add isl_pw_multi_aff_from_multi_aff
[platform/upstream/isl.git] / isl_aff.c
index c1f5557..ae72c2e 100644 (file)
--- a/isl_aff.c
+++ b/isl_aff.c
@@ -1,12 +1,14 @@
 /*
  * Copyright 2011      INRIA Saclay
  * Copyright 2011      Sven Verdoolaege
+ * Copyright 2012      Ecole Normale Superieure
  *
  * Use of this software is governed by the GNU LGPLv2.1 license
  *
  * Written by Sven Verdoolaege, INRIA Saclay - Ile-de-France,
  * Parc Club Orsay Universite, ZAC des vignes, 4 rue Jacques Monod,
  * 91893 Orsay, France
+ * and Ecole Normale Superieure, 45 rue d’Ulm, 75230 Paris, France
  */
 
 #include <isl_ctx_private.h>
@@ -280,6 +282,34 @@ error:
        return NULL;
 }
 
+__isl_give isl_aff *isl_aff_align_params(__isl_take isl_aff *aff,
+       __isl_take isl_space *model)
+{
+       if (!aff || !model)
+               goto error;
+
+       if (!isl_space_match(aff->ls->dim, isl_dim_param,
+                            model, isl_dim_param)) {
+               isl_reordering *exp;
+
+               model = isl_space_drop_dims(model, isl_dim_in,
+                                       0, isl_space_dim(model, isl_dim_in));
+               model = isl_space_drop_dims(model, isl_dim_out,
+                                       0, isl_space_dim(model, isl_dim_out));
+               exp = isl_parameter_alignment_reordering(aff->ls->dim, model);
+               exp = isl_reordering_extend_space(exp,
+                                       isl_aff_get_domain_space(aff));
+               aff = isl_aff_realign_domain(aff, exp);
+       }
+
+       isl_space_free(model);
+       return aff;
+error:
+       isl_space_free(model);
+       isl_aff_free(aff);
+       return NULL;
+}
+
 int isl_aff_plain_is_zero(__isl_keep isl_aff *aff)
 {
        if (!aff)
@@ -544,6 +574,41 @@ __isl_give isl_aff *isl_aff_neg(__isl_take isl_aff *aff)
        return aff;
 }
 
+/* Remove divs from the local space that do not appear in the affine
+ * expression.
+ * We currently only remove divs at the end.
+ * Some intermediate divs may also not appear directly in the affine
+ * expression, but we would also need to check that no other divs are
+ * defined in terms of them.
+ */
+__isl_give isl_aff *isl_aff_remove_unused_divs( __isl_take isl_aff *aff)
+{
+       int pos;
+       int off;
+       int n;
+
+       if (!aff)
+               return NULL;
+
+       n = isl_local_space_dim(aff->ls, isl_dim_div);
+       off = isl_local_space_offset(aff->ls, isl_dim_div);
+
+       pos = isl_seq_last_non_zero(aff->v->el + 1 + off, n) + 1;
+       if (pos == n)
+               return aff;
+
+       aff = isl_aff_cow(aff);
+       if (!aff)
+               return NULL;
+
+       aff->ls = isl_local_space_drop_dims(aff->ls, isl_dim_div, pos, n - pos);
+       aff->v = isl_vec_drop_els(aff->v, 1 + off + pos, n - pos);
+       if (!aff->ls || !aff->v)
+               return isl_aff_free(aff);
+
+       return aff;
+}
+
 __isl_give isl_aff *isl_aff_normalize(__isl_take isl_aff *aff)
 {
        if (!aff)
@@ -551,6 +616,7 @@ __isl_give isl_aff *isl_aff_normalize(__isl_take isl_aff *aff)
        aff->v = isl_vec_normalize(aff->v);
        if (!aff->v)
                return isl_aff_free(aff);
+       aff = isl_aff_remove_unused_divs(aff);
        return aff;
 }
 
@@ -936,6 +1002,7 @@ static __isl_give isl_aff *isl_aff_substitute_equalities_lifted(
        }
 
        isl_basic_set_free(eq);
+       aff = isl_aff_normalize(aff);
        return aff;
 error:
        isl_basic_set_free(eq);
@@ -997,16 +1064,27 @@ error:
        return NULL;
 }
 
