add isl_aff_mod_val
[platform/upstream/isl.git] / isl_mat.c
index 5cc2526..129cdc7 100644 (file)
--- a/isl_mat.c
+++ b/isl_mat.c
@@ -1,7 +1,24 @@
-#include "isl_dim.h"
-#include "isl_seq.h"
-#include "isl_mat.h"
-#include "isl_map_private.h"
+/*
+ * Copyright 2008-2009 Katholieke Universiteit Leuven
+ *
+ * Use of this software is governed by the MIT license
+ *
+ * Written by Sven Verdoolaege, K.U.Leuven, Departement
+ * Computerwetenschappen, Celestijnenlaan 200A, B-3001 Leuven, Belgium
+ */
+
+#include <isl_ctx_private.h>
+#include <isl_map_private.h>
+#include <isl/space.h>
+#include <isl/seq.h>
+#include <isl_mat_private.h>
+#include <isl_space_private.h>
+#include <isl_val_private.h>
+
+isl_ctx *isl_mat_get_ctx(__isl_keep isl_mat *mat)
+{
+       return mat ? mat->ctx : NULL;
+}
 
 struct isl_mat *isl_mat_alloc(struct isl_ctx *ctx,
        unsigned n_row, unsigned n_col)
@@ -44,6 +61,7 @@ struct isl_mat *isl_mat_extend(struct isl_mat *mat,
 {
        int i;
        isl_int *old;
+       isl_int **row;
 
        if (!mat)
                return NULL;
@@ -72,14 +90,14 @@ struct isl_mat *isl_mat_extend(struct isl_mat *mat,
        if (!mat)
                goto error;
 
-       assert(mat->ref == 1);
        old = mat->block.data;
        mat->block = isl_blk_extend(mat->ctx, mat->block, n_row * mat->max_col);
        if (isl_blk_is_error(mat->block))
                goto error;
-       mat->row = isl_realloc_array(mat->ctx, mat->row, isl_int *, n_row);
-       if (!mat->row)
+       row = isl_realloc_array(mat->ctx, mat->row, isl_int *, n_row);
+       if (!row)
                goto error;
+       mat->row = row;
 
        for (i = 0; i < mat->n_row; ++i)
                mat->row[i] = mat->block.data + (mat->row[i] - old);
@@ -95,7 +113,7 @@ error:
        return NULL;
 }
 
-struct isl_mat *isl_mat_sub_alloc(struct isl_ctx *ctx, isl_int **row,
+__isl_give isl_mat *isl_mat_sub_alloc6(isl_ctx *ctx, isl_int **row,
        unsigned first_row, unsigned n_row, unsigned first_col, unsigned n_col)
 {
        int i;
@@ -122,6 +140,15 @@ error:
        return NULL;
 }
 
+__isl_give isl_mat *isl_mat_sub_alloc(__isl_keep isl_mat *mat,
+       unsigned first_row, unsigned n_row, unsigned first_col, unsigned n_col)
+{
+       if (!mat)
+               return NULL;
+       return isl_mat_sub_alloc6(mat->ctx, mat->row, first_row, n_row,
+                                 first_col, n_col);
+}
+
 void isl_mat_sub_copy(struct isl_ctx *ctx, isl_int **dst, isl_int **src,
        unsigned n_row, unsigned dst_col, unsigned src_col, unsigned n_col)
 {
@@ -178,22 +205,123 @@ struct isl_mat *isl_mat_cow(struct isl_mat *mat)
        return mat2;
 }
 
-void isl_mat_free(struct isl_mat *mat)
+void *isl_mat_free(struct isl_mat *mat)
 {
        if (!mat)
-               return;
+               return NULL;
 
        if (--mat->ref > 0)
-               return;
+               return NULL;
 
        if (!ISL_F_ISSET(mat, ISL_MAT_BORROWED))
                isl_blk_free(mat->ctx, mat->block);
        isl_ctx_deref(mat->ctx);
        free(mat->row);
        free(mat);
+
+       return NULL;
+}
+
+int isl_mat_rows(__isl_keep isl_mat *mat)
+{
+       return mat ? mat->n_row : -1;
 }
 
