->eq[done],
 813                                         1+last_var, 1+total, &bmap->div[k][0]);
 814                 }
 815
 816                 if (last_var >= total_var &&
 817                     isl_int_is_zero(bmap->div[last_var - total_var][0])) {
 818                         unsigned div = last_var - total_var;
 819                         isl_seq_neg(bmap->div[div]+1, bmap->eq[done], 1+total);
 820                         isl_int_set_si(bmap->div[div][1+1+last_var], 0);
 821                         isl_int_set(bmap->div[div][0],
 822                                     bmap->eq[done][1+last_var]);
 823                 }
 824         }
 825         if (done == bmap->n_eq)
 826                 return bmap;
 827         for (k = done; k < bmap->n_eq; ++k) {
 828                 if (isl_int_is_zero(bmap->eq[k][0]))
 829                         continue;
 830                 return isl_basic_map_set_to_empty(ctx, bmap);
 831         }
 832         isl_basic_map_free_equality(ctx, bmap, bmap->n_eq-done);
 833         return bmap;
 834 }
 835
 836 struct isl_basic_set *isl_basic_set_gauss(struct isl_ctx *ctx,
 837         struct isl_basic_set *bset, int *progress)
 838 {
 839         return (struct isl_basic_set*)isl_basic_map_gauss(ctx,
 840                         (struct isl_basic_map *)bset, progress);
 841 }
 842
 843 static unsigned int round_up(unsigned int v)
 844 {
 845         int old_v = v;
 846
 847         while (v) {
 848                 old_v = v;
 849                 v ^= v & -v;
 850         }
 851         return old_v << 1;
 852 }
 853
 854 static int hash_index(int *index, unsigned int size, int bits,
 855                         struct isl_basic_map *bmap, int k)
 856 {
 857         int h;
 858         unsigned total = bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + bmap->n_div;
 859         u_int32_t hash = isl_seq_hash(bmap->ineq[k]+1, total, bits);
 860         for (h = hash; index[h]; h = (h+1) % size)
 861                 if (k != index[h]-1 &&
 862                     isl_seq_eq(bmap->ineq[k]+1,
 863                                bmap->ineq[index[h]-1]+1, total))
 864                         break;
 865         return h;
 866 }
 867
 868 static struct isl_basic_map *remove_duplicate_constraints(
 869         struct isl_ctx *ctx,
 870         struct isl_basic_map *bmap, int *progress)
 871 {
 872         unsigned int size;
 873         int *index;
 874         int k, l, h;
 875         int bits;
 876         unsigned total = bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + bmap->n_div;
 877         isl_int sum;
 878
 879         if (bmap->n_ineq <= 1)
 880                 return bmap;
 881
 882         size = round_up(4 * (bmap->n_ineq+1) / 3 - 1);
 883         bits = ffs(size) - 1;
 884         index = isl_alloc_array(ctx, int, size);
 885         memset(index, 0, size * sizeof(int));
 886         if (!index)
 887                 return bmap;
 888
 889         index[isl_seq_hash(bmap->ineq[0]+1, total, bits)] = 1;
 890         for (k = 1; k < bmap->n_ineq; ++k) {
 891                 h = hash_index(index, size, bits, bmap, k);
 892                 if (!index[h]) {
 893                         index[h] = k+1;
 894                         continue;
 895                 }
 896                 *progress = 1;
 897                 l = index[h] - 1;
 898                 if (isl_int_lt(bmap->ineq[k][0], bmap->ineq[l][0]))
 899                         swap_inequality(bmap, k, l);
 900                 isl_basic_map_drop_inequality(ctx, bmap, k);
 901                 --k;
 902         }
 903         isl_int_init(sum);
 904         for (k = 0; k < bmap->n_ineq-1; ++k) {
 905                 isl_seq_neg(bmap->ineq[k]+1, bmap->ineq[k]+1, total);
 906                 h = hash_index(index, size, bits, bmap, k);
 907                 isl_seq_neg(bmap->ineq[k]+1, bmap->ineq[k]+1, total);
 908                 if (!index[h])
 909                         continue;
 910                 l = index[h] - 1;
 911                 isl_int_add(sum, bmap->ineq[k][0], bmap->ineq[l][0]);
 912                 if (isl_int_is_pos(sum))
 913                         continue;
 914                 if (isl_int_is_zero(sum)) {
 915                         /* We need to break out of the loop after these
 916                          * changes since the contents of the hash
 917                          * will no longer be valid.
 918                          * Plus, we probably we want to regauss first.
 919                          */
 920                         isl_basic_map_drop_inequality(ctx, bmap, l);
 921                         isl_basic_map_inequality_to_equality(ctx, bmap, k);
 922                 } else
 923                         bmap = isl_basic_map_set_to_empty(ctx, bmap);
 924                 break;
 925         }
 926         isl_int_clear(sum);
 927
 928         free(index);
 929         return bmap;
 930 }
 931
 932 static struct isl_basic_map *remove_duplicate_divs(struct isl_ctx *ctx,
 933         struct isl_basic_map *bmap, int *progress)
 934 {
 935         unsigned int size;
 936         int *index;
 937         int k, l, h;
 938         int bits;
 939         struct isl_blk eq;
 940         unsigned total_var = bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out;
 941         unsigned total = total_var + bmap->n_div;
 942
 943         if (bmap->n_div <= 1)
 944                 return bmap;
 945
 946         for (k = bmap->n_div - 1; k >= 0; --k)
 947                 if (!isl_int_is_zero(bmap->div[k][0]))
 948                         break;
 949         if (k <= 0)
 950                 return bmap;
 951
 952         size = round_up(4 * bmap->n_div / 3 - 1);
 953         bits = ffs(size) - 1;
 954         index = isl_alloc_array(ctx, int, size);
 955         memset(index, 0, size * sizeof(int));
 956         if (!index)
 957                 return bmap;
 958         eq = isl_blk_alloc(ctx, 1+total);
 959         if (isl_blk_is_error(eq))
 960                 goto out;
 961
 962         isl_seq_clr(eq.data, 1+total);
 963         index[isl_seq_hash(bmap->div[k], 2+total, bits)] = k + 1;
 964         for (--k; k >= 0; --k) {
 965                 u_int32_t hash;
 966
 967                 if (isl_int_is_zero(bmap->div[k][0]))
 968                         continue;
 969
 970                 hash = isl_seq_hash(bmap->div[k], 2+total, bits);
 971                 for (h = hash; index[h]; h = (h+1) % size)
 972                         if (isl_seq_eq(bmap->div[k],
 973                                        bmap->div[index[h]-1], 2+total))
 974                                 break;
 975                 if (index[h]) {
 976                         *progress = 1;
 977                         l = index[h] - 1;
 978                         isl_int_set_si(eq.data[1+total_var+k], -1);
 979                         isl_int_set_si(eq.data[1+total_var+l], 1);
 980                         eliminate_div(ctx, bmap, eq.data, l);
 981                         isl_int_set_si(eq.data[1+total_var+k], 0);
 982                         isl_int_set_si(eq.data[1+total_var+l], 0);
 983                 }
 984                 index[h] = k+1;
 985         }
 986
 987         isl_blk_free(ctx, eq);
 988 out:
 989         free(index);
 990         return bmap;
 991 }
 992
 993 static struct isl_basic_map *eliminate_divs(
 994                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_map *bmap,
 995                 int *progress)
 996 {
 997         int d;
 998         int i;
 999         int modified = 0;
1000         unsigned off;
1001
1002         if (!bmap)
1003                 return NULL;
1004
1005         off = 1 + bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out;
1006
1007         for (d = bmap->n_div - 1; d >= 0 ; --d) {
1008                 for (i = 0; i < bmap->n_eq; ++i) {
1009                         if (!isl_int_is_one(bmap->eq[i][off + d]) &&
1010                             !isl_int_is_negone(bmap->eq[i][off + d]))
1011                                 continue;
1012                         modified = 1;
1013                         *progress = 1;
1014                         eliminate_div(ctx, bmap, bmap->eq[i], d);
1015                         isl_basic_map_drop_equality(ctx, bmap, i);
1016                 }
1017         }
1018         if (modified)
1019                 return eliminate_divs(ctx, bmap, progress);
1020         return bmap;
1021 }
1022
1023 static struct isl_basic_map *normalize_constraints(
1024                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_map *bmap)
1025 {
1026         int i;
1027         isl_int gcd;
1028         unsigned total = bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + bmap->n_div;
1029
1030         isl_int_init(gcd);
1031         for (i = bmap->n_eq - 1; i >= 0; --i) {
1032                 isl_seq_gcd(bmap->eq[i]+1, total, &gcd);
1033                 if (isl_int_is_zero(gcd)) {
1034                         if (!isl_int_is_zero(bmap->eq[i][0])) {
1035                                 bmap = isl_basic_map_set_to_empty(ctx, bmap);
1036                                 break;
1037                         }
1038                         isl_basic_map_drop_equality(ctx, bmap, i);
1039                         continue;
1040                 }
1041                 if (isl_int_is_one(gcd))
1042                         continue;
1043                 if (!isl_int_is_divisible_by(bmap->eq[i][0], gcd)) {
1044                         bmap = isl_basic_map_set_to_empty(ctx, bmap);
1045                         break;
1046                 }
1047                 isl_seq_scale_down(bmap->eq[i], bmap->eq[i], gcd, 1+total);
1048         }
1049
1050         for (i = bmap->n_ineq - 1; i >= 0; --i) {
1051                 isl_seq_gcd(bmap->ineq[i]+1, total, &gcd);
1052                 if (isl_int_is_zero(gcd)) {
1053                         if (isl_int_is_neg(bmap->ineq[i][0])) {
1054                                 bmap = isl_basic_map_set_to_empty(ctx, bmap);
1055                                 break;
1056                         }
1057                         isl_basic_map_drop_inequality(ctx, bmap, i);
1058                         continue;