+__isl_give isl_aff *isl_aff_gist_params(__isl_take isl_aff *aff,
+       __isl_take isl_set *context)
+{
+       isl_set *dom_context = isl_set_universe(isl_aff_get_domain_space(aff));
+       dom_context = isl_set_intersect_params(dom_context, context);
+       return isl_aff_gist(aff, dom_context);
+}
+
 /* Return a basic set containing those elements in the space
  * of aff where it is non-negative.
  */
 __isl_give isl_basic_set *isl_aff_nonneg_basic_set(__isl_take isl_aff *aff)
 {
        isl_constraint *ineq;
+       isl_basic_set *bset;
 
        ineq = isl_inequality_from_aff(aff);
 
-       return isl_basic_set_from_constraint(ineq);
+       bset = isl_basic_set_from_constraint(ineq);
+       bset = isl_basic_set_simplify(bset);
+       return bset;
 }
 
 /* Return a basic set containing those elements in the space
@@ -1015,10 +1093,13 @@ __isl_give isl_basic_set *isl_aff_nonneg_basic_set(__isl_take isl_aff *aff)
 __isl_give isl_basic_set *isl_aff_zero_basic_set(__isl_take isl_aff *aff)
 {
        isl_constraint *ineq;
+       isl_basic_set *bset;
 
        ineq = isl_equality_from_aff(aff);
 
-       return isl_basic_set_from_constraint(ineq);
+       bset = isl_basic_set_from_constraint(ineq);
+       bset = isl_basic_set_simplify(bset);
+       return bset;
 }
 
 /* Return a basic set containing those elements in the shared space
@@ -1136,6 +1217,30 @@ __isl_give isl_aff *isl_aff_drop_dims(__isl_take isl_aff *aff,
        return aff;
 }
 
+/* Project the domain of the affine expression onto its parameter space.
+ * The affine expression may not involve any of the domain dimensions.
+ */
+__isl_give isl_aff *isl_aff_project_domain_on_params(__isl_take isl_aff *aff)
+{
+       isl_space *space;
+       unsigned n;
+       int involves;
+
+       n = isl_aff_dim(aff, isl_dim_in);
+       involves = isl_aff_involves_dims(aff, isl_dim_in, 0, n);
+       if (involves < 0)
+               return isl_aff_free(aff);
+       if (involves)
+               isl_die(isl_aff_get_ctx(aff), isl_error_invalid,
+                   "affine expression involves some of the domain dimensions",
+                   return isl_aff_free(aff));
+       aff = isl_aff_drop_dims(aff, isl_dim_in, 0, n);
+       space = isl_aff_get_domain_space(aff);
+       space = isl_space_params(space);
+       aff = isl_aff_reset_domain_space(aff, space);
+       return aff;
+}
+
 __isl_give isl_aff *isl_aff_insert_dims(__isl_take isl_aff *aff,
        enum isl_dim_type type, unsigned first, unsigned n)
 {
@@ -1464,9 +1569,11 @@ __isl_give isl_set *isl_pw_aff_nonneg_set(__isl_take isl_pw_aff *pwaff)
 }
 
 /* Return a set containing those elements in the domain
- * of pwaff where it is zero.
+ * of pwaff where it is zero (if complement is 0) or not zero
+ * (if complement is 1).
  */
-__isl_give isl_set *isl_pw_aff_zero_set(__isl_take isl_pw_aff *pwaff)
+static __isl_give isl_set *pw_aff_zero_set(__isl_take isl_pw_aff *pwaff,
+       int complement)
 {
        int i;
        isl_set *set;
@@ -1478,11 +1585,15 @@ __isl_give isl_set *isl_pw_aff_zero_set(__isl_take isl_pw_aff *pwaff)
 
        for (i = 0; i < pwaff->n; ++i) {
                isl_basic_set *bset;
-               isl_set *set_i;
+               isl_set *set_i, *zero;
 
                bset = isl_aff_zero_basic_set(isl_aff_copy(pwaff->p[i].aff));
-               set_i = isl_set_from_basic_set(bset);
-               set_i = isl_set_intersect(set_i, isl_set_copy(pwaff->p[i].set));
+               zero = isl_set_from_basic_set(bset);
+               set_i = isl_set_copy(pwaff->p[i].set);
+               if (complement)
+                       set_i = isl_set_subtract(set_i, zero);
+               else
+                       set_i = isl_set_intersect(set_i, zero);
                set = isl_set_union_disjoint(set, set_i);
        }
 