-struct isl_mat *isl_mat_identity(struct isl_ctx *ctx, unsigned n_row)
+int isl_mat_cols(__isl_keep isl_mat *mat)
+{
+       return mat ? mat->n_col : -1;
+}
+
+int isl_mat_get_element(__isl_keep isl_mat *mat, int row, int col, isl_int *v)
+{
+       if (!mat)
+               return -1;
+       if (row < 0 || row >= mat->n_row)
+               isl_die(mat->ctx, isl_error_invalid, "row out of range",
+                       return -1);
+       if (col < 0 || col >= mat->n_col)
+               isl_die(mat->ctx, isl_error_invalid, "column out of range",
+                       return -1);
+       isl_int_set(*v, mat->row[row][col]);
+       return 0;
+}
+
+/* Extract the element at row "row", oolumn "col" of "mat".
+ */
+__isl_give isl_val *isl_mat_get_element_val(__isl_keep isl_mat *mat,
+       int row, int col)
+{
+       isl_ctx *ctx;
+
+       if (!mat)
+               return NULL;
+       ctx = isl_mat_get_ctx(mat);
+       if (row < 0 || row >= mat->n_row)
+               isl_die(ctx, isl_error_invalid, "row out of range",
+                       return NULL);
+       if (col < 0 || col >= mat->n_col)
+               isl_die(ctx, isl_error_invalid, "column out of range",
+                       return NULL);
+       return isl_val_int_from_isl_int(ctx, mat->row[row][col]);
+}
+
+__isl_give isl_mat *isl_mat_set_element(__isl_take isl_mat *mat,
+       int row, int col, isl_int v)
+{
+       mat = isl_mat_cow(mat);
+       if (!mat)
+               return NULL;
+       if (row < 0 || row >= mat->n_row)
+               isl_die(mat->ctx, isl_error_invalid, "row out of range",
+                       goto error);
+       if (col < 0 || col >= mat->n_col)
+               isl_die(mat->ctx, isl_error_invalid, "column out of range",
+                       goto error);
+       isl_int_set(mat->row[row][col], v);
+       return mat;
+error:
+       isl_mat_free(mat);
+       return NULL;
+}
+
+__isl_give isl_mat *isl_mat_set_element_si(__isl_take isl_mat *mat,
+       int row, int col, int v)
+{
+       mat = isl_mat_cow(mat);
+       if (!mat)
+               return NULL;
+       if (row < 0 || row >= mat->n_row)
+               isl_die(mat->ctx, isl_error_invalid, "row out of range",
+                       goto error);
+       if (col < 0 || col >= mat->n_col)
+               isl_die(mat->ctx, isl_error_invalid, "column out of range",
+                       goto error);
+       isl_int_set_si(mat->row[row][col], v);
+       return mat;
+error:
+       isl_mat_free(mat);
+       return NULL;
+}
+
+/* Replace the element at row "row", column "col" of "mat" by "v".
+ */
+__isl_give isl_mat *isl_mat_set_element_val(__isl_take isl_mat *mat,
+       int row, int col, __isl_take isl_val *v)
+{
+       if (!v)
+               return isl_mat_free(mat);
+       if (!isl_val_is_int(v))
+               isl_die(isl_val_get_ctx(v), isl_error_invalid,
+                       "expecting integer value", goto error);
+       mat = isl_mat_set_element(mat, row, col, v->n);
+       isl_val_free(v);
+       return mat;
+error:
+       isl_val_free(v);
+       return isl_mat_free(mat);
+}
+
+__isl_give isl_mat *isl_mat_diag(isl_ctx *ctx, unsigned n_row, isl_int d)
 {
        int i;
        struct isl_mat *mat;
@@ -203,13 +331,20 @@ struct isl_mat *isl_mat_identity(struct isl_ctx *ctx, unsigned n_row)
                return NULL;
        for (i = 0; i < n_row; ++i) {
                isl_seq_clr(mat->row[i], i);
-               isl_int_set_si(mat->row[i][i], 1);
+               isl_int_set(mat->row[i][i], d);
                isl_seq_clr(mat->row[i]+i+1, n_row-(i+1));
        }
 
        return mat;
 }
 
+__isl_give isl_mat *isl_mat_identity(isl_ctx *ctx, unsigned n_row)
+{
+       if (!ctx)
+               return NULL;
+       return isl_mat_diag(ctx, n_row, ctx->one);
+}
+
 struct isl_vec *isl_mat_vec_product(struct isl_mat *mat, struct isl_vec *vec)
 {
        int i;
@@ -218,7 +353,7 @@ struct isl_vec *isl_mat_vec_product(struct isl_mat *mat, struct isl_vec *vec)
        if (!mat || !vec)
                goto error;
 
-       isl_assert(ctx, mat->n_col == vec->size, goto error);
+       isl_assert(mat->ctx, mat->n_col == vec->size, goto error);
 
        prod = isl_vec_alloc(mat->ctx, mat->n_row);
        if (!prod)
@@ -236,6 +371,35 @@ error:
        return NULL;
 }
 