1059                 }
1060                 if (isl_int_is_one(gcd))
1061                         continue;
1062                 isl_int_fdiv_q(bmap->ineq[i][0], bmap->ineq[i][0], gcd);
1063                 isl_seq_scale_down(bmap->ineq[i]+1, bmap->ineq[i]+1, gcd, total);
1064         }
1065         isl_int_clear(gcd);
1066
1067         return bmap;
1068 }
1069
1070 struct isl_basic_map *isl_basic_map_simplify(
1071                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_map *bmap)
1072 {
1073         int progress = 1;
1074         if (!bmap)
1075                 return NULL;
1076         while (progress) {
1077                 progress = 0;
1078                 bmap = normalize_constraints(ctx, bmap);
1079                 bmap = eliminate_divs(ctx, bmap, &progress);
1080                 bmap = isl_basic_map_gauss(ctx, bmap, &progress);
1081                 bmap = remove_duplicate_divs(ctx, bmap, &progress);
1082                 bmap = remove_duplicate_constraints(ctx, bmap, &progress);
1083         }
1084         return bmap;
1085 }
1086
1087 struct isl_basic_set *isl_basic_set_simplify(
1088                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_set *bset)
1089 {
1090         return (struct isl_basic_set *)
1091                 isl_basic_map_simplify(ctx,
1092                         (struct isl_basic_map *)bset);
1093 }
1094
1095 static void dump_term(struct isl_basic_map *bmap,
1096                         isl_int c, int pos, FILE *out)
1097 {
1098         unsigned in = bmap->n_in;
1099         unsigned dim = bmap->n_in + bmap->n_out;
1100         if (!pos)
1101                 isl_int_print(out, c);
1102         else {
1103                 if (!isl_int_is_one(c))
1104                         isl_int_print(out, c);
1105                 if (pos < 1 + bmap->nparam)
1106                         fprintf(out, "p%d", pos - 1);
1107                 else if (pos < 1 + bmap->nparam + in)
1108                         fprintf(out, "i%d", pos - 1 - bmap->nparam);
1109                 else if (pos < 1 + bmap->nparam + dim)
1110                         fprintf(out, "o%d", pos - 1 - bmap->nparam - in);
1111                 else
1112                         fprintf(out, "e%d", pos - 1 - bmap->nparam - dim);
1113         }
1114 }
1115
1116 static void dump_constraint_sign(struct isl_basic_map *bmap, isl_int *c,
1117                                 int sign, FILE *out)
1118 {
1119         int i;
1120         int first;
1121         unsigned len = 1 + bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + bmap->n_div;
1122         isl_int v;
1123
1124         isl_int_init(v);
1125         for (i = 0, first = 1; i < len; ++i) {
1126                 if (isl_int_sgn(c[i]) * sign <= 0)
1127                         continue;
1128                 if (!first)
1129                         fprintf(out, " + ");
1130                 first = 0;
1131                 isl_int_abs(v, c[i]);
1132                 dump_term(bmap, v, i, out);
1133         }
1134         isl_int_clear(v);
1135         if (first)
1136                 fprintf(out, "0");
1137 }
1138
1139 static void dump_constraint(struct isl_basic_map *bmap, isl_int *c,
1140                                 const char *op, FILE *out, int indent)
1141 {
1142         int i;
1143
1144         fprintf(out, "%*s", indent, "");
1145
1146         dump_constraint_sign(bmap, c, 1, out);
1147         fprintf(out, " %s ", op);
1148         dump_constraint_sign(bmap, c, -1, out);
1149
1150         fprintf(out, "\n");
1151
1152         for (i = bmap->n_div; i < bmap->extra; ++i) {
1153                 if (isl_int_is_zero(c[1+bmap->nparam+bmap->n_in+bmap->n_out+i]))
1154                         continue;
1155                 fprintf(out, "%*s", indent, "");
1156                 fprintf(out, "ERROR: unused div coefficient not zero\n");
1157         }
1158 }
1159
1160 static void dump_constraints(struct isl_basic_map *bmap,
1161                                 isl_int **c, unsigned n,
1162                                 const char *op, FILE *out, int indent)
1163 {
1164         int i;
1165
1166         for (i = 0; i < n; ++i)
1167                 dump_constraint(bmap, c[i], op, out, indent);
1168 }
1169
1170 static void dump_affine(struct isl_basic_map *bmap, isl_int *exp, FILE *out)
1171 {
1172         int j;
1173         int first = 1;
1174         unsigned total = bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + bmap->n_div;
1175
1176         for (j = 0; j < 1 + total; ++j) {
1177                 if (isl_int_is_zero(exp[j]))
1178                         continue;
1179                 if (!first && isl_int_is_pos(exp[j]))
1180                         fprintf(out, "+");
1181                 dump_term(bmap, exp[j], j, out);
1182                 first = 0;
1183         }
1184 }
1185
1186 static void dump(struct isl_basic_map *bmap, FILE *out, int indent)
1187 {
1188         int i;
1189
1190         dump_constraints(bmap, bmap->eq, bmap->n_eq, "=", out, indent);
1191         dump_constraints(bmap, bmap->ineq, bmap->n_ineq, ">=", out, indent);
1192
1193         for (i = 0; i < bmap->n_div; ++i) {
1194                 fprintf(out, "%*s", indent, "");
1195                 fprintf(out, "e%d = [(", i);
1196                 dump_affine(bmap, bmap->div[i]+1, out);
1197                 fprintf(out, ")/");
1198                 isl_int_print(out, bmap->div[i][0]);
1199                 fprintf(out, "]\n");
1200         }
1201 }
1202
1203 void isl_basic_set_dump(struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_set *bset,
1204                                 FILE *out, int indent)
1205 {
1206         if (!bset) {
1207                 fprintf(out, "null basic set\n");
1208                 return;
1209         }
1210
1211         fprintf(out, "%*s", indent, "");
1212         fprintf(out, "nparam: %d, dim: %d, extra: %d\n",
1213                         bset->nparam, bset->dim, bset->extra);
1214         dump((struct isl_basic_map *)bset, out, indent);
1215 }
1216
1217 void isl_basic_map_dump(struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_map *bmap,
1218                                 FILE *out, int indent)
1219 {
1220         if (!bmap) {
1221                 fprintf(out, "null basic map\n");
1222                 return;
1223         }
1224
1225         fprintf(out, "%*s", indent, "");
1226         fprintf(out, "ref: %d, nparam: %d, in: %d, out: %d, extra: %d\n",
1227                 bmap->ref,
1228                 bmap->nparam, bmap->n_in, bmap->n_out, bmap->extra);
1229         dump(bmap, out, indent);
1230 }
1231
1232 int isl_inequality_negate(struct isl_ctx *ctx,
1233                 struct isl_basic_map *bmap, unsigned pos)
1234 {
1235         unsigned total = bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + bmap->n_div;
1236         isl_assert(ctx, pos < bmap->n_ineq, return -1);
1237         isl_seq_neg(bmap->ineq[pos], bmap->ineq[pos], 1 + total);
1238         isl_int_sub_ui(bmap->ineq[pos][0], bmap->ineq[pos][0], 1);
1239         return 0;
1240 }
1241
1242 struct isl_set *isl_set_alloc(struct isl_ctx *ctx,
1243                 unsigned nparam, unsigned dim, int n, unsigned flags)
1244 {
1245         struct isl_set *set;
1246
1247         set = isl_alloc(ctx, struct isl_set,
1248                         sizeof(struct isl_set) +
1249                         n * sizeof(struct isl_basic_set *));
1250         if (!set)
1251                 return NULL;
1252
1253         set->ref = 1;
1254         set->size = n;
1255         set->n = 0;
1256         set->nparam = nparam;
1257         set->zero = 0;
1258         set->dim = dim;
1259         set->flags = flags;
1260         return set;
1261 }
1262
1263 struct isl_set *isl_set_dup(struct isl_ctx *ctx, struct isl_set *set)
1264 {
1265         int i;
1266         struct isl_set *dup;
1267
1268         dup = isl_set_alloc(ctx, set->nparam, set->dim, set->n, set->flags);
1269         if (!dup)
1270                 return NULL;
1271         for (i = 0; i < set->n; ++i)
1272                 dup = isl_set_add(ctx, dup,
1273                                   isl_basic_set_dup(ctx, set->p[i]));
1274         return dup;
1275 }
1276
1277 struct isl_set *isl_set_from_basic_set(struct isl_ctx *ctx,
1278                                 struct isl_basic_set *bset)
1279 {
1280         struct isl_set *set;
1281
1282         set = isl_set_alloc(ctx, bset->nparam, bset->dim, 1, ISL_MAP_DISJOINT);
1283         if (!set) {
1284                 isl_basic_set_free(ctx, bset);
1285                 return NULL;
1286         }
1287         return isl_set_add(ctx, set, bset);
1288 }
1289
1290 struct isl_map *isl_map_from_basic_map(struct isl_ctx *ctx,
1291                                 struct isl_basic_map *bmap)
1292 {
1293         struct isl_map *map;
1294
1295         map = isl_map_alloc(ctx, bmap->nparam, bmap->n_in, bmap->n_out, 1,
1296                                 ISL_MAP_DISJOINT);
1297         if (!map) {
1298                 isl_basic_map_free(ctx, bmap);
1299                 return NULL;
1300         }
1301         return isl_map_add(ctx, map, bmap);
1302 }
1303
1304 struct isl_set *isl_set_add(struct isl_ctx *ctx, struct isl_set *set,
1305                                 struct isl_basic_set *bset)
1306 {
1307         if (!bset || !set)
1308                 goto error;
1309         isl_assert(ctx, set->nparam == bset->nparam, goto error);
1310         isl_assert(ctx, set->dim == bset->dim, goto error);
1311         isl_assert(ctx, set->n < set->size, goto error);
1312         set->p[set->n] = bset;
1313         set->n++;
1314         return set;
1315 error:
1316         if (set)
1317                 isl_set_free(ctx, set);
1318         if (bset)
1319                 isl_basic_set_free(ctx, bset);
1320         return NULL;
1321 }
1322
1323 void isl_set_free(struct isl_ctx *ctx, struct isl_set *set)
1324 {
1325         int i;
1326
1327         if (!set)
1328                 return;
1329
1330         if (--set->ref > 0)
1331                 return;
1332
1333         for (i = 0; i < set->n; ++i)
1334                 isl_basic_set_free(ctx, set->p[i]);
1335         free(set);
1336 }
1337
1338 void isl_set_dump(struct isl_ctx *ctx, struct isl_set *set, FILE *out,