@@ -1492,11 +1603,19 @@ __isl_give isl_set *isl_pw_aff_zero_set(__isl_take isl_pw_aff *pwaff)
 }
 
 /* Return a set containing those elements in the domain
+ * of pwaff where it is zero.
+ */
+__isl_give isl_set *isl_pw_aff_zero_set(__isl_take isl_pw_aff *pwaff)
+{
+       return pw_aff_zero_set(pwaff, 0);
+}
+
+/* Return a set containing those elements in the domain
  * of pwaff where it is not zero.
  */
 __isl_give isl_set *isl_pw_aff_non_zero_set(__isl_take isl_pw_aff *pwaff)
 {
-       return isl_set_complement(isl_pw_aff_zero_set(pwaff));
+       return pw_aff_zero_set(pwaff, 1);
 }
 
 /* Return a set containing those elements in the shared domain
@@ -1760,20 +1879,34 @@ __isl_give isl_pw_aff *isl_pw_aff_ceil(__isl_take isl_pw_aff *pwaff)
        return pwaff;
 }
 
+/* Assuming that "cond1" and "cond2" are disjoint,
+ * return an affine expression that is equal to pwaff1 on cond1
+ * and to pwaff2 on cond2.
+ */
+static __isl_give isl_pw_aff *isl_pw_aff_select(
+       __isl_take isl_set *cond1, __isl_take isl_pw_aff *pwaff1,
+       __isl_take isl_set *cond2, __isl_take isl_pw_aff *pwaff2)
+{
+       pwaff1 = isl_pw_aff_intersect_domain(pwaff1, cond1);
+       pwaff2 = isl_pw_aff_intersect_domain(pwaff2, cond2);
+
+       return isl_pw_aff_add_disjoint(pwaff1, pwaff2);
+}
+
 /* Return an affine expression that is equal to pwaff_true for elements
- * in "cond" and to pwaff_false for elements not in "cond".
+ * where "cond" is non-zero and to pwaff_false for elements where "cond"
+ * is zero.
  * That is, return cond ? pwaff_true : pwaff_false;
  */
-__isl_give isl_pw_aff *isl_pw_aff_cond(__isl_take isl_set *cond,
+__isl_give isl_pw_aff *isl_pw_aff_cond(__isl_take isl_pw_aff *cond,
        __isl_take isl_pw_aff *pwaff_true, __isl_take isl_pw_aff *pwaff_false)
 {
-       isl_set *comp;
+       isl_set *cond_true, *cond_false;
 
-       comp = isl_set_complement(isl_set_copy(cond));
-       pwaff_true = isl_pw_aff_intersect_domain(pwaff_true, cond);
-       pwaff_false = isl_pw_aff_intersect_domain(pwaff_false, comp);
-
-       return isl_pw_aff_add_disjoint(pwaff_true, pwaff_false);
+       cond_true = isl_pw_aff_non_zero_set(isl_pw_aff_copy(cond));
+       cond_false = isl_pw_aff_zero_set(cond);
+       return isl_pw_aff_select(cond_true, pwaff_true,
+                                cond_false, pwaff_false);
 }
 
 int isl_aff_is_cst(__isl_keep isl_aff *aff)
@@ -1862,10 +1995,14 @@ static __isl_give isl_pw_aff *pw_aff_min(__isl_take isl_pw_aff *pwaff1,
        __isl_take isl_pw_aff *pwaff2)
 {
        isl_set *le;
+       isl_set *dom;
 
+       dom = isl_set_intersect(isl_pw_aff_domain(isl_pw_aff_copy(pwaff1)),
+                               isl_pw_aff_domain(isl_pw_aff_copy(pwaff2)));
        le = isl_pw_aff_le_set(isl_pw_aff_copy(pwaff1),
                                isl_pw_aff_copy(pwaff2));
-       return isl_pw_aff_cond(le, pwaff1, pwaff2);
+       dom = isl_set_subtract(dom, isl_set_copy(le));
+       return isl_pw_aff_select(le, pwaff1, dom, pwaff2);
 }
 