+__isl_give isl_vec *isl_mat_vec_inverse_product(__isl_take isl_mat *mat,
+       __isl_take isl_vec *vec)
+{
+       struct isl_mat *vec_mat;
+       int i;
+
+       if (!mat || !vec)
+               goto error;
+       vec_mat = isl_mat_alloc(vec->ctx, vec->size, 1);
+       if (!vec_mat)
+               goto error;
+       for (i = 0; i < vec->size; ++i)
+               isl_int_set(vec_mat->row[i][0], vec->el[i]);
+       vec_mat = isl_mat_inverse_product(mat, vec_mat);
+       isl_vec_free(vec);
+       if (!vec_mat)
+               return NULL;
+       vec = isl_vec_alloc(vec_mat->ctx, vec_mat->n_row);
+       if (vec)
+               for (i = 0; i < vec->size; ++i)
+                       isl_int_set(vec->el[i], vec_mat->row[i][0]);
+       isl_mat_free(vec_mat);
+       return vec;
+error:
+       isl_mat_free(mat);
+       isl_vec_free(vec);
+       return NULL;
+}
+
 struct isl_vec *isl_vec_mat_product(struct isl_vec *vec, struct isl_mat *mat)
 {
        int i, j;
@@ -244,7 +408,7 @@ struct isl_vec *isl_vec_mat_product(struct isl_vec *vec, struct isl_mat *mat)
        if (!mat || !vec)
                goto error;
 
-       isl_assert(ctx, mat->n_row == vec->size, goto error);
+       isl_assert(mat->ctx, mat->n_row == vec->size, goto error);
 
        prod = isl_vec_alloc(mat->ctx, mat->n_col);
        if (!prod)
@@ -273,14 +437,14 @@ struct isl_mat *isl_mat_aff_direct_sum(struct isl_mat *left,
        if (!left || !right)
                goto error;
 
-       isl_assert(ctx, left->n_row == right->n_row, goto error);
-       isl_assert(ctx, left->n_row >= 1, goto error);
-       isl_assert(ctx, left->n_col >= 1, goto error);
-       isl_assert(ctx, right->n_col >= 1, goto error);
-       isl_assert(ctx,
+       isl_assert(left->ctx, left->n_row == right->n_row, goto error);
+       isl_assert(left->ctx, left->n_row >= 1, goto error);
+       isl_assert(left->ctx, left->n_col >= 1, goto error);
+       isl_assert(left->ctx, right->n_col >= 1, goto error);
+       isl_assert(left->ctx,
            isl_seq_first_non_zero(left->row[0]+1, left->n_col-1) == -1,
            goto error);
-       isl_assert(ctx,
+       isl_assert(left->ctx,
            isl_seq_first_non_zero(right->row[0]+1, right->n_col-1) == -1,
            goto error);
 
@@ -444,6 +608,7 @@ error:
                isl_mat_free(*U);
                *U = NULL;
        }
+       isl_mat_free(M);
        return NULL;
 }
 
@@ -485,7 +650,7 @@ struct isl_mat *isl_mat_lin_to_aff(struct isl_mat *mat)
                return NULL;
        mat2 = isl_mat_alloc(mat->ctx, 1+mat->n_row, 1+mat->n_col);
        if (!mat2)
-               return NULL;
+               goto error;
        isl_int_set_si(mat2->row[0][0], 1);
        isl_seq_clr(mat2->row[0]+1, mat->n_col);
        for (i = 0; i < mat->n_row; ++i) {
@@ -494,6 +659,45 @@ struct isl_mat *isl_mat_lin_to_aff(struct isl_mat *mat)
        }
        isl_mat_free(mat);
        return mat2;
+error:
+       isl_mat_free(mat);
+       return NULL;
+}
+
+/* Given two matrices M1 and M2, return the block matrix
+ *
+ *     [ M1  0  ]
+ *     [ 0   M2 ]
+ */
+__isl_give isl_mat *isl_mat_diagonal(__isl_take isl_mat *mat1,
+       __isl_take isl_mat *mat2)
+{
+       int i;
+       isl_mat *mat;
+
+       if (!mat1 || !mat2)
+               goto error;
+
+       mat = isl_mat_alloc(mat1->ctx, mat1->n_row + mat2->n_row,
+                                      mat1->n_col + mat2->n_col);
+       if (!mat)
+               goto error;
+       for (i = 0; i < mat1->n_row; ++i) {
+               isl_seq_cpy(mat->row[i], mat1->row[i], mat1->n_col);
+               isl_seq_clr(mat->row[i] + mat1->n_col, mat2->n_col);
+       }
+       for (i = 0; i < mat2->n_row; ++i) {
+               isl_seq_clr(mat->row[mat1->n_row + i], mat1->n_col);
+               isl_seq_cpy(mat->row[mat1->n_row + i] + mat1->n_col,
+                                                   mat2->row[i], mat2->n_col);
+       }
+       isl_mat_free(mat1);
+       isl_mat_free(mat2);
+       return mat;
+error:
+       isl_mat_free(mat1);
+       isl_mat_free(mat2);
+       return NULL;
 }
 