1339                   int indent)
1340 {
1341         int i;
1342
1343         if (!set) {
1344                 fprintf(out, "null set\n");
1345                 return;
1346         }
1347
1348         fprintf(out, "%*s", indent, "");
1349         fprintf(out, "ref: %d, n: %d\n", set->ref, set->n);
1350         for (i = 0; i < set->n; ++i) {
1351                 fprintf(out, "%*s", indent, "");
1352                 fprintf(out, "basic set %d:\n", i);
1353                 isl_basic_set_dump(ctx, set->p[i], out, indent+4);
1354         }
1355 }
1356
1357 void isl_map_dump(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map, FILE *out,
1358                   int indent)
1359 {
1360         int i;
1361
1362         if (!map) {
1363                 fprintf(out, "null map\n");
1364                 return;
1365         }
1366
1367         fprintf(out, "%*s", indent, "");
1368         fprintf(out, "ref: %d, n: %d, nparam: %d, in: %d, out: %d\n",
1369                         map->ref, map->n, map->nparam, map->n_in, map->n_out);
1370         for (i = 0; i < map->n; ++i) {
1371                 fprintf(out, "%*s", indent, "");
1372                 fprintf(out, "basic map %d:\n", i);
1373                 isl_basic_map_dump(ctx, map->p[i], out, indent+4);
1374         }
1375 }
1376
1377 struct isl_basic_map *isl_basic_map_intersect_domain(
1378                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_map *bmap,
1379                 struct isl_basic_set *bset)
1380 {
1381         struct isl_basic_map *bmap_domain;
1382
1383         if (!bmap || !bset)
1384                 goto error;
1385
1386         isl_assert(ctx, bset->dim == bmap->n_in, goto error);
1387         isl_assert(ctx, bset->nparam == bmap->nparam, goto error);
1388
1389         bmap = isl_basic_map_extend(ctx, bmap,
1390                         bset->nparam, bmap->n_in, bmap->n_out,
1391                         bset->n_div, bset->n_eq, bset->n_ineq);
1392         if (!bmap)
1393                 goto error;
1394         bmap_domain = isl_basic_map_from_basic_set(ctx, bset,
1395                                                 bset->dim, 0);
1396         bmap = add_constraints(ctx, bmap, bmap_domain, 0, 0);
1397
1398         bmap = isl_basic_map_simplify(ctx, bmap);
1399         return isl_basic_map_finalize(ctx, bmap);
1400 error:
1401         isl_basic_map_free(ctx, bmap);
1402         isl_basic_set_free(ctx, bset);
1403         return NULL;
1404 }
1405
1406 struct isl_basic_map *isl_basic_map_intersect_range(
1407                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_map *bmap,
1408                 struct isl_basic_set *bset)
1409 {
1410         struct isl_basic_map *bmap_range;
1411
1412         if (!bmap || !bset)
1413                 goto error;
1414
1415         isl_assert(ctx, bset->dim == bmap->n_out, goto error);
1416         isl_assert(ctx, bset->nparam == bmap->nparam, goto error);
1417
1418         bmap = isl_basic_map_extend(ctx, bmap,
1419                         bset->nparam, bmap->n_in, bmap->n_out,
1420                         bset->n_div, bset->n_eq, bset->n_ineq);
1421         if (!bmap)
1422                 goto error;
1423         bmap_range = isl_basic_map_from_basic_set(ctx, bset,
1424                                                 0, bset->dim);
1425         bmap = add_constraints(ctx, bmap, bmap_range, 0, 0);
1426
1427         bmap = isl_basic_map_simplify(ctx, bmap);
1428         return isl_basic_map_finalize(ctx, bmap);
1429 error:
1430         isl_basic_map_free(ctx, bmap);
1431         isl_basic_set_free(ctx, bset);
1432         return NULL;
1433 }
1434
1435 struct isl_basic_map *isl_basic_map_intersect(
1436                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_map *bmap1,
1437                 struct isl_basic_map *bmap2)
1438 {
1439         if (!bmap1 || !bmap2)
1440                 goto error;
1441
1442         isl_assert(ctx, bmap1->nparam == bmap2->nparam, goto error);
1443         isl_assert(ctx, bmap1->n_in == bmap2->n_in, goto error);
1444         isl_assert(ctx, bmap1->n_out == bmap2->n_out, goto error);
1445
1446         bmap1 = isl_basic_map_extend(ctx, bmap1,
1447                         bmap1->nparam, bmap1->n_in, bmap1->n_out,
1448                         bmap2->n_div, bmap2->n_eq, bmap2->n_ineq);
1449         if (!bmap1)
1450                 goto error;
1451         bmap1 = add_constraints(ctx, bmap1, bmap2, 0, 0);
1452
1453         bmap1 = isl_basic_map_simplify(ctx, bmap1);
1454         return isl_basic_map_finalize(ctx, bmap1);
1455 error:
1456         isl_basic_map_free(ctx, bmap1);
1457         isl_basic_map_free(ctx, bmap2);
1458         return NULL;
1459 }
1460
1461 struct isl_basic_set *isl_basic_set_intersect(
1462                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_set *bset1,
1463                 struct isl_basic_set *bset2)
1464 {
1465         return (struct isl_basic_set *)
1466                 isl_basic_map_intersect(ctx,
1467                         (struct isl_basic_map *)bset1,
1468                         (struct isl_basic_map *)bset2);
1469 }
1470
1471 struct isl_map *isl_map_intersect(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map1,
1472                 struct isl_map *map2)
1473 {
1474         unsigned flags = 0;
1475         struct isl_map *result;
1476         int i, j;
1477
1478         if (!map1 || !map2)
1479                 goto error;
1480
1481         if (F_ISSET(map1, ISL_MAP_DISJOINT) &&
1482             F_ISSET(map2, ISL_MAP_DISJOINT))
1483                 FL_SET(flags, ISL_MAP_DISJOINT);
1484
1485         result = isl_map_alloc(ctx, map1->nparam, map1->n_in, map1->n_out,
1486                                 map1->n * map2->n, flags);
1487         if (!result)
1488                 goto error;
1489         for (i = 0; i < map1->n; ++i)
1490                 for (j = 0; j < map2->n; ++j) {
1491                         struct isl_basic_map *part;
1492                         part = isl_basic_map_intersect(ctx,
1493                                     isl_basic_map_copy(ctx, map1->p[i]),
1494                                     isl_basic_map_copy(ctx, map2->p[j]));
1495                         if (isl_basic_map_is_empty(ctx, part))
1496                                 isl_basic_map_free(ctx, part);
1497                         else
1498                                 result = isl_map_add(ctx, result, part);
1499                         if (!result)
1500                                 goto error;
1501                 }
1502         isl_map_free(ctx, map1);
1503         isl_map_free(ctx, map2);
1504         return result;
1505 error:
1506         isl_map_free(ctx, map1);
1507         isl_map_free(ctx, map2);
1508         return NULL;
1509 }
1510
1511 struct isl_basic_map *isl_basic_map_reverse(struct isl_ctx *ctx,
1512                 struct isl_basic_map *bmap)
1513 {
1514         struct isl_basic_set *bset;
1515         unsigned in;
1516
1517         if (!bmap)
1518                 return NULL;
1519         bmap = isl_basic_map_cow(ctx, bmap);
1520         if (!bmap)
1521                 return NULL;
1522         in = bmap->n_in;
1523         bset = isl_basic_set_from_basic_map(ctx, bmap);
1524         bset = isl_basic_set_swap_vars(ctx, bset, in);
1525         return isl_basic_map_from_basic_set(ctx, bset, bset->dim-in, in);
1526 }
1527
1528 /* Turn final n dimensions into existentially quantified variables.
1529  */
1530 struct isl_basic_set *isl_basic_set_project_out(
1531                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_set *bset,
1532                 unsigned n, unsigned flags)
1533 {
1534         int i;
1535         size_t row_size;
1536         isl_int **new_div;
1537         isl_int *old;
1538
1539         if (!bset)
1540                 return NULL;
1541
1542         isl_assert(ctx, n <= bset->dim, goto error);
1543
1544         if (n == 0)
1545                 return bset;
1546
1547         bset = isl_basic_set_cow(ctx, bset);
1548
1549         row_size = 1 + bset->nparam + bset->dim + bset->extra;
1550         old = bset->block2.data;
1551         bset->block2 = isl_blk_extend(ctx, bset->block2,
1552                                         (bset->extra + n) * (1 + row_size));
1553         if (!bset->block2.data)
1554                 goto error;
1555         new_div = isl_alloc_array(ctx, isl_int *, bset->extra + n);
1556         if (!new_div)
1557                 goto error;
1558         for (i = 0; i < n; ++i) {
1559                 new_div[i] = bset->block2.data +
1560                                 (bset->extra + i) * (1 + row_size);
1561                 isl_seq_clr(new_div[i], 1 + row_size);
1562         }
1563         for (i = 0; i < bset->extra; ++i)
1564                 new_div[n + i] = bset->block2.data + (bset->div[i] - old);
1565         free(bset->div);
1566         bset->div = new_div;
1567         bset->n_div += n;
1568         bset->extra += n;
1569         bset->dim -= n;
1570         bset = isl_basic_set_simplify(ctx, bset);
1571         return isl_basic_set_finalize(ctx, bset);
1572 error:
1573         isl_basic_set_free(ctx, bset);
1574         return NULL;
1575 }
1576
1577 struct isl_basic_map *isl_basic_map_apply_range(
1578                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_map *bmap1,
1579                 struct isl_basic_map *bmap2)
1580 {
1581         struct isl_basic_set *bset;
1582         unsigned n_in, n_out;
1583
1584         if (!bmap1 || !bmap2)
1585                 goto error;
1586
1587         isl_assert(ctx, bmap1->n_out == bmap2->n_in, goto error);
1588         isl_assert(ctx, bmap1->nparam == bmap2->nparam, goto error);
1589
1590         n_in = bmap1->n_in;
1591         n_out = bmap2->n_out;
1592
1593         bmap2 = isl_basic_map_reverse(ctx, bmap2);
1594         if (!bmap2)
1595                 goto error;
1596         bmap1 = isl_basic_map_extend(ctx, bmap1, bmap1->nparam,
1597                         bmap1->n_in + bmap2->n_in, bmap1->n_out,
1598                         bmap2->extra, bmap2->n_eq, bmap2->n_ineq);
1599         if (!bmap1)
1600                 goto error;