 __isl_give isl_pw_aff *isl_pw_aff_min(__isl_take isl_pw_aff *pwaff1,
@@ -1877,11 +2014,15 @@ __isl_give isl_pw_aff *isl_pw_aff_min(__isl_take isl_pw_aff *pwaff1,
 static __isl_give isl_pw_aff *pw_aff_max(__isl_take isl_pw_aff *pwaff1,
        __isl_take isl_pw_aff *pwaff2)
 {
-       isl_set *le;
+       isl_set *ge;
+       isl_set *dom;
 
-       le = isl_pw_aff_ge_set(isl_pw_aff_copy(pwaff1),
+       dom = isl_set_intersect(isl_pw_aff_domain(isl_pw_aff_copy(pwaff1)),
+                               isl_pw_aff_domain(isl_pw_aff_copy(pwaff2)));
+       ge = isl_pw_aff_ge_set(isl_pw_aff_copy(pwaff1),
                                isl_pw_aff_copy(pwaff2));
-       return isl_pw_aff_cond(le, pwaff1, pwaff2);
+       dom = isl_set_subtract(dom, isl_set_copy(ge));
+       return isl_pw_aff_select(ge, pwaff1, dom, pwaff2);
 }
 
 __isl_give isl_pw_aff *isl_pw_aff_max(__isl_take isl_pw_aff *pwaff1,
@@ -1939,6 +2080,50 @@ __isl_give isl_pw_aff *isl_pw_aff_list_max(__isl_take isl_pw_aff_list *list)
 
 #include <isl_multi_templ.c>
 
+/* Construct an isl_multi_aff in the given space with value zero in
+ * each of the output dimensions.
+ */
+__isl_give isl_multi_aff *isl_multi_aff_zero(__isl_take isl_space *space)
+{
+       int n;
+       isl_multi_aff *ma;
+
+       if (!space)
+               return NULL;
+
+       n = isl_space_dim(space , isl_dim_out);
+       ma = isl_multi_aff_alloc(isl_space_copy(space));
+
+       if (!n)
+               isl_space_free(space);
+       else {
+               int i;
+               isl_local_space *ls;
+               isl_aff *aff;
+
+               space = isl_space_domain(space);
+               ls = isl_local_space_from_space(space);
+               aff = isl_aff_zero_on_domain(ls);
+
+               for (i = 0; i < n; ++i)
+                       ma = isl_multi_aff_set_aff(ma, i, isl_aff_copy(aff));
+
+               isl_aff_free(aff);
+       }
+
+       return ma;
+}
+
+/* Create an isl_pw_multi_aff with the given isl_multi_aff on a universe
+ * domain.
+ */
+__isl_give isl_pw_multi_aff *isl_pw_multi_aff_from_multi_aff(
+       __isl_take isl_multi_aff *ma)
+{
+       isl_set *dom = isl_set_universe(isl_multi_aff_get_domain_space(ma));
+       return isl_pw_multi_aff_alloc(dom, ma);
+}
+
 __isl_give isl_multi_aff *isl_multi_aff_add(__isl_take isl_multi_aff *maff1,
        __isl_take isl_multi_aff *maff2)
 {
@@ -2086,6 +2271,16 @@ __isl_give isl_multi_aff *isl_multi_aff_drop_dims(__isl_take isl_multi_aff *maff
        maff->space = isl_space_drop_dims(maff->space, type, first, n);
        if (!maff->space)
                return isl_multi_aff_free(maff);
+
+       if (type == isl_dim_out) {
+               for (i = 0; i < n; ++i)
+                       isl_aff_free(maff->p[first + i]);
+               for (i = first; i + n < maff->n; ++i)
+                       maff->p[i] = maff->p[i + n];
+               maff->n -= n;
+               return maff;
+       }
+
        for (i = 0; i < maff->n; ++i) {
                maff->p[i] = isl_aff_drop_dims(maff->p[i], type, first, n);
                if (!maff->p[i])
@@ -2182,22 +2377,145 @@ __isl_give isl_set *isl_set_from_pw_multi_aff(__isl_take isl_pw_multi_aff *pma)
        return isl_map_from_pw_multi_aff(pma);
 }
 