 static int row_first_non_zero(isl_int **row, unsigned n_row, unsigned col)
@@ -578,7 +782,7 @@ struct isl_mat *isl_mat_inverse_product(struct isl_mat *left,
                if (pivot < 0) {
                        isl_int_clear(a);
                        isl_int_clear(b);
-                       isl_assert(ctx, pivot >= 0, goto error);
+                       isl_assert(left->ctx, pivot >= 0, goto error);
                }
                pivot += row;
                if (pivot != row)
@@ -603,11 +807,11 @@ struct isl_mat *isl_mat_inverse_product(struct isl_mat *left,
                        isl_int_gcd(a, left->row[row][row], left->row[i][row]);
                        isl_int_divexact(b, left->row[i][row], a);
                        isl_int_divexact(a, left->row[row][row], a);
-                       isl_int_neg(a, a);
-                       isl_seq_combine(left->row[i]+row,
-                                       a, left->row[i]+row,
-                                       b, left->row[row]+row,
-                                       left->n_col-row);
+                       isl_int_neg(b, b);
+                       isl_seq_combine(left->row[i] + i,
+                                       a, left->row[i] + i,
+                                       b, left->row[row] + i,
+                                       left->n_col - i);
                        isl_seq_combine(right->row[i], a, right->row[i],
                                        b, right->row[row], right->n_col);
                }
@@ -619,7 +823,7 @@ struct isl_mat *isl_mat_inverse_product(struct isl_mat *left,
                isl_int_lcm(a, a, left->row[row][row]);
        if (isl_int_is_zero(a)){
                isl_int_clear(a);
-               isl_assert(ctx, 0, goto error);
+               isl_assert(left->ctx, 0, goto error);
        }
        for (row = 0; row < left->n_row; ++row) {
                isl_int_divexact(left->row[row][row], a, left->row[row][row]);
@@ -684,7 +888,7 @@ struct isl_mat *isl_mat_right_inverse(struct isl_mat *mat)
                if (pivot < 0) {
                        isl_int_clear(a);
                        isl_int_clear(b);
-                       goto error;
+                       isl_assert(mat->ctx, pivot >= 0, goto error);
                }
                pivot += row;
                if (pivot != row)
@@ -736,6 +940,7 @@ struct isl_mat *isl_mat_right_inverse(struct isl_mat *mat)
        return inv;
 error:
        isl_mat_free(mat);
+       isl_mat_free(inv);
        return NULL;
 }
 
@@ -744,6 +949,9 @@ struct isl_mat *isl_mat_transpose(struct isl_mat *mat)
        struct isl_mat *transpose = NULL;
        int i, j;
 
+       if (!mat)
+               return NULL;
+
        if (mat->n_col == mat->n_row) {
                mat = isl_mat_cow(mat);
                if (!mat)
@@ -773,8 +981,8 @@ struct isl_mat *isl_mat_swap_cols(struct isl_mat *mat, unsigned i, unsigned j)
        mat = isl_mat_cow(mat);
        if (!mat)
                return NULL;
-       isl_assert(ctx, i < mat->n_col, goto error);
-       isl_assert(ctx, j < mat->n_col, goto error);
+       isl_assert(mat->ctx, i < mat->n_col, goto error);
+       isl_assert(mat->ctx, j < mat->n_col, goto error);
 
        for (r = 0; r < mat->n_row; ++r)
                isl_int_swap(mat->row[r][i], mat->row[r][j]);
@@ -799,20 +1007,23 @@ struct isl_mat *isl_mat_swap_rows(struct isl_mat *mat, unsigned i, unsigned j)
        return mat;
 }
 