1601         bmap1 = add_constraints(ctx, bmap1, bmap2, bmap1->n_in - bmap2->n_in, 0);
1602         bmap1 = isl_basic_map_simplify(ctx, bmap1);
1603         bset = isl_basic_set_from_basic_map(ctx, bmap1);
1604         bset = isl_basic_set_project_out(ctx, bset,
1605                                                 bset->dim - (n_in + n_out), 0);
1606         return isl_basic_map_from_basic_set(ctx, bset, n_in, n_out);
1607 error:
1608         isl_basic_map_free(ctx, bmap1);
1609         isl_basic_map_free(ctx, bmap2);
1610         return NULL;
1611 }
1612
1613 struct isl_basic_map *isl_basic_map_apply_domain(
1614                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_map *bmap1,
1615                 struct isl_basic_map *bmap2)
1616 {
1617         if (!bmap1 || !bmap2)
1618                 goto error;
1619
1620         isl_assert(ctx, bmap1->n_in == bmap2->n_in, goto error);
1621         isl_assert(ctx, bmap1->nparam == bmap2->nparam, goto error);
1622
1623         bmap1 = isl_basic_map_reverse(ctx, bmap1);
1624         bmap1 = isl_basic_map_apply_range(ctx, bmap1, bmap2);
1625         return isl_basic_map_reverse(ctx, bmap1);
1626 error:
1627         isl_basic_map_free(ctx, bmap1);
1628         isl_basic_map_free(ctx, bmap2);
1629         return NULL;
1630 }
1631
1632 static struct isl_basic_map *var_equal(struct isl_ctx *ctx,
1633                 struct isl_basic_map *bmap, unsigned pos)
1634 {
1635         int i;
1636         i = isl_basic_map_alloc_equality(ctx, bmap);
1637         if (i < 0)
1638                 goto error;
1639         isl_seq_clr(bmap->eq[i],
1640                     1 + bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + bmap->extra);
1641         isl_int_set_si(bmap->eq[i][1+bmap->nparam+pos], -1);
1642         isl_int_set_si(bmap->eq[i][1+bmap->nparam+bmap->n_in+pos], 1);
1643         return isl_basic_map_finalize(ctx, bmap);
1644 error:
1645         isl_basic_map_free(ctx, bmap);
1646         return NULL;
1647 }
1648
1649 static struct isl_basic_map *var_more(struct isl_ctx *ctx,
1650                 struct isl_basic_map *bmap, unsigned pos)
1651 {
1652         int i;
1653         i = isl_basic_map_alloc_inequality(ctx, bmap);
1654         if (i < 0)
1655                 goto error;
1656         isl_seq_clr(bmap->ineq[i],
1657                     1 + bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + bmap->extra);
1658         isl_int_set_si(bmap->ineq[i][0], -1);
1659         isl_int_set_si(bmap->ineq[i][1+bmap->nparam+pos], -1);
1660         isl_int_set_si(bmap->ineq[i][1+bmap->nparam+bmap->n_in+pos], 1);
1661         return isl_basic_map_finalize(ctx, bmap);
1662 error:
1663         isl_basic_map_free(ctx, bmap);
1664         return NULL;
1665 }
1666
1667 static struct isl_basic_map *var_less(struct isl_ctx *ctx,
1668                 struct isl_basic_map *bmap, unsigned pos)
1669 {
1670         int i;
1671         i = isl_basic_map_alloc_inequality(ctx, bmap);
1672         if (i < 0)
1673                 goto error;
1674         isl_seq_clr(bmap->ineq[i],
1675                     1 + bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + bmap->extra);
1676         isl_int_set_si(bmap->ineq[i][0], -1);
1677         isl_int_set_si(bmap->ineq[i][1+bmap->nparam+pos], 1);
1678         isl_int_set_si(bmap->ineq[i][1+bmap->nparam+bmap->n_in+pos], -1);
1679         return isl_basic_map_finalize(ctx, bmap);
1680 error:
1681         isl_basic_map_free(ctx, bmap);
1682         return NULL;
1683 }
1684
1685 struct isl_basic_map *isl_basic_map_equal(struct isl_ctx *ctx,
1686                 unsigned nparam, unsigned in, unsigned out, unsigned n_equal)
1687 {
1688         int i;
1689         struct isl_basic_map *bmap;
1690         bmap = isl_basic_map_alloc(ctx, nparam, in, out, 0, n_equal, 0);
1691         if (!bmap)
1692                 return NULL;
1693         for (i = 0; i < n_equal && bmap; ++i)
1694                 bmap = var_equal(ctx, bmap, i);
1695         return isl_basic_map_finalize(ctx, bmap);
1696 }
1697
1698 struct isl_basic_map *isl_basic_map_less_at(struct isl_ctx *ctx,
1699                 unsigned nparam, unsigned in, unsigned out, unsigned pos)
1700 {
1701         int i;
1702         struct isl_basic_map *bmap;
1703         bmap = isl_basic_map_alloc(ctx, nparam, in, out, 0, pos, 1);
1704         if (!bmap)
1705                 return NULL;
1706         for (i = 0; i < pos && bmap; ++i)
1707                 bmap = var_equal(ctx, bmap, i);
1708         if (bmap)
1709                 bmap = var_less(ctx, bmap, pos);
1710         return isl_basic_map_finalize(ctx, bmap);
1711 }
1712
1713 struct isl_basic_map *isl_basic_map_more_at(struct isl_ctx *ctx,
1714                 unsigned nparam, unsigned in, unsigned out, unsigned pos)
1715 {
1716         int i;
1717         struct isl_basic_map *bmap;
1718         bmap = isl_basic_map_alloc(ctx, nparam, in, out, 0, pos, 1);
1719         if (!bmap)
1720                 return NULL;
1721         for (i = 0; i < pos && bmap; ++i)
1722                 bmap = var_equal(ctx, bmap, i);
1723         if (bmap)
1724                 bmap = var_more(ctx, bmap, pos);
1725         return isl_basic_map_finalize(ctx, bmap);
1726 }
1727
1728 struct isl_basic_map *isl_basic_map_from_basic_set(
1729                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_set *bset,
1730                 unsigned n_in, unsigned n_out)
1731 {
1732         struct isl_basic_map *bmap;
1733
1734         bset = isl_basic_set_cow(ctx, bset);
1735         if (!bset)
1736                 return NULL;
1737
1738         isl_assert(ctx, bset->dim == n_in + n_out, goto error);
1739         bmap = (struct isl_basic_map *) bset;
1740         bmap->n_in = n_in;
1741         bmap->n_out = n_out;
1742         return isl_basic_map_finalize(ctx, bmap);
1743 error:
1744         isl_basic_set_free(ctx, bset);
1745         return NULL;
1746 }
1747
1748 struct isl_basic_set *isl_basic_set_from_basic_map(
1749                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_map *bmap)
1750 {
1751         if (!bmap)
1752                 goto error;
1753         if (bmap->n_in == 0)
1754                 return (struct isl_basic_set *)bmap;
1755         bmap = isl_basic_map_cow(ctx, bmap);
1756         if (!bmap)
1757                 goto error;
1758         bmap->n_out += bmap->n_in;
1759         bmap->n_in = 0;
1760         bmap = isl_basic_map_finalize(ctx, bmap);
1761         return (struct isl_basic_set *)bmap;
1762 error:
1763         return NULL;
1764 }
1765
1766 static struct isl_basic_set *isl_basic_map_underlying_set(
1767                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_map *bmap)
1768 {
1769         if (!bmap)
1770                 goto error;
1771         if (bmap->nparam == 0 && bmap->n_in == 0 && bmap->n_div == 0)
1772                 return (struct isl_basic_set *)bmap;
1773         bmap = isl_basic_map_cow(ctx, bmap);
1774         if (!bmap)
1775                 goto error;
1776         bmap->n_out += bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_div;
1777         bmap->nparam = 0;
1778         bmap->n_in = 0;
1779         bmap->n_div = 0;
1780         bmap = isl_basic_map_finalize(ctx, bmap);
1781         return (struct isl_basic_set *)bmap;
1782 error:
1783         return NULL;
1784 }
1785
1786 struct isl_basic_set *isl_basic_map_domain(struct isl_ctx *ctx,
1787                 struct isl_basic_map *bmap)
1788 {
1789         struct isl_basic_set *domain;
1790         unsigned n_out;
1791         if (!bmap)
1792                 return NULL;
1793         n_out = bmap->n_out;
1794         domain = isl_basic_set_from_basic_map(ctx, bmap);
1795         return isl_basic_set_project_out(ctx, domain, n_out, 0);
1796 }
1797
1798 struct isl_basic_set *isl_basic_map_range(struct isl_ctx *ctx,
1799                 struct isl_basic_map *bmap)
1800 {
1801         return isl_basic_map_domain(ctx,
1802                         isl_basic_map_reverse(ctx, bmap));
1803 }
1804
1805 struct isl_set *isl_map_range(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map)
1806 {
1807         int i;
1808         struct isl_set *set;
1809
1810         if (!map)
1811                 goto error;
1812         map = isl_map_cow(ctx, map);
1813         if (!map)
1814                 goto error;
1815
1816         set = (struct isl_set *) map;
1817         set->zero = 0;
1818         for (i = 0; i < map->n; ++i) {
1819                 set->p[i] = isl_basic_map_range(ctx, map->p[i]);
1820                 if (!set->p[i])
1821                         goto error;
1822         }
1823         F_CLR(set, ISL_MAP_DISJOINT);
1824         return set;
1825 error:
1826         isl_map_free(ctx, map);
1827         return NULL;
1828 }
1829
1830 struct isl_map *isl_map_from_set(
1831                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_set *set,
1832                 unsigned n_in, unsigned n_out)
1833 {
1834         int i;
1835         struct isl_map *map = NULL;
1836
1837         if (!set)
1838                 return NULL;
1839         isl_assert(ctx, set->dim == n_in + n_out, goto error);
1840         set = isl_set_cow(ctx, set);
1841         if (!set)
1842                 return NULL;
1843         map = (struct isl_map *)set;
1844         for (i = 0; i < set->n; ++i) {
1845                 map->p[i] = isl_basic_map_from_basic_set(ctx,
1846                                 set->p[i], n_in, n_out);
1847                 if (!map->p[i])
1848                         goto error;
1849         }
1850         map->n_in = n_in;
1851         map->n_out = n_out;
1852         return map;
1853 error:
1854         isl_set_free(ctx, set);
1855         return NULL;
1856 }
1857
1858 struct isl_map *isl_map_alloc(struct isl_ctx *ctx,
1859                 unsigned nparam, unsigned in, unsigned out, int n,
1860                 unsigned flags)
1861 {
1862         struct isl_map *map;
1863
1864         map = isl_alloc(ctx, struct isl_map,
1865                         sizeof(struct isl_map) +
1866                         n * sizeof(struct isl_basic_map *));
1867         if (!map)
1868                 return NULL;
1869
1870         map->ref = 1;
1871         map->size = n;
1872         map->n = 0;
