doc: describe backward incompatible changes
[isl.git] / doc / user.pod
blobfea0b018e7a6982a606449537bab0005aed347d7
1 =head1 Introduction
3 C<isl> is a thread-safe C library for manipulating
4 sets and relations of integer points bounded by affine constraints.
5 The descriptions of the sets and relations may involve
6 both parameters and existentially quantified variables.
7 All computations are performed in exact integer arithmetic
8 using C<GMP>.
9 The C<isl> library offers functionality that is similar
10 to that offered by the C<Omega> and C<Omega+> libraries,
11 but the underlying algorithms are in most cases completely different.
13 The library is by no means complete and some fairly basic
14 functionality is still missing.
15 Still, even in its current form, the library has been successfully
16 used as a backend polyhedral library for the polyhedral
17 scanner C<CLooG> and as part of an equivalence checker of
18 static affine programs.
19 For bug reports, feature requests and questions,
20 visit the the discussion group at
21 L<http://groups.google.com/group/isl-development>.
23 =head2 Backward Incompatible Changes
25 =head3 Changes since isl-0.02
27 =over
29 =item * The old printing functions have been deprecated
30 and replaced by C<isl_printer> functions, see L<Input and Output>.
32 =item * Most functions related to dependence analysis have acquired
33 an extra C<must> argument.  To obtain the old behavior, this argument
34 should be given the value 1.  See L<Dependence Analysis>.
36 =back
38 =head1 Installation
40 The source of C<isl> can be obtained either as a tarball
41 or from the git repository.  Both are available from
42 L<http://freshmeat.net/projects/isl/>.
43 The installation process depends on how you obtained
44 the source.
46 =head2 Installation from the git repository
48 =over
50 =item 1 Clone or update the repository
52 The first time the source is obtained, you need to clone
53 the repository.
55         git clone git://repo.or.cz/isl.git
57 To obtain updates, you need to pull in the latest changes
59         git pull
61 =item 2 Get submodule (optional)
63 C<isl> can optionally use the C<piplib> library and provides
64 this library as a submodule.  If you want to use it, then
65 after you have cloned C<isl>, you need to grab the submodules
67         git submodule init
68         git submodule update
70 To obtain updates, you only need
72         git submodule update
74 Note that C<isl> currently does not use any C<piplib>
75 functionality by default.
77 =item 3 Generate C<configure>
79         ./autogen.sh
81 =back
83 After performing the above steps, continue
84 with the L<Common installation instructions>.
86 =head2 Common installation instructions
88 =over
90 =item 1 Obtain C<GMP>
92 Building C<isl> requires C<GMP>, including its headers files.
93 Your distribution may not provide these header files by default
94 and you may need to install a package called C<gmp-devel> or something
95 similar.  Alternatively, C<GMP> can be built from
96 source, available from L<http://gmplib.org/>.
98 =item 2 Configure
100 C<isl> uses the standard C<autoconf> C<configure> script.
101 To run it, just type
103         ./configure
105 optionally followed by some configure options.
106 A complete list of options can be obtained by running
108         ./configure --help
110 Below we discuss some of the more common options.
112 C<isl> can optionally use C<piplib>, but no
113 C<piplib> functionality is currently used by default.
114 The C<--with-piplib> option can
115 be used to specify which C<piplib>
116 library to use, either an installed version (C<system>),
117 an externally built version (C<build>)
118 or no version (C<no>).  The option C<build> is mostly useful
119 in C<configure> scripts of larger projects that bundle both C<isl>
120 and C<piplib>.