-struct isl_mat *isl_mat_product(struct isl_mat *left, struct isl_mat *right)
+__isl_give isl_mat *isl_mat_product(__isl_take isl_mat *left,
+       __isl_take isl_mat *right)
 {
        int i, j, k;
        struct isl_mat *prod;
 
        if (!left || !right)
                goto error;
-       isl_assert(ctx, left->n_col == right->n_row, goto error);
+       isl_assert(left->ctx, left->n_col == right->n_row, goto error);
        prod = isl_mat_alloc(left->ctx, left->n_row, right->n_col);
        if (!prod)
                goto error;
        if (left->n_col == 0) {
                for (i = 0; i < prod->n_row; ++i)
                        isl_seq_clr(prod->row[i], prod->n_col);
+               isl_mat_free(left);
+               isl_mat_free(right);
                return prod;
        }
        for (i = 0; i < prod->n_row; ++i) {
@@ -858,7 +1069,7 @@ static int preimage(struct isl_ctx *ctx, isl_int **q, unsigned n,
        if (has_div)
                for (i = 0; i < n; ++i)
                        isl_int_mul(q[i][0], q[i][0], mat->row[0][0]);
-       t = isl_mat_sub_alloc(mat->ctx, q, 0, n, has_div, mat->n_row);
+       t = isl_mat_sub_alloc6(mat->ctx, q, 0, n, has_div, mat->n_row);
        t = isl_mat_product(t, mat);
        if (!t)
                return -1;
@@ -897,12 +1108,14 @@ struct isl_basic_set *isl_basic_set_preimage(struct isl_basic_set *bset,
 
        isl_assert(ctx, bset->dim->nparam == 0, goto error);
        isl_assert(ctx, 1+bset->dim->n_out == mat->n_row, goto error);
+       isl_assert(ctx, mat->n_col > 0, goto error);
 
-       if (mat->n_col > mat->n_row)
-               bset = isl_basic_set_extend(bset, 0, mat->n_col-1, 0,
-                                               0, 0);
-       else if (mat->n_col < mat->n_row) {
-               bset->dim = isl_dim_cow(bset->dim);
+       if (mat->n_col > mat->n_row) {
+               bset = isl_basic_set_extend(bset, 0, mat->n_col-1, 0, 0, 0);
+               if (!bset)
+                       goto error;
+       } else if (mat->n_col < mat->n_row) {
+               bset->dim = isl_space_cow(bset->dim);
                if (!bset->dim)
                        goto error;
                bset->dim->n_out -= mat->n_row - mat->n_col;
@@ -953,7 +1166,7 @@ struct isl_set *isl_set_preimage(struct isl_set *set, struct isl_mat *mat)
                        goto error;
        }
        if (mat->n_col != mat->n_row) {
-               set->dim = isl_dim_cow(set->dim);
+               set->dim = isl_space_cow(set->dim);
                if (!set->dim)
                        goto error;
                set->dim->n_out += mat->n_col;
@@ -968,7 +1181,74 @@ error:
        return NULL;
 }
 
-void isl_mat_dump(struct isl_mat *mat, FILE *out, int indent)
+/* Replace the variables x starting at pos in the rows q
+ * by x' with x = M x' with M the matrix mat.
+ * That is, replace the corresponding coefficients c by c M.
+ */
+static int transform(isl_ctx *ctx, isl_int **q, unsigned n,
+       unsigned pos, __isl_take isl_mat *mat)
+{
+       int i;
+       isl_mat *t;
+
+       t = isl_mat_sub_alloc6(ctx, q, 0, n, pos, mat->n_row);
+       t = isl_mat_product(t, mat);
+       if (!t)
+               return -1;
+       for (i = 0; i < n; ++i)
+               isl_seq_swp_or_cpy(q[i] + pos, t->row[i], t->n_col);
+       isl_mat_free(t);
+       return 0;
+}
+
+/* Replace the variables x of type "type" starting at "first" in "bset"
+ * by x' with x = M x' with M the matrix trans.
+ * That is, replace the corresponding coefficients c by c M.
+ *
+ * The transformation matrix should be a square matrix.
+ */
+__isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_transform_dims(
+       __isl_take isl_basic_set *bset, enum isl_dim_type type, unsigned first,
+       __isl_take isl_mat *trans)
+{
+       isl_ctx *ctx;
+       unsigned pos;
+
+       bset = isl_basic_set_cow(bset);
+       if (!bset || !trans)
+               goto error;
+
+       ctx = isl_basic_set_get_ctx(bset);
+       if (trans->n_row != trans->n_col)
+               isl_die(trans->ctx, isl_error_invalid,
+                       "expecting square transformation matrix", goto error);
+       if (first + trans->n_row > isl_basic_set_dim(bset, type))
+               isl_die(trans->ctx, isl_error_invalid,
+                       "oversized transformation matrix", goto error);
+
+       pos = isl_basic_set_offset(bset, type) + first;
+
+       if (transform(ctx, bset->eq, bset->n_eq, pos, isl_mat_copy(trans)) < 0)
+               goto error;
+       if (transform(ctx, bset->ineq, bset->n_ineq, pos,
+                     isl_mat_copy(trans)) < 0)
+               goto error;
+       if (transform(ctx, bset->div, bset->n_div, 1 + pos,
+                     isl_mat_copy(trans)) < 0)
+               goto error;
+
+       ISL_F_CLR(bset, ISL_BASIC_SET_NORMALIZED);
+       ISL_F_CLR(bset, ISL_BASIC_SET_NORMALIZED_DIVS);
+
+       isl_mat_free(trans);
+       return bset;
+error:
+       isl_mat_free(trans);
+       isl_basic_set_free(bset);
+       return NULL;
+}
+
+void isl_mat_print_internal(__isl_keep isl_mat *mat, FILE *out, int indent)
 {
        int i, j;
 