1873         map->nparam = nparam;
1874         map->n_in = in;
1875         map->n_out = out;
1876         map->flags = flags;
1877         return map;
1878 }
1879
1880 struct isl_basic_map *isl_basic_map_empty(struct isl_ctx *ctx,
1881                 unsigned nparam, unsigned in, unsigned out)
1882 {
1883         struct isl_basic_map *bmap;
1884         bmap = isl_basic_map_alloc(ctx, nparam, in, out, 0, 1, 0);
1885         bmap = isl_basic_map_set_to_empty(ctx, bmap);
1886         return bmap;
1887 }
1888
1889 struct isl_map *isl_map_empty(struct isl_ctx *ctx,
1890                 unsigned nparam, unsigned in, unsigned out)
1891 {
1892         return isl_map_alloc(ctx, nparam, in, out, 0, ISL_MAP_DISJOINT);
1893 }
1894
1895 struct isl_set *isl_set_empty(struct isl_ctx *ctx,
1896                 unsigned nparam, unsigned dim)
1897 {
1898         return isl_set_alloc(ctx, nparam, dim, 0, ISL_MAP_DISJOINT);
1899 }
1900
1901 struct isl_map *isl_map_dup(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map)
1902 {
1903         int i;
1904         struct isl_map *dup;
1905
1906         dup = isl_map_alloc(ctx, map->nparam, map->n_in, map->n_out, map->n,
1907                                 map->flags);
1908         for (i = 0; i < map->n; ++i)
1909                 dup = isl_map_add(ctx, dup,
1910                                   isl_basic_map_dup(ctx, map->p[i]));
1911         return dup;
1912 }
1913
1914 struct isl_map *isl_map_add(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map,
1915                                 struct isl_basic_map *bmap)
1916 {
1917         if (!bmap || !map)
1918                 goto error;
1919         isl_assert(ctx, map->nparam == bmap->nparam, goto error);
1920         isl_assert(ctx, map->n_in == bmap->n_in, goto error);
1921         isl_assert(ctx, map->n_out == bmap->n_out, goto error);
1922         isl_assert(ctx, map->n < map->size, goto error);
1923         map->p[map->n] = bmap;
1924         map->n++;
1925         return map;
1926 error:
1927         if (map)
1928                 isl_map_free(ctx, map);
1929         if (bmap)
1930                 isl_basic_map_free(ctx, bmap);
1931         return NULL;
1932 }
1933
1934 void isl_map_free(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map)
1935 {
1936         int i;
1937
1938         if (!map)
1939                 return;
1940
1941         if (--map->ref > 0)
1942                 return;
1943
1944         for (i = 0; i < map->n; ++i)
1945                 isl_basic_map_free(ctx, map->p[i]);
1946         free(map);
1947 }
1948
1949 struct isl_map *isl_map_extend(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *base,
1950                 unsigned nparam, unsigned n_in, unsigned n_out)
1951 {
1952         int i;
1953
1954         base = isl_map_cow(ctx, base);
1955         if (!base)
1956                 return NULL;
1957
1958         isl_assert(ctx, base->nparam <= nparam, goto error);
1959         isl_assert(ctx, base->n_in <= n_in, goto error);
1960         isl_assert(ctx, base->n_out <= n_out, goto error);
1961         base->nparam = nparam;
1962         base->n_in = n_in;
1963         base->n_out = n_out;
1964         for (i = 0; i < base->n; ++i) {
1965                 base->p[i] = isl_basic_map_extend(ctx, base->p[i],
1966                                 nparam, n_in, n_out, 0, 0, 0);
1967                 if (!base->p[i])
1968                         goto error;
1969         }
1970         return base;
1971 error:
1972         isl_map_free(ctx, base);
1973         return NULL;
1974 }
1975
1976 struct isl_basic_map *isl_basic_map_fix_input_si(struct isl_ctx *ctx,
1977                 struct isl_basic_map *bmap,
1978                 unsigned input, int value)
1979 {
1980         int j;
1981
1982         bmap = isl_basic_map_cow(ctx, bmap);
1983         if (!bmap)
1984                 return NULL;
1985         isl_assert(ctx, input < bmap->n_in, goto error);
1986
1987         bmap = isl_basic_map_extend(ctx, bmap,
1988                         bmap->nparam, bmap->n_in, bmap->n_out, 0, 1, 0);
1989         j = isl_basic_map_alloc_equality(ctx, bmap);
1990         if (j < 0)
1991                 goto error;
1992         isl_seq_clr(bmap->eq[j],
1993                     1 + bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + bmap->extra);
1994         isl_int_set_si(bmap->eq[j][1+bmap->nparam+input], -1);
1995         isl_int_set_si(bmap->eq[j][0], value);
1996         bmap = isl_basic_map_simplify(ctx, bmap);
1997         return isl_basic_map_finalize(ctx, bmap);
1998 error:
1999         isl_basic_map_free(ctx, bmap);
2000         return NULL;
2001 }
2002
2003 struct isl_map *isl_map_fix_input_si(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map,
2004                 unsigned input, int value)
2005 {
2006         int i;
2007
2008         map = isl_map_cow(ctx, map);
2009         if (!map)
2010                 return NULL;
2011
2012         isl_assert(ctx, input < map->n_in, goto error);
2013         for (i = 0; i < map->n; ++i) {
2014                 map->p[i] = isl_basic_map_fix_input_si(ctx, map->p[i],
2015                                                                 input, value);
2016                 if (!map->p[i])
2017                         goto error;
2018         }
2019         return map;
2020 error:
2021         isl_map_free(ctx, map);
2022         return NULL;
2023 }
2024
2025 struct isl_map *isl_map_reverse(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map)
2026 {
2027         int i;
2028         unsigned t;
2029
2030         map = isl_map_cow(ctx, map);
2031         if (!map)
2032                 return NULL;
2033
2034         t = map->n_in;
2035         map->n_in = map->n_out;
2036         map->n_out = t;
2037         for (i = 0; i < map->n; ++i) {
2038                 map->p[i] = isl_basic_map_reverse(ctx, map->p[i]);
2039                 if (!map->p[i])
2040                         goto error;
2041         }
2042         return map;
2043 error:
2044         isl_map_free(ctx, map);
2045         return NULL;
2046 }
2047
2048 struct isl_map *isl_basic_map_lexmax(struct isl_ctx *ctx,
2049                 struct isl_basic_map *bmap, struct isl_basic_set *dom,
2050                 struct isl_set **empty)
2051 {
2052         return isl_pip_basic_map_lexmax(ctx, bmap, dom, empty);
2053 }
2054
2055 struct isl_map *isl_basic_map_lexmin(struct isl_ctx *ctx,
2056                 struct isl_basic_map *bmap, struct isl_basic_set *dom,
2057                 struct isl_set **empty)
2058 {
2059         return isl_pip_basic_map_lexmin(ctx, bmap, dom, empty);
2060 }
2061
2062 struct isl_set *isl_basic_set_lexmin(struct isl_ctx *ctx,
2063                 struct isl_basic_set *bset)
2064 {
2065         struct isl_basic_map *bmap = NULL;
2066         struct isl_basic_set *dom = NULL;
2067         struct isl_map *min;
2068
2069         if (!bset)
2070                 goto error;
2071         bmap = isl_basic_map_from_basic_set(ctx, bset, 0, bset->dim);
2072         if (!bmap)
2073                 goto error;
2074         dom = isl_basic_set_alloc(ctx, bmap->nparam, 0, 0, 0, 0);
2075         if (!dom)
2076                 goto error;
2077         min = isl_basic_map_lexmin(ctx, bmap, dom, NULL);
2078         return isl_map_range(ctx, min);
2079 error:
2080         isl_basic_map_free(ctx, bmap);
2081         return NULL;
2082 }
2083
2084 struct isl_map *isl_basic_map_compute_divs(struct isl_ctx *ctx,
2085                 struct isl_basic_map *bmap)
2086 {
2087         if (!bmap)
2088                 return NULL;
2089         if (bmap->n_div == 0)
2090                 return isl_map_from_basic_map(ctx, bmap);
2091         return isl_pip_basic_map_compute_divs(ctx, bmap);
2092 }
2093
2094 struct isl_map *isl_map_compute_divs(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map)
2095 {
2096         int i;
2097         struct isl_map *res;
2098
2099         if (!map)
2100                 return NULL;
2101         if (map->n == 0)
2102                 return map;
2103         res = isl_basic_map_compute_divs(ctx,
2104                 isl_basic_map_copy(ctx, map->p[0]));
2105         for (i = 1 ; i < map->n; ++i) {
2106                 struct isl_map *r2;
2107                 r2 = isl_basic_map_compute_divs(ctx,
2108                         isl_basic_map_copy(ctx, map->p[i]));
2109                 if (F_ISSET(map, ISL_MAP_DISJOINT))
2110                         res = isl_map_union_disjoint(ctx, res, r2);
2111                 else
2112                         res = isl_map_union(ctx, res, r2);
2113         }
2114         isl_map_free(ctx, map);
2115
2116         return res;
2117 }
2118
2119 struct isl_set *isl_basic_set_compute_divs(struct isl_ctx *ctx,
2120                 struct isl_basic_set *bset)
2121 {
2122         return (struct isl_set *)
2123                 isl_basic_map_compute_divs(ctx,
2124                         (struct isl_basic_map *)bset);
2125 }
2126
2127 struct isl_set *isl_map_domain(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map)
2128 {
2129         int i;
2130         struct isl_set *set;
2131
2132         if (!map)
2133                 goto error;
2134
2135         map = isl_map_cow(ctx, map);
2136         if (!map)
2137                 return NULL;
2138
2139         set = (struct isl_set *)map;
2140         set->dim = map->n_in;
2141         set->zero = 0;
2142         for (i = 0; i < map->n; ++i) {
2143                 set->p[i] = isl_basic_map_domain(ctx, map->p[i]);
2144                 if (!set->p[i])
2145                         goto error;
2146         }
2147         F_CLR(set, ISL_MAP_DISJOINT);
2148         return set;
2149 error:
2150         isl_map_free(ctx, map);
2151         return NULL;
2152 }
2153
2154 struct isl_map *isl_map_union_disjoint(struct isl_ctx *ctx,
2155                         struct isl_map *map1, struct isl_map *map2)
2156 {
2157         int i;
2158         unsigned flags = 0;
2159         struct isl_map *map = NULL;
2160
2161         if (!map1 || !map2)
2162                 goto error;
2163
2164         if (map1->n == 0) {
2165                 isl_map_free(ctx, map1);
2166                 return map2;
2167         }
2168         if (map2->n == 0) {