+/* Given a basic map with a single output dimension that is defined
+ * in terms of the parameters and input dimensions using an equality,
+ * extract an isl_aff that expresses the output dimension in terms
+ * of the parameters and input dimensions.
+ *
+ * Since some applications expect the result of isl_pw_multi_aff_from_map
+ * to only contain integer affine expressions, we compute the floor
+ * of the expression before returning.
+ *
+ * This function shares some similarities with
+ * isl_basic_map_has_defining_equality and isl_constraint_get_bound.
+ */
+static __isl_give isl_aff *extract_isl_aff_from_basic_map(
+       __isl_take isl_basic_map *bmap)
+{
+       int i;
+       unsigned offset;
+       unsigned total;
+       isl_local_space *ls;
+       isl_aff *aff;
+
+       if (!bmap)
+               return NULL;
+       if (isl_basic_map_dim(bmap, isl_dim_out) != 1)
+               isl_die(isl_basic_map_get_ctx(bmap), isl_error_invalid,
+                       "basic map should have a single output dimension",
+                       goto error);
+       offset = isl_basic_map_offset(bmap, isl_dim_out);
+       total = isl_basic_map_total_dim(bmap);
+       for (i = 0; i < bmap->n_eq; ++i) {
+               if (isl_int_is_zero(bmap->eq[i][offset]))
+                       continue;
+               if (isl_seq_first_non_zero(bmap->eq[i] + offset + 1,
+                                          1 + total - (offset + 1)) != -1)
+                       continue;
+               break;
+       }
+       if (i >= bmap->n_eq)
+               isl_die(isl_basic_map_get_ctx(bmap), isl_error_invalid,
+                       "unable to find suitable equality", goto error);
+       ls = isl_basic_map_get_local_space(bmap);
+       aff = isl_aff_alloc(isl_local_space_domain(ls));
+       if (!aff)
+               goto error;
+       if (isl_int_is_neg(bmap->eq[i][offset]))
+               isl_seq_cpy(aff->v->el + 1, bmap->eq[i], offset);
+       else
+               isl_seq_neg(aff->v->el + 1, bmap->eq[i], offset);
+       isl_seq_clr(aff->v->el + 1 + offset, aff->v->size - (1 + offset));
+       isl_int_abs(aff->v->el[0], bmap->eq[i][offset]);
+       isl_basic_map_free(bmap);
+
+       aff = isl_aff_remove_unused_divs(aff);
+       aff = isl_aff_floor(aff);
+       return aff;
+error:
+       isl_basic_map_free(bmap);
+       return NULL;
+}
+
+/* Given a basic map where each output dimension is defined
+ * in terms of the parameters and input dimensions using an equality,
+ * extract an isl_multi_aff that expresses the output dimensions in terms
+ * of the parameters and input dimensions.
+ */
+static __isl_give isl_multi_aff *extract_isl_multi_aff_from_basic_map(
+       __isl_take isl_basic_map *bmap)
+{
+       int i;
+       unsigned n_out;
+       isl_multi_aff *ma;
+
+       if (!bmap)
+               return NULL;
+
+       ma = isl_multi_aff_alloc(isl_basic_map_get_space(bmap));
+       n_out = isl_basic_map_dim(bmap, isl_dim_out);
+
+       for (i = 0; i < n_out; ++i) {
+               isl_basic_map *bmap_i;
+               isl_aff *aff;
+
+               bmap_i = isl_basic_map_copy(bmap);
+               bmap_i = isl_basic_map_project_out(bmap_i, isl_dim_out,
+                                                       i + 1, n_out - (1 + i));
+               bmap_i = isl_basic_map_project_out(bmap_i, isl_dim_out, 0, i);
+               aff = extract_isl_aff_from_basic_map(bmap_i);
+               ma = isl_multi_aff_set_aff(ma, i, aff);
+       }
+
+       isl_basic_map_free(bmap);
+
+       return ma;
+}
+
+/* Create an isl_pw_multi_aff that is equivalent to
+ * isl_map_intersect_domain(isl_map_from_basic_map(bmap), domain).
+ * The given basic map is such that each output dimension is defined
+ * in terms of the parameters and input dimensions using an equality.
+ */
+static __isl_give isl_pw_multi_aff *plain_pw_multi_aff_from_map(
+       __isl_take isl_set *domain, __isl_take isl_basic_map *bmap)
+{
+       isl_multi_aff *ma;
+
+       ma = extract_isl_multi_aff_from_basic_map(bmap);
+       return isl_pw_multi_aff_alloc(domain, ma);
+}
+
 /* Try and create an isl_pw_multi_aff that is equivalent to the given isl_map.
  * This obivously only works if the input "map" is single-valued.
  * If so, we compute the lexicographic minimum of the image in the form
  * of an isl_pw_multi_aff.  Since the image is unique, it is equal
  * to its lexicographic minimum.
  * If the input is not single-valued, we produce an error.
+ *
+ * As a special case, we first check if all output dimensions are uniquely
+ * defined in terms of the parameters and input dimensions over the entire
+ * domain.  If so, we extract the desired isl_pw_multi_aff directly
+ * from the affine hull of "map" and its domain.
  */
 __isl_give isl_pw_multi_aff *isl_pw_multi_aff_from_map(__isl_take isl_map *map)
 {
        int i;
        int sv;
        isl_pw_multi_aff *pma;
+       isl_basic_map *hull;
 