@@ -997,10 +1277,18 @@ void isl_mat_dump(struct isl_mat *mat, FILE *out, int indent)
        }
 }
 
+void isl_mat_dump(__isl_keep isl_mat *mat)
+{
+       isl_mat_print_internal(mat, stderr, 0);
+}
+
 struct isl_mat *isl_mat_drop_cols(struct isl_mat *mat, unsigned col, unsigned n)
 {
        int r;
 
+       if (n == 0)
+               return mat;
+
        mat = isl_mat_cow(mat);
        if (!mat)
                return NULL;
@@ -1029,6 +1317,112 @@ struct isl_mat *isl_mat_drop_rows(struct isl_mat *mat, unsigned row, unsigned n)
        return mat;
 }
 
+__isl_give isl_mat *isl_mat_insert_cols(__isl_take isl_mat *mat,
+                               unsigned col, unsigned n)
+{
+       isl_mat *ext;
+
+       if (!mat)
+               return NULL;
+       if (n == 0)
+               return mat;
+
+       ext = isl_mat_alloc(mat->ctx, mat->n_row, mat->n_col + n);
+       if (!ext)
+               goto error;
+
+       isl_mat_sub_copy(mat->ctx, ext->row, mat->row, mat->n_row, 0, 0, col);
+       isl_mat_sub_copy(mat->ctx, ext->row, mat->row, mat->n_row,
+                               col + n, col, mat->n_col - col);
+
+       isl_mat_free(mat);
+       return ext;
+error:
+       isl_mat_free(mat);
+       return NULL;
+}
+
+__isl_give isl_mat *isl_mat_insert_zero_cols(__isl_take isl_mat *mat,
+       unsigned first, unsigned n)
+{
+       int i;
+
+       if (!mat)
+               return NULL;
+       mat = isl_mat_insert_cols(mat, first, n);
+       if (!mat)
+               return NULL;
+
+       for (i = 0; i < mat->n_row; ++i)
+               isl_seq_clr(mat->row[i] + first, n);
+
+       return mat;
+}
+
+__isl_give isl_mat *isl_mat_add_zero_cols(__isl_take isl_mat *mat, unsigned n)
+{
+       if (!mat)
+               return NULL;
+
+       return isl_mat_insert_zero_cols(mat, mat->n_col, n);
+}
+
+__isl_give isl_mat *isl_mat_insert_rows(__isl_take isl_mat *mat,
+                               unsigned row, unsigned n)
+{
+       isl_mat *ext;
+
+       if (!mat)
+               return NULL;
+       if (n == 0)
+               return mat;
+
+       ext = isl_mat_alloc(mat->ctx, mat->n_row + n, mat->n_col);
+       if (!ext)
+               goto error;
+
+       isl_mat_sub_copy(mat->ctx, ext->row, mat->row, row, 0, 0, mat->n_col);
+       isl_mat_sub_copy(mat->ctx, ext->row + row + n, mat->row + row,
+                               mat->n_row - row, 0, 0, mat->n_col);
+
+       isl_mat_free(mat);
+       return ext;
+error:
+       isl_mat_free(mat);
+       return NULL;
+}
+
+__isl_give isl_mat *isl_mat_add_rows(__isl_take isl_mat *mat, unsigned n)
+{
+       if (!mat)
+               return NULL;
+
+       return isl_mat_insert_rows(mat, mat->n_row, n);
+}
+
+__isl_give isl_mat *isl_mat_insert_zero_rows(__isl_take isl_mat *mat,
+       unsigned row, unsigned n)
+{
+       int i;
+
+       mat = isl_mat_insert_rows(mat, row, n);
+       if (!mat)
+               return NULL;
+       
+       for (i = 0; i < n; ++i)
+               isl_seq_clr(mat->row[row + i], mat->n_col);
+
+       return mat;
+}
+
+__isl_give isl_mat *isl_mat_add_zero_rows(__isl_take isl_mat *mat, unsigned n)
+{
+       if (!mat)
+               return NULL;
+
+       return isl_mat_insert_zero_rows(mat, mat->n_row, n);
+}
+
 void isl_mat_col_submul(struct isl_mat *mat,
                        int dst_col, isl_int f, int src_col)
 {
@@ -1038,6 +1432,18 @@ void isl_mat_col_submul(struct isl_mat *mat,
                isl_int_submul(mat->row[i][dst_col], f, mat->row[i][src_col]);
 }
 