2169                 isl_map_free(ctx, map2);
2170                 return map1;
2171         }
2172
2173         isl_assert(ctx, map1->nparam == map2->nparam, goto error);
2174         isl_assert(ctx, map1->n_in == map2->n_in, goto error);
2175         isl_assert(ctx, map1->n_out == map2->n_out, goto error);
2176
2177         if (F_ISSET(map1, ISL_MAP_DISJOINT) &&
2178             F_ISSET(map2, ISL_MAP_DISJOINT))
2179                 FL_SET(flags, ISL_MAP_DISJOINT);
2180
2181         map = isl_map_alloc(ctx, map1->nparam, map1->n_in, map1->n_out,
2182                                 map1->n + map2->n, flags);
2183         if (!map)
2184                 goto error;
2185         for (i = 0; i < map1->n; ++i) {
2186                 map = isl_map_add(ctx, map,
2187                                   isl_basic_map_copy(ctx, map1->p[i]));
2188                 if (!map)
2189                         goto error;
2190         }
2191         for (i = 0; i < map2->n; ++i) {
2192                 map = isl_map_add(ctx, map,
2193                                   isl_basic_map_copy(ctx, map2->p[i]));
2194                 if (!map)
2195                         goto error;
2196         }
2197         isl_map_free(ctx, map1);
2198         isl_map_free(ctx, map2);
2199         return map;
2200 error:
2201         isl_map_free(ctx, map);
2202         isl_map_free(ctx, map1);
2203         isl_map_free(ctx, map2);
2204         return NULL;
2205 }
2206
2207 struct isl_map *isl_map_union(struct isl_ctx *ctx,
2208                         struct isl_map *map1, struct isl_map *map2)
2209 {
2210         map1 = isl_map_union_disjoint(ctx, map1, map2);
2211         if (!map1)
2212                 return NULL;
2213         if (map1->n > 1)
2214                 F_CLR(map1, ISL_MAP_DISJOINT);
2215         return map1;
2216 }
2217
2218 struct isl_set *isl_set_union_disjoint(struct isl_ctx *ctx,
2219                         struct isl_set *set1, struct isl_set *set2)
2220 {
2221         return (struct isl_set *)
2222                 isl_map_union_disjoint(ctx,
2223                         (struct isl_map *)set1, (struct isl_map *)set2);
2224 }
2225
2226 struct isl_set *isl_set_union(struct isl_ctx *ctx,
2227                         struct isl_set *set1, struct isl_set *set2)
2228 {
2229         return (struct isl_set *)
2230                 isl_map_union(ctx,
2231                         (struct isl_map *)set1, (struct isl_map *)set2);
2232 }
2233
2234 struct isl_map *isl_map_intersect_range(
2235                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map,
2236                 struct isl_set *set)
2237 {
2238         unsigned flags = 0;
2239         struct isl_map *result;
2240         int i, j;
2241
2242         if (!map || !set)
2243                 goto error;
2244
2245         if (F_ISSET(map, ISL_MAP_DISJOINT) &&
2246             F_ISSET(set, ISL_MAP_DISJOINT))
2247                 FL_SET(flags, ISL_MAP_DISJOINT);
2248
2249         result = isl_map_alloc(ctx, map->nparam, map->n_in, map->n_out,
2250                                 map->n * set->n, flags);
2251         if (!result)
2252                 goto error;
2253         for (i = 0; i < map->n; ++i)
2254                 for (j = 0; j < set->n; ++j) {
2255                         result = isl_map_add(ctx, result,
2256                             isl_basic_map_intersect_range(ctx,
2257                                 isl_basic_map_copy(ctx, map->p[i]),
2258                                 isl_basic_set_copy(ctx, set->p[j])));
2259                         if (!result)
2260                                 goto error;
2261                 }
2262         isl_map_free(ctx, map);
2263         isl_set_free(ctx, set);
2264         return result;
2265 error:
2266         isl_map_free(ctx, map);
2267         isl_set_free(ctx, set);
2268         return NULL;
2269 }
2270
2271 struct isl_map *isl_map_intersect_domain(
2272                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map,
2273                 struct isl_set *set)
2274 {
2275         return isl_map_reverse(ctx,
2276                 isl_map_intersect_range(ctx, isl_map_reverse(ctx, map), set));
2277 }
2278
2279 struct isl_map *isl_map_apply_domain(
2280                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map1,
2281                 struct isl_map *map2)
2282 {
2283         if (!map1 || !map2)
2284                 goto error;
2285         map1 = isl_map_reverse(ctx, map1);
2286         map1 = isl_map_apply_range(ctx, map1, map2);
2287         return isl_map_reverse(ctx, map1);
2288 error:
2289         isl_map_free(ctx, map1);
2290         isl_map_free(ctx, map2);
2291         return NULL;
2292 }
2293
2294 struct isl_map *isl_map_apply_range(
2295                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map1,
2296                 struct isl_map *map2)
2297 {
2298         struct isl_map *result;
2299         int i, j;
2300
2301         if (!map1 || !map2)
2302                 goto error;
2303
2304         isl_assert(ctx, map1->nparam == map2->nparam, goto error);
2305         isl_assert(ctx, map1->n_out == map2->n_in, goto error);
2306
2307         result = isl_map_alloc(ctx, map1->nparam, map1->n_in, map2->n_out,
2308                                 map1->n * map2->n, 0);
2309         if (!result)
2310                 goto error;
2311         for (i = 0; i < map1->n; ++i)
2312                 for (j = 0; j < map2->n; ++j) {
2313                         result = isl_map_add(ctx, result,
2314                             isl_basic_map_apply_range(ctx,
2315                                 isl_basic_map_copy(ctx, map1->p[i]),
2316                                 isl_basic_map_copy(ctx, map2->p[j])));
2317                         if (!result)
2318                                 goto error;
2319                 }
2320         isl_map_free(ctx, map1);
2321         isl_map_free(ctx, map2);
2322         return result;
2323 error:
2324         isl_map_free(ctx, map1);
2325         isl_map_free(ctx, map2);
2326         return NULL;
2327 }
2328
2329 /*
2330  * returns range - domain
2331  */
2332 struct isl_basic_set *isl_basic_map_deltas(struct isl_ctx *ctx,
2333                                 struct isl_basic_map *bmap)
2334 {
2335         struct isl_basic_set *bset;
2336         unsigned dim;
2337         int i;
2338
2339         if (!bmap)
2340                 goto error;
2341         isl_assert(ctx, bmap->n_in == bmap->n_out, goto error);
2342         dim = bmap->n_in;
2343         bset = isl_basic_set_from_basic_map(ctx, bmap);
2344         bset = isl_basic_set_extend(ctx, bset, bset->nparam, 3*dim, 0,
2345                                         dim, 0);
2346         bset = isl_basic_set_swap_vars(ctx, bset, 2*dim);
2347         for (i = 0; i < dim; ++i) {
2348                 int j = isl_basic_map_alloc_equality(ctx,
2349                                             (struct isl_basic_map *)bset);
2350                 if (j < 0)
2351                         goto error;
2352                 isl_seq_clr(bset->eq[j],
2353                             1 + bset->nparam + bset->dim + bset->extra);
2354                 isl_int_set_si(bset->eq[j][1+bset->nparam+i], 1);
2355                 isl_int_set_si(bset->eq[j][1+bset->nparam+dim+i], 1);
2356                 isl_int_set_si(bset->eq[j][1+bset->nparam+2*dim+i], -1);
2357         }
2358         return isl_basic_set_project_out(ctx, bset, 2*dim, 0);
2359 error:
2360         isl_basic_map_free(ctx, bmap);
2361         return NULL;
2362 }
2363
2364 /* If the only constraints a div d=floor(f/m)
2365  * appears in are its two defining constraints
2366  *
2367  *      f - m d >=0
2368  *      -(f - (m - 1)) + m d >= 0
2369  *
2370  * then it can safely be removed.
2371  */
2372 static int div_is_redundant(struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_map *bmap,
2373                                 int div)
2374 {
2375         int i;
2376         unsigned pos = 1 + bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + div;
2377
2378         for (i = 0; i < bmap->n_eq; ++i)
2379                 if (!isl_int_is_zero(bmap->eq[i][pos]))
2380                         return 0;
2381
2382         for (i = 0; i < bmap->n_ineq; ++i) {
2383                 if (isl_int_is_zero(bmap->ineq[i][pos]))
2384                         continue;
2385                 if (isl_int_eq(bmap->ineq[i][pos], bmap->div[div][0])) {
2386                         int neg;
2387                         isl_int_sub(bmap->div[div][1],
2388                                         bmap->div[div][1], bmap->div[div][0]);
2389                         isl_int_add_ui(bmap->div[div][1], bmap->div[div][1], 1);
2390                         neg = isl_seq_is_neg(bmap->ineq[i], bmap->div[div]+1, pos);
2391                         isl_int_sub_ui(bmap->div[div][1], bmap->div[div][1], 1);
2392                         isl_int_add(bmap->div[div][1],
2393                                         bmap->div[div][1], bmap->div[div][0]);
2394                         if (!neg)
2395                                 return 0;
2396                         if (isl_seq_first_non_zero(bmap->ineq[i]+pos+1,
2397                                                     bmap->n_div-div-1) != -1)
2398                                 return 0;
2399                 } else if (isl_int_abs_eq(bmap->ineq[i][pos], bmap->div[div][0])) {
2400                         if (!isl_seq_eq(bmap->ineq[i], bmap->div[div]+1, pos))
2401                                 return 0;
2402                         if (isl_seq_first_non_zero(bmap->ineq[i]+pos+1,
2403                                                     bmap->n_div-div-1) != -1)
2404                                 return 0;
2405                 } else
2406                         return 0;
2407         }
2408
2409         for (i = 0; i < bmap->n_div; ++i)
2410                 if (!isl_int_is_zero(bmap->div[i][1+pos]))
2411                         return 0;
2412
2413         return 1;
2414 }
2415
2416 /*
2417  * Remove divs that don't occur in any of the constraints or other divs.
2418  * These can arise when dropping some of the variables in a quast
2419  * returned by piplib.