122 =over
124 =item C<--prefix>
126 Installation prefix for C<isl>
128 =item C<--with-gmp-prefix>
130 Installation prefix for C<GMP> (architecture-independent files).
132 =item C<--with-gmp-exec-prefix>
134 Installation prefix for C<GMP> (architecture-dependent files).
136 =item C<--with-piplib>
138 Which copy of C<piplib> to use, either C<no> (default), C<system> or C<build>.
140 =item C<--with-piplib-prefix>
142 Installation prefix for C<system> C<piplib> (architecture-independent files).
144 =item C<--with-piplib-exec-prefix>
146 Installation prefix for C<system> C<piplib> (architecture-dependent files).
148 =item C<--with-piplib-builddir>
150 Location where C<build> C<piplib> was built.
152 =back
154 =item 3 Compile
156         make
158 =item 4 Install (optional)
160         make install
162 =back
164 =head1 Library
166 =head2 Initialization
168 All manipulations of integer sets and relations occur within
169 the context of an C<isl_ctx>.
170 A given C<isl_ctx> can only be used within a single thread.
171 All arguments of a function are required to have been allocated
172 within the same context.
173 There are currently no functions available for moving an object
174 from one C<isl_ctx> to another C<isl_ctx>.  This means that
175 there is currently no way of safely moving an object from one
176 thread to another, unless the whole C<isl_ctx> is moved.
178 An C<isl_ctx> can be allocated using C<isl_ctx_alloc> and
179 freed using C<isl_ctx_free>.
180 All objects allocated within an C<isl_ctx> should be freed
181 before the C<isl_ctx> itself is freed.
183         isl_ctx *isl_ctx_alloc();
184         void isl_ctx_free(isl_ctx *ctx);
186 =head2 Integers
188 All operations on integers, mainly the coefficients
189 of the constraints describing the sets and relations,
190 are performed in exact integer arithmetic using C<GMP>.
191 However, to allow future versions of C<isl> to optionally
192 support fixed integer arithmetic, all calls to C<GMP>
193 are wrapped inside C<isl> specific macros.
194 The basic type is C<isl_int> and the following operations
195 are available on this type.
196 The meanings of these operations are essentially the same
197 as their C<GMP> C<mpz_> counterparts.
198 As always with C<GMP> types, C<isl_int>s need to be
199 initialized with C<isl_int_init> before they can be used
200 and they need to be released with C<isl_int_clear>
201 after the last use.
203 =over
205 =item isl_int_init(i)
207 =item isl_int_clear(i)
209 =item isl_int_set(r,i)
211 =item isl_int_set_si(r,i)
213 =item isl_int_abs(r,i)
215 =item isl_int_neg(r,i)
217 =item isl_int_swap(i,j)
219 =item isl_int_swap_or_set(i,j)
221 =item isl_int_add_ui(r,i,j)
223 =item isl_int_sub_ui(r,i,j)
225 =item isl_int_add(r,i,j)
227 =item isl_int_sub(r,i,j)
229 =item isl_int_mul(r,i,j)
231 =item isl_int_mul_ui(r,i,j)
233 =item isl_int_addmul(r,i,j)
235 =item isl_int_submul(r,i,j)
237 =item isl_int_gcd(r,i,j)
239 =item isl_int_lcm(r,i,j)
241 =item isl_int_divexact(r,i,j)
243 =item isl_int_cdiv_q(r,i,j)
245 =item isl_int_fdiv_q(r,i,j)
247 =item isl_int_fdiv_r(r,i,j)
249 =item isl_int_fdiv_q_ui(r,i,j)
251 =item isl_int_read(r,s)
253 =item isl_int_print(out,i,width)
255 =item isl_int_sgn(i)
257 =item isl_int_cmp(i,j)
259 =item isl_int_cmp_si(i,si)
261 =item isl_int_eq(i,j)
263 =item isl_int_ne(i,j)
265 =item isl_int_lt(i,j)
267 =item isl_int_le(i,j)
269 =item isl_int_gt(i,j)
271 =item isl_int_ge(i,j)
273 =item isl_int_abs_eq(i,j)
275 =item isl_int_abs_ne(i,j)
277 =item isl_int_abs_lt(i,j)
279 =item isl_int_abs_gt(i,j)
281 =item isl_int_abs_ge(i,j)
283 =item isl_int_is_zero(i)
285 =item isl_int_is_one(i)
287 =item isl_int_is_negone(i)
289 =item isl_int_is_pos(i)
291 =item isl_int_is_neg(i)
293 =item isl_int_is_nonpos(i)
295 =item isl_int_is_nonneg(i)
297 =item isl_int_is_divisible_by(i,j)