+void isl_mat_col_add(__isl_keep isl_mat *mat, int dst_col, int src_col)
+{
+       int i;
+
+       if (!mat)
+               return;
+
+       for (i = 0; i < mat->n_row; ++i)
+               isl_int_add(mat->row[i][dst_col],
+                           mat->row[i][dst_col], mat->row[i][src_col]);
+}
+
 void isl_mat_col_mul(struct isl_mat *mat, int dst_col, isl_int f, int src_col)
 {
        int i;
@@ -1051,14 +1457,17 @@ struct isl_mat *isl_mat_unimodular_complete(struct isl_mat *M, int row)
        int r;
        struct isl_mat *H = NULL, *Q = NULL;
 
-       isl_assert(ctx, M->n_row == M->n_col, goto error);
+       if (!M)
+               return NULL;
+
+       isl_assert(M->ctx, M->n_row == M->n_col, goto error);
        M->n_row = row;
        H = isl_mat_left_hermite(isl_mat_copy(M), 0, NULL, &Q);
        M->n_row = M->n_col;
        if (!H)
                goto error;
        for (r = 0; r < row; ++r)
-               isl_assert(ctx, isl_int_is_one(H->row[r][r]), goto error);
+               isl_assert(M->ctx, isl_int_is_one(H->row[r][r]), goto error);
        for (r = row; r < M->n_row; ++r)
                isl_seq_cpy(M->row[r], Q->row[r], M->n_col);
        isl_mat_free(H);
@@ -1070,3 +1479,216 @@ error:
        isl_mat_free(M);
        return NULL;
 }
+
+__isl_give isl_mat *isl_mat_concat(__isl_take isl_mat *top,
+       __isl_take isl_mat *bot)
+{
+       struct isl_mat *mat;
+
+       if (!top || !bot)
+               goto error;
+
+       isl_assert(top->ctx, top->n_col == bot->n_col, goto error);
+       if (top->n_row == 0) {
+               isl_mat_free(top);
+               return bot;
+       }
+       if (bot->n_row == 0) {
+               isl_mat_free(bot);
+               return top;
+       }
+
+       mat = isl_mat_alloc(top->ctx, top->n_row + bot->n_row, top->n_col);
+       if (!mat)
+               goto error;
+       isl_mat_sub_copy(mat->ctx, mat->row, top->row, top->n_row,
+                        0, 0, mat->n_col);
+       isl_mat_sub_copy(mat->ctx, mat->row + top->n_row, bot->row, bot->n_row,
+                        0, 0, mat->n_col);
+       isl_mat_free(top);
+       isl_mat_free(bot);
+       return mat;
+error:
+       isl_mat_free(top);
+       isl_mat_free(bot);
+       return NULL;
+}
+
+int isl_mat_is_equal(__isl_keep isl_mat *mat1, __isl_keep isl_mat *mat2)
+{
+       int i;
+
+       if (!mat1 || !mat2)
+               return -1;
+
+       if (mat1->n_row != mat2->n_row)
+               return 0;
+
+       if (mat1->n_col != mat2->n_col)
+               return 0;
+
+       for (i = 0; i < mat1->n_row; ++i)
+               if (!isl_seq_eq(mat1->row[i], mat2->row[i], mat1->n_col))
+                       return 0;
+
+       return 1;
+}
+
+__isl_give isl_mat *isl_mat_from_row_vec(__isl_take isl_vec *vec)
+{
+       struct isl_mat *mat;
+
+       if (!vec)
+               return NULL;
+       mat = isl_mat_alloc(vec->ctx, 1, vec->size);
+       if (!mat)
+               goto error;
+
+       isl_seq_cpy(mat->row[0], vec->el, vec->size);
+
+       isl_vec_free(vec);
+       return mat;
+error:
+       isl_vec_free(vec);
+       return NULL;
+}
+
+__isl_give isl_mat *isl_mat_vec_concat(__isl_take isl_mat *top,
+       __isl_take isl_vec *bot)
+{
+       return isl_mat_concat(top, isl_mat_from_row_vec(bot));
+}
+
+__isl_give isl_mat *isl_mat_move_cols(__isl_take isl_mat *mat,
+       unsigned dst_col, unsigned src_col, unsigned n)
+{
+       isl_mat *res;
+
+       if (!mat)
+               return NULL;