2420  */
2421 static struct isl_basic_map *remove_redundant_divs(struct isl_ctx *ctx,
2422                 struct isl_basic_map *bmap)
2423 {
2424         int i;
2425
2426         for (i = bmap->n_div-1; i >= 0; --i) {
2427                 if (!div_is_redundant(ctx, bmap, i))
2428                         continue;
2429                 bmap = isl_basic_map_drop_div(ctx, bmap, i);
2430         }
2431         return bmap;
2432 }
2433
2434 struct isl_basic_map *isl_basic_map_finalize(struct isl_ctx *ctx,
2435                 struct isl_basic_map *bmap)
2436 {
2437         bmap = remove_redundant_divs(ctx, bmap);
2438         if (!bmap)
2439                 return NULL;
2440         F_SET(bmap, ISL_BASIC_SET_FINAL);
2441         return bmap;
2442 }
2443
2444 struct isl_basic_set *isl_basic_set_finalize(struct isl_ctx *ctx,
2445                 struct isl_basic_set *bset)
2446 {
2447         return (struct isl_basic_set *)
2448                 isl_basic_map_finalize(ctx,
2449                         (struct isl_basic_map *)bset);
2450 }
2451
2452 struct isl_set *isl_set_finalize(struct isl_ctx *ctx, struct isl_set *set)
2453 {
2454         int i;
2455
2456         if (!set)
2457                 return NULL;
2458         for (i = 0; i < set->n; ++i) {
2459                 set->p[i] = isl_basic_set_finalize(ctx, set->p[i]);
2460                 if (!set->p[i])
2461                         goto error;
2462         }
2463         return set;
2464 error:
2465         isl_set_free(ctx, set);
2466         return NULL;
2467 }
2468
2469 struct isl_map *isl_map_finalize(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map)
2470 {
2471         int i;
2472
2473         if (!map)
2474                 return NULL;
2475         for (i = 0; i < map->n; ++i) {
2476                 map->p[i] = isl_basic_map_finalize(ctx, map->p[i]);
2477                 if (!map->p[i])
2478                         goto error;
2479         }
2480         return map;
2481 error:
2482         isl_map_free(ctx, map);
2483         return NULL;
2484 }
2485
2486 struct isl_basic_map *isl_basic_map_identity(struct isl_ctx *ctx,
2487                 unsigned nparam, unsigned dim)
2488 {
2489         struct isl_basic_map *bmap;
2490         int i;
2491
2492         bmap = isl_basic_map_alloc(ctx, nparam, dim, dim, 0, dim, 0);
2493         if (!bmap)
2494                 goto error;
2495
2496         for (i = 0; i < dim; ++i) {
2497                 int j = isl_basic_map_alloc_equality(ctx, bmap);
2498                 if (j < 0)
2499                         goto error;
2500                 isl_seq_clr(bmap->eq[j],
2501                     1 + bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + bmap->extra);
2502                 isl_int_set_si(bmap->eq[j][1+nparam+i], 1);
2503                 isl_int_set_si(bmap->eq[j][1+nparam+dim+i], -1);
2504         }
2505         return isl_basic_map_finalize(ctx, bmap);
2506 error:
2507         isl_basic_map_free(ctx, bmap);
2508         return NULL;
2509 }
2510
2511 struct isl_map *isl_map_identity(struct isl_ctx *ctx,
2512                 unsigned nparam, unsigned dim)
2513 {
2514         struct isl_map *map = isl_map_alloc(ctx, nparam, dim, dim, 1,
2515                                                 ISL_MAP_DISJOINT);
2516         if (!map)
2517                 goto error;
2518         map = isl_map_add(ctx, map,
2519                 isl_basic_map_identity(ctx, nparam, dim));
2520         return map;
2521 error:
2522         isl_map_free(ctx, map);
2523         return NULL;
2524 }
2525
2526 int isl_set_is_equal(struct isl_ctx *ctx,
2527                 struct isl_set *set1, struct isl_set *set2)
2528 {
2529         return isl_map_is_equal(ctx,
2530                         (struct isl_map *)set1, (struct isl_map *)set2);
2531 }
2532
2533 int isl_set_is_subset(struct isl_ctx *ctx,
2534                 struct isl_set *set1, struct isl_set *set2)
2535 {
2536         return isl_map_is_subset(ctx,
2537                         (struct isl_map *)set1, (struct isl_map *)set2);
2538 }
2539
2540 int isl_basic_map_is_subset(struct isl_ctx *ctx,
2541                 struct isl_basic_map *bmap1,
2542                 struct isl_basic_map *bmap2)
2543 {
2544         int is_subset;
2545         struct isl_map *map1;
2546         struct isl_map *map2;
2547
2548         if (!bmap1 || !bmap2)
2549                 return -1;
2550
2551         map1 = isl_map_from_basic_map(ctx,
2552                         isl_basic_map_copy(ctx, bmap1));
2553         map2 = isl_map_from_basic_map(ctx,
2554                         isl_basic_map_copy(ctx, bmap2));
2555
2556         is_subset = isl_map_is_subset(ctx, map1, map2);
2557
2558         isl_map_free(ctx, map1);
2559         isl_map_free(ctx, map2);
2560
2561         return is_subset;
2562 }
2563
2564 int isl_map_is_empty(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map)
2565 {
2566         int i;
2567         int is_empty;
2568
2569         if (!map)
2570                 return -1;
2571         for (i = 0; i < map->n; ++i) {
2572                 is_empty = isl_basic_map_is_empty(ctx, map->p[i]);
2573                 if (is_empty < 0)
2574                         return -1;
2575                 if (!is_empty)
2576                         return 0;
2577         }
2578         return 1;
2579 }
2580
2581 int isl_set_is_empty(struct isl_ctx *ctx, struct isl_set *set)
2582 {
2583         return isl_map_is_empty(ctx, (struct isl_map *)set);
2584 }
2585
2586 int isl_map_is_subset(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map1,
2587                 struct isl_map *map2)
2588 {
2589         int i;
2590         int is_subset = 0;
2591         struct isl_map *diff;
2592
2593         if (!map1 || !map2)
2594                 return -1;
2595
2596         if (isl_map_is_empty(ctx, map1))
2597                 return 1;
2598
2599         if (isl_map_is_empty(ctx, map2))
2600                 return 0;
2601
2602         diff = isl_map_subtract(ctx, isl_map_copy(ctx, map1),
2603                                      isl_map_copy(ctx, map2));
2604         if (!diff)
2605                 return -1;
2606
2607         is_subset = isl_map_is_empty(ctx, diff);
2608         isl_map_free(ctx, diff);
2609
2610         return is_subset;
2611 }
2612
2613 int isl_map_is_equal(struct isl_ctx *ctx,
2614                 struct isl_map *map1, struct isl_map *map2)
2615 {
2616         int is_subset;
2617
2618         if (!map1 || !map2)
2619                 return -1;
2620         is_subset = isl_map_is_subset(ctx, map1, map2);
2621         if (is_subset != 1)
2622                 return is_subset;
2623         is_subset = isl_map_is_subset(ctx, map2, map1);
2624         return is_subset;
2625 }
2626
2627 int isl_basic_map_is_strict_subset(struct isl_ctx *ctx,
2628                 struct isl_basic_map *bmap1,
2629                 struct isl_basic_map *bmap2)
2630 {
2631         int is_subset;
2632
2633         if (!bmap1 || !bmap2)
2634                 return -1;
2635         is_subset = isl_basic_map_is_subset(ctx, bmap1, bmap2);
2636         if (is_subset != 1)
2637                 return is_subset;
2638         is_subset = isl_basic_map_is_subset(ctx, bmap2, bmap1);
2639         if (is_subset == -1)
2640                 return is_subset;
2641         return !is_subset;
2642 }
2643
2644 static int basic_map_contains(struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_map *bmap,
2645                                          struct isl_vec *vec)
2646 {
2647         int i;
2648         unsigned total;
2649         isl_int s;
2650
2651         total = 1 + bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + bmap->n_div;
2652         if (total != vec->size)
2653                 return -1;
2654
2655         isl_int_init(s);
2656
2657         for (i = 0; i < bmap->n_eq; ++i) {
2658                 isl_seq_inner_product(vec->block.data, bmap->eq[i], total, &s);
2659                 if (!isl_int_is_zero(s)) {
2660                         isl_int_clear(s);
2661                         return 0;
2662                 }
2663         }
2664
2665         for (i = 0; i < bmap->n_ineq; ++i) {
2666                 isl_seq_inner_product(vec->block.data, bmap->ineq[i], total, &s);
2667                 if (isl_int_is_neg(s)) {
2668                         isl_int_clear(s);
2669                         return 0;
2670                 }
2671         }
2672
2673         isl_int_clear(s);
2674
2675         return 1;
2676 }
2677
2678 int isl_basic_map_is_empty(struct isl_ctx *ctx,
2679                 struct isl_basic_map *bmap)
2680 {
2681         struct isl_basic_set *bset = NULL;
2682         struct isl_vec *sample = NULL;
2683         int empty;
2684         unsigned total;
2685
2686         if (!bmap)
2687                 return -1;
2688
2689         if (F_ISSET(bmap, ISL_BASIC_MAP_EMPTY))
2690                 return 1;
2691
2692         total = 1 + bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + bmap->n_div;
2693         if (bmap->sample && bmap->sample->size == total) {
2694                 int contains = basic_map_contains(ctx, bmap, bmap->sample);
2695                 if (contains < 0)
2696                         return -1;
2697                 if (contains)
2698                         return 0;
2699         }
2700         bset = isl_basic_map_underlying_set(ctx,
2701                         isl_basic_map_copy(ctx, bmap));
2702         if (!bset)
2703                 return -1;
2704         sample = isl_basic_set_sample(ctx, bset);
2705         if (!sample)
2706                 return -1;
2707         empty = sample->size == 0;
2708         if (bmap->sample)
2709                 isl_vec_free(ctx, bmap->sample);
2710         bmap->sample = sample;
2711
2712         return empty;
2713 }
2714
2715 struct isl_map *isl_basic_map_union(
2716                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_map *bmap1,
2717                 struct isl_basic_map *bmap2)
2718 {
2719         struct isl_map *map;
2720         if (!bmap1 || !bmap2)
2721                 return NULL;
2722
2723         isl_assert(ctx, bmap1->nparam == bmap2->nparam, goto error);
2724         isl_assert(ctx, bmap1->n_in == bmap2->n_in, goto error);
2725         isl_assert(ctx, bmap1->n_out == bmap2->n_out, goto error);
2726
2727         map = isl_map_alloc(ctx, bmap1->nparam,
2728                                 bmap1->n_in, bmap1->n_out, 2, 0);
2729         if (!map)
2730                 goto error;
2731         map = isl_map_add(ctx, map, bmap1);
2732         map = isl_map_add(ctx, map, bmap2);
2733         return map;
2734 error:
2735         isl_basic_map_free(ctx, bmap1);
2736         isl_basic_map_free(ctx, bmap2);
2737         return NULL;
2738 }
2739
2740 struct isl_set *isl_basic_set_union(
2741                 struct isl_ctx *ctx, struct isl_basic_set *bset1,
2742                 struct isl_basic_set *bset2)
2743 {
2744         return (struct isl_set *)isl_basic_map_union(ctx,
2745                                             (struct isl_basic_map *)bset1,
2746                                             (struct isl_basic_map *)bset2);
2747 }
2748
2749 /* Order divs such that any div only depends on previous divs */