299 =back
301 =head2 Sets and Relations
303 C<isl> uses four types of objects for representing sets and relations,
304 C<isl_basic_set>, C<isl_basic_map>, C<isl_set> and C<isl_map>.
305 C<isl_basic_set> and C<isl_basic_map> represent sets and relations that
306 can be described as a conjunction of affine constraints, while
307 C<isl_set> and C<isl_map> represent unions of
308 C<isl_basic_set>s and C<isl_basic_map>s, respectively.
309 The difference between sets and relations (maps) is that sets have
310 one set of variables, while relations have two sets of variables,
311 input variables and output variables.
313 =head2 Memory Management
315 Since a high-level operation on sets and/or relations usually involves
316 several substeps and since the user is usually not interested in
317 the intermediate results, most functions that return a new object
318 will also release all the objects passed as arguments.
319 If the user still wants to use one or more of these arguments
320 after the function call, she should pass along a copy of the
321 object rather than the object itself.
322 The user is then responsible for make sure that the original
323 object gets used somewhere else or is explicitly freed.
325 The arguments and return values of all documents functions are
326 annotated to make clear which arguments are released and which
327 arguments are preserved.  In particular, the following annotations
328 are used
330 =over
332 =item C<__isl_give>
334 C<__isl_give> means that a new object is returned.
335 The user should make sure that the returned pointer is
336 used exactly once as a value for an C<__isl_take> argument.
337 In between, it can be used as a value for as many
338 C<__isl_keep> arguments as the user likes.
339 There is one exception, and that is the case where the
340 pointer returned is C<NULL>.  Is this case, the user
341 is free to use it as an C<__isl_take> argument or not.
343 =item C<__isl_take>
345 C<__isl_take> means that the object the argument points to
346 is taken over by the function and may no longer be used
347 by the user as an argument to any other function.
348 The pointer value must be one returned by a function
349 returning an C<__isl_give> pointer.
350 If the user passes in a C<NULL> value, then this will
351 be treated as an error in the sense that the function will
352 not perform its usual operation.  However, it will still
353 make sure that all the the other C<__isl_take> arguments
354 are released.
356 =item C<__isl_keep>
358 C<__isl_keep> means that the function will only use the object
359 temporarily.  After the function has finished, the user
360 can still use it as an argument to other functions.
361 A C<NULL> value will be treated in the same way as
362 a C<NULL> value for an C<__isl_take> argument.
364 =back
366 =head2 Dimension Specifications
368 Whenever a new set or relation is created from scratch,
369 its dimension needs to be specified using an C<isl_dim>.
371         #include <isl_dim.h>
372         __isl_give isl_dim *isl_dim_alloc(isl_ctx *ctx,
373                 unsigned nparam, unsigned n_in, unsigned n_out);
374         __isl_give isl_dim *isl_dim_set_alloc(isl_ctx *ctx,
375                 unsigned nparam, unsigned dim);
376         __isl_give isl_dim *isl_dim_copy(__isl_keep isl_dim *dim);
377         void isl_dim_free(__isl_take isl_dim *dim);
378         unsigned isl_dim_size(__isl_keep isl_dim *dim,
379                 enum isl_dim_type type);
381 The dimension specification used for creating a set
382 needs to be created using C<isl_dim_set_alloc>, while
383 that for creating a relation
384 needs to be created using C<isl_dim_alloc>.
385 C<isl_dim_size> can be used
386 to find out the number of dimensions of each type in
387 a dimension specification, where type may be
388 C<isl_dim_param>, C<isl_dim_in> (only for relations),
389 C<isl_dim_out> (only for relations), C<isl_dim_set>
390 (only for sets) or C<isl_dim_all>.
392 It is often useful to create objects that live in the
393 same space as some other object.  This can be accomplished
394 by creating the new objects
395 (see L<Creating New Sets and Relations> or
396 L<Creating New (Piecewise) Quasipolynomials>) based on the dimension
397 specification of the original object.
399         #include <isl_set.h>
400         __isl_give isl_dim *isl_basic_set_get_dim(
401                 __isl_keep isl_basic_set *bset);
402         __isl_give isl_dim *isl_set_get_dim(__isl_keep isl_set *set);
404         #include <isl_map.h>
405         __isl_give isl_dim *isl_basic_map_get_dim(
406                 __isl_keep isl_basic_map *bmap);
407         __isl_give isl_dim *isl_map_get_dim(__isl_keep isl_map *map);
409         #include <isl_polynomial.h>
410         __isl_give isl_dim *isl_qpolynomial_get_dim(
411                 __isl_keep isl_qpolynomial *qp);
412         __isl_give isl_dim *isl_pw_qpolynomial_get_dim(
413                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial *pwqp);
415 The names of the individual dimensions may be set or read off
416 using the following functions.
418         #include <isl_dim.h>
419         __isl_give isl_dim *isl_dim_set_name(__isl_take isl_dim *dim,
420                                  enum isl_dim_type type, unsigned pos,
421                                  __isl_keep const char *name);
422         __isl_keep const char *isl_dim_get_name(__isl_keep isl_dim *dim,
423                                  enum isl_dim_type type, unsigned pos);
425 Note that C<isl_dim_get_name> returns a pointer to some internal
426 data structure, so the result can only be used while the
427 corresponding C<isl_dim> is alive.
428 Also note that every function that operates on two sets or relations
429 requires that both arguments have the same parameters.  This also
430 means that if one of the arguments has named parameters, then the
431 other needs to have named parameters too and the names need to match.
433 =head2 Input and Output
435 C<isl> supports its own input/output format, which is similar
436 to the C<Omega> format, but also supports the C<PolyLib> format
437 in some cases.
439 =head3 C<isl> format
441 The C<isl> format is similar to that of C<Omega>, but has a different
442 syntax for describing the parameters and allows for the definition
443 of an existentially quantified variable as the integer division
444 of an affine expression.
445 For example, the set of integers C<i> between C<0> and C<n>
446 such that C<i % 10 <= 6> can be described as
448         [n] -> { [i] : exists (a = [i/10] : 0 <= i and i <= n and
449                                 i - 10 a <= 6) }
451 A set or relation can have several disjuncts, separated
452 by the keyword C<or>.  Each disjunct is either a conjunction
453 of constraints or a projection (C<exists>) of a conjunction
454 of constraints.  The constraints are separated by the keyword
455 C<and>.
457 =head3 C<PolyLib> format
459 If the represented set is a union, then the first line
460 contains a single number representing the number of disjuncts.
461 Otherwise, a line containing the number C<1> is optional.
463 Each disjunct is represented by a matrix of constraints.
464 The first line contains two numbers representing
465 the number of rows and columns,
466 where the number of rows is equal to the number of constraints
467 and the number of columns is equal to two plus the number of variables.
468 The following lines contain the actual rows of the constraint matrix.
469 In each row, the first column indicates whether the constraint
470 is an equality (C<0>) or inequality (C<1>).  The final column
471 corresponds to the constant term.
473 If the set is parametric, then the coefficients of the parameters
474 appear in the last columns before the constant column.
475 The coefficients of any existentially quantified variables appear
476 between those of the set variables and those of the parameters.
478 =head3 Input
480         #include <isl_set.h>
481         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_read_from_file(
482                 isl_ctx *ctx, FILE *input, int nparam);
483         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_read_from_str(
484                 isl_ctx *ctx, const char *str, int nparam);
485         __isl_give isl_set *isl_set_read_from_file(isl_ctx *ctx,
486                 FILE *input, int nparam);
487         __isl_give isl_set *isl_set_read_from_str(isl_ctx *ctx,
488                 const char *str, int nparam);