+       if (n == 0 || dst_col == src_col)
+               return mat;
+
+       res = isl_mat_alloc(mat->ctx, mat->n_row, mat->n_col);
+       if (!res)
+               goto error;
+
+       if (dst_col < src_col) {
+               isl_mat_sub_copy(res->ctx, res->row, mat->row, mat->n_row,
+                                0, 0, dst_col);
+               isl_mat_sub_copy(res->ctx, res->row, mat->row, mat->n_row,
+                                dst_col, src_col, n);
+               isl_mat_sub_copy(res->ctx, res->row, mat->row, mat->n_row,
+                                dst_col + n, dst_col, src_col - dst_col);
+               isl_mat_sub_copy(res->ctx, res->row, mat->row, mat->n_row,
+                                src_col + n, src_col + n,
+                                res->n_col - src_col - n);
+       } else {
+               isl_mat_sub_copy(res->ctx, res->row, mat->row, mat->n_row,
+                                0, 0, src_col);
+               isl_mat_sub_copy(res->ctx, res->row, mat->row, mat->n_row,
+                                src_col, src_col + n, dst_col - src_col);
+               isl_mat_sub_copy(res->ctx, res->row, mat->row, mat->n_row,
+                                dst_col, src_col, n);
+               isl_mat_sub_copy(res->ctx, res->row, mat->row, mat->n_row,
+                                dst_col + n, dst_col + n,
+                                res->n_col - dst_col - n);
+       }
+       isl_mat_free(mat);
+
+       return res;
+error:
+       isl_mat_free(mat);
+       return NULL;
+}
+
+void isl_mat_gcd(__isl_keep isl_mat *mat, isl_int *gcd)
+{
+       int i;
+       isl_int g;
+
+       isl_int_set_si(*gcd, 0);
+       if (!mat)
+               return;
+
+       isl_int_init(g);
+       for (i = 0; i < mat->n_row; ++i) {
+               isl_seq_gcd(mat->row[i], mat->n_col, &g);
+               isl_int_gcd(*gcd, *gcd, g);
+       }
+       isl_int_clear(g);
+}
+
+__isl_give isl_mat *isl_mat_scale_down(__isl_take isl_mat *mat, isl_int m)
+{
+       int i;
+
+       if (isl_int_is_one(m))
+               return mat;
+
+       mat = isl_mat_cow(mat);
+       if (!mat)
+               return NULL;
+
+       for (i = 0; i < mat->n_row; ++i)
+               isl_seq_scale_down(mat->row[i], mat->row[i], m, mat->n_col);
+
+       return mat;
+}
+
+__isl_give isl_mat *isl_mat_scale_down_row(__isl_take isl_mat *mat, int row,
+       isl_int m)
+{
+       if (isl_int_is_one(m))
+               return mat;
+
+       mat = isl_mat_cow(mat);
+       if (!mat)
+               return NULL;
+
+       isl_seq_scale_down(mat->row[row], mat->row[row], m, mat->n_col);
+
+       return mat;
+}
+
+__isl_give isl_mat *isl_mat_normalize(__isl_take isl_mat *mat)
+{
+       isl_int gcd;
+
+       if (!mat)
+               return NULL;
+
+       isl_int_init(gcd);
+       isl_mat_gcd(mat, &gcd);
+       mat = isl_mat_scale_down(mat, gcd);
+       isl_int_clear(gcd);
+
+       return mat;
+}
+
+__isl_give isl_mat *isl_mat_normalize_row(__isl_take isl_mat *mat, int row)
+{
+       mat = isl_mat_cow(mat);
+       if (!mat)
+               return NULL;
+
+       isl_seq_normalize(mat->ctx, mat->row[row], mat->n_col);
+
+       return mat;
+}
+
+/* Number of initial non-zero columns.
+ */
+int isl_mat_initial_non_zero_cols(__isl_keep isl_mat *mat)
+{
+       int i;
+
+       if (!mat)
+               return -1;
+
+       for (i = 0; i < mat->n_col; ++i)
+               if (row_first_non_zero(mat->row, mat->n_row, i) < 0)
+                       break;
+
+       return i;
+}