2750 static struct isl_basic_map *order_divs(struct isl_ctx *ctx,
2751                 struct isl_basic_map *bmap)
2752 {
2753         int i;
2754         unsigned off = bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out;
2755
2756         for (i = 0; i < bmap->n_div; ++i) {
2757                 int pos;
2758                 pos = isl_seq_first_non_zero(bmap->div[i]+1+1+off+i,
2759                                                             bmap->n_div-i);
2760                 if (pos == -1)
2761                         continue;
2762                 swap_div(bmap, i, pos);
2763                 --i;
2764         }
2765         return bmap;
2766 }
2767
2768 static int find_div(struct isl_basic_map *dst,
2769                         struct isl_basic_map *src, unsigned div)
2770 {
2771         int i;
2772
2773         unsigned total = src->nparam + src->n_in + src->n_out + src->n_div;
2774
2775         for (i = 0; i < dst->n_div; ++i)
2776                 if (isl_seq_eq(dst->div[i], src->div[div], 1+1+total) &&
2777                     isl_seq_first_non_zero(dst->div[i]+1+1+total,
2778                                                 dst->n_div - src->n_div) == -1)
2779                         return i;
2780         return -1;
2781 }
2782
2783 /* For a div d = floor(f/m), add the constraints
2784  *
2785  *              f - m d >= 0
2786  *              -(f-(n-1)) + m d >= 0
2787  *
2788  * Note that the second constraint is the negation of
2789  *
2790  *              f - m d >= n
2791  */
2792 static int add_div_constraints(struct isl_ctx *ctx,
2793                 struct isl_basic_map *bmap, unsigned div)
2794 {
2795         int i, j;
2796         unsigned div_pos = 1 + bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + div;
2797         unsigned total = bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + bmap->extra;
2798
2799         i = isl_basic_map_alloc_inequality(ctx, bmap);
2800         if (i < 0)
2801                 return -1;
2802         isl_seq_cpy(bmap->ineq[i], bmap->div[div]+1, 1+total);
2803         isl_int_neg(bmap->ineq[i][div_pos], bmap->div[div][0]);
2804
2805         j = isl_basic_map_alloc_inequality(ctx, bmap);
2806         if (j < 0)
2807                 return -1;
2808         isl_seq_neg(bmap->ineq[j], bmap->ineq[i], 1 + total);
2809         isl_int_add(bmap->ineq[j][0], bmap->ineq[j][0], bmap->ineq[j][div_pos]);
2810         isl_int_sub_ui(bmap->ineq[j][0], bmap->ineq[j][0], 1);
2811         return j;
2812 }
2813
2814 struct isl_basic_map *isl_basic_map_align_divs(struct isl_ctx *ctx,
2815                 struct isl_basic_map *dst, struct isl_basic_map *src)
2816 {
2817         int i;
2818         unsigned total = src->nparam + src->n_in + src->n_out + src->n_div;
2819
2820         if (src->n_div == 0)
2821                 return dst;
2822
2823         src = order_divs(ctx, src);
2824         dst = isl_basic_map_extend(ctx, dst, dst->nparam, dst->n_in,
2825                         dst->n_out, src->n_div, 0, 2 * src->n_div);
2826         if (!dst)
2827                 return NULL;
2828         for (i = 0; i < src->n_div; ++i) {
2829                 int j = find_div(dst, src, i);
2830                 if (j < 0) {
2831                         j = isl_basic_map_alloc_div(ctx, dst);
2832                         if (j < 0)
2833                                 goto error;
2834                         isl_seq_cpy(dst->div[j], src->div[i], 1+1+total);
2835                         isl_seq_clr(dst->div[j]+1+1+total,
2836                                                     dst->extra - src->n_div);
2837                         if (add_div_constraints(ctx, dst, j) < 0)
2838                                 goto error;
2839                 }
2840                 if (j != i)
2841                         swap_div(dst, i, j);
2842         }
2843         return dst;
2844 error:
2845         isl_basic_map_free(ctx, dst);
2846         return NULL;
2847 }
2848
2849 static struct isl_map *add_cut_constraint(struct isl_ctx *ctx,
2850                 struct isl_map *dst,
2851                 struct isl_basic_map *src, isl_int *c,
2852                 unsigned len, int oppose)
2853 {
2854         struct isl_basic_map *copy = NULL;
2855         int is_empty;
2856         int k;
2857         unsigned total;
2858
2859         copy = isl_basic_map_copy(ctx, src);
2860         copy = isl_basic_map_cow(ctx, copy);
2861         if (!copy)
2862                 goto error;
2863         copy = isl_basic_map_extend(ctx, copy,
2864                 copy->nparam, copy->n_in, copy->n_out, 0, 0, 1);
2865         k = isl_basic_map_alloc_inequality(ctx, copy);
2866         if (k < 0)
2867                 goto error;
2868         if (oppose)
2869                 isl_seq_neg(copy->ineq[k], c, len);
2870         else
2871                 isl_seq_cpy(copy->ineq[k], c, len);
2872         total = 1 + copy->nparam + copy->n_in + copy->n_out + copy->extra;
2873         isl_seq_clr(copy->ineq[k]+len, total - len);
2874         isl_inequality_negate(ctx, copy, k);
2875         copy = isl_basic_map_simplify(ctx, copy);
2876         copy = isl_basic_map_finalize(ctx, copy);
2877         is_empty = isl_basic_map_is_empty(ctx, copy);
2878         if (is_empty < 0)
2879                 goto error;
2880         if (!is_empty)
2881                 dst = isl_map_add(ctx, dst, copy);
2882         else
2883                 isl_basic_map_free(ctx, copy);
2884         return dst;
2885 error:
2886         isl_basic_map_free(ctx, copy);
2887         isl_map_free(ctx, dst);
2888         return NULL;
2889 }
2890
2891 static struct isl_map *subtract(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map,
2892                 struct isl_basic_map *bmap)
2893 {
2894         int i, j, k;
2895         unsigned flags = 0;
2896         struct isl_map *rest = NULL;
2897         unsigned max;
2898         unsigned total = bmap->nparam + bmap->n_in + bmap->n_out + bmap->n_div;
2899
2900         assert(bmap);
2901
2902         if (!map)
2903                 goto error;
2904
2905         if (F_ISSET(map, ISL_MAP_DISJOINT))
2906                 FL_SET(flags, ISL_MAP_DISJOINT);
2907
2908         max = map->n * (2 * bmap->n_eq + bmap->n_ineq);
2909         rest = isl_map_alloc(ctx, map->nparam, map->n_in, map->n_out,
2910                                 max, flags);
2911         if (!rest)
2912                 goto error;
2913
2914         for (i = 0; i < map->n; ++i) {
2915                 map->p[i] = isl_basic_map_align_divs(ctx, map->p[i], bmap);
2916                 if (!map->p[i])
2917                         goto error;
2918         }
2919
2920         for (j = 0; j < map->n; ++j)
2921                 map->p[j] = isl_basic_map_cow(ctx, map->p[j]);
2922
2923         for (i = 0; i < bmap->n_eq; ++i) {
2924                 for (j = 0; j < map->n; ++j) {
2925                         rest = add_cut_constraint(ctx, rest,
2926                                 map->p[j], bmap->eq[i], 1+total, 0);
2927                         if (!rest)
2928                                 goto error;
2929
2930                         rest = add_cut_constraint(ctx, rest,
2931                                 map->p[j], bmap->eq[i], 1+total, 1);
2932                         if (!rest)
2933                                 goto error;
2934
2935                         map->p[j] = isl_basic_map_extend(ctx, map->p[j],
2936                                 map->p[j]->nparam, map->p[j]->n_in,
2937                                 map->p[j]->n_out, 0, 1, 0);
2938                         if (!map->p[j])
2939                                 goto error;
2940                         k = isl_basic_map_alloc_equality(ctx, map->p[j]);
2941                         if (k < 0)
2942                                 goto error;
2943                         isl_seq_cpy(map->p[j]->eq[k], bmap->eq[i], 1+total);
2944                         isl_seq_clr(map->p[j]->eq[k]+1+total,
2945                                         map->p[j]->extra - bmap->n_div);
2946                 }
2947         }
2948
2949         for (i = 0; i < bmap->n_ineq; ++i) {
2950                 for (j = 0; j < map->n; ++j) {
2951                         rest = add_cut_constraint(ctx, rest,
2952                                 map->p[j], bmap->ineq[i], 1+total, 0);
2953                         if (!rest)
2954                                 goto error;
2955
2956                         map->p[j] = isl_basic_map_extend(ctx, map->p[j],
2957                                 map->p[j]->nparam, map->p[j]->n_in,
2958                                 map->p[j]->n_out, 0, 0, 1);
2959                         if (!map->p[j])
2960                                 goto error;
2961                         k = isl_basic_map_alloc_inequality(ctx, map->p[j]);
2962                         if (k < 0)
2963                                 goto error;
2964                         isl_seq_cpy(map->p[j]->ineq[k], bmap->ineq[i], 1+total);
2965                         isl_seq_clr(map->p[j]->ineq[k]+1+total,
2966                                         map->p[j]->extra - bmap->n_div);
2967                 }
2968         }
2969
2970         isl_map_free(ctx, map);
2971         return rest;
2972 error:
2973         isl_map_free(ctx, map);
2974         isl_map_free(ctx, rest);
2975         return NULL;
2976 }
2977
2978 struct isl_map *isl_map_subtract(struct isl_ctx *ctx, struct isl_map *map1,
2979                 struct isl_map *map2)
2980 {
2981         int i;
2982         if (!map1 || !map2)
2983                 goto error;
2984
2985         isl_assert(ctx, map1->nparam == map2->nparam, goto error);
2986         isl_assert(ctx, map1->n_in == map2->n_in, goto error);
2987         isl_assert(ctx, map1->n_out == map2->n_out, goto error);
2988
2989         if (isl_map_is_empty(ctx, map2)) {
2990                 isl_map_free(ctx, map2);
2991                 return map1;
2992         }
2993
2994         map1 = isl_map_compute_divs(ctx, map1);
2995         map2 = isl_map_compute_divs(ctx, map2);
2996         if (!map1 || !map2)
2997                 goto error;
2998
2999         for (i = 0; map1 && i < map2->n; ++i)
3000                 map1 = subtract(ctx, map1, map2->p[i]);
3001
3002         isl_map_free(ctx, map2);
3003         return map1;
3004 error:
3005         isl_map_free(ctx, map1);
3006         isl_map_free(ctx, map2);
3007         return NULL;
3008 }
3009
3010 struct isl_set *isl_set_subtract(struct isl_ctx *ctx, struct isl_set *set1,
3011                 struct isl_set *set2)
3012 {
3013         return (struct isl_set *)
3014                 isl_map_subtract(ctx,
3015                         (struct isl_map *)set1, (struct isl_map *)set2);
3016 }
3017
3018 struct isl_set *isl_set_apply(struct isl_ctx *ctx, struct isl_set *set,
3019                 struct isl_map *map)
3020 {
3021         isl_assert(ctx, set->dim == map->n_in, goto error);
3022         map = isl_map_intersect_domain(ctx, map, set);
3023         set = isl_map_range(ctx, map);
3024         return set;
3025 error:
3026         isl_set_free(ctx, set);
3027         isl_map_free(ctx, map);
3028         return NULL;
3029 }