        if (!map)
                return NULL;
 
+       hull = isl_map_affine_hull(isl_map_copy(map));
+       sv = isl_basic_map_plain_is_single_valued(hull);
+       if (sv >= 0 && sv)
+               return plain_pw_multi_aff_from_map(isl_map_domain(map), hull);
+       isl_basic_map_free(hull);
+       if (sv < 0)
+               goto error;
+
        sv = isl_map_is_single_valued(map);
        if (sv < 0)
                goto error;
@@ -2230,6 +2548,24 @@ __isl_give isl_pw_multi_aff *isl_pw_multi_aff_from_set(__isl_take isl_set *set)
        return isl_pw_multi_aff_from_map(set);
 }
 
+/* Return the piecewise affine expression "set ? 1 : 0".
+ */
+__isl_give isl_pw_aff *isl_set_indicator_function(__isl_take isl_set *set)
+{
+       isl_pw_aff *pa;
+       isl_space *space = isl_set_get_space(set);
+       isl_local_space *ls = isl_local_space_from_space(space);
+       isl_aff *zero = isl_aff_zero_on_domain(isl_local_space_copy(ls));
+       isl_aff *one = isl_aff_zero_on_domain(ls);
+
+       one = isl_aff_add_constant_si(one, 1);
+       pa = isl_pw_aff_alloc(isl_set_copy(set), one);
+       set = isl_set_complement(set);
+       pa = isl_pw_aff_add_disjoint(pa, isl_pw_aff_alloc(set, zero));
+
+       return pa;
+}
+
 /* Plug in "subs" for dimension "type", "pos" of "aff".
  *
  * Let i be the dimension to replace and let "subs" be of the form
@@ -2508,3 +2844,37 @@ error:
                isl_local_space_free(*ls);
        return isl_multi_aff_free(maff);
 }
+
+
+/* Extract an isl_pw_aff corresponding to output dimension "pos" of "pma".
+ */
+__isl_give isl_pw_aff *isl_pw_multi_aff_get_pw_aff(
+       __isl_keep isl_pw_multi_aff *pma, int pos)
+{
+       int i;
+       int n_out;
+       isl_space *space;
+       isl_pw_aff *pa;
+
+       if (!pma)
+               return NULL;
+
+       n_out = isl_pw_multi_aff_dim(pma, isl_dim_out);
+       if (pos < 0 || pos >= n_out)
+               isl_die(isl_pw_multi_aff_get_ctx(pma), isl_error_invalid,
+                       "index out of bounds", return NULL);
+
+       space = isl_pw_multi_aff_get_space(pma);
+       space = isl_space_drop_dims(space, isl_dim_out,
+                                   pos + 1, n_out - pos - 1);
+       space = isl_space_drop_dims(space, isl_dim_out, 0, pos);
+
+       pa = isl_pw_aff_alloc_size(space, pma->n);
+       for (i = 0; i < pma->n; ++i) {
+               isl_aff *aff;
+               aff = isl_multi_aff_get_aff(pma->p[i].maff, pos);
+               pa = isl_pw_aff_add_piece(pa, isl_set_copy(pma->p[i].set), aff);
+       }
+
+       return pa;
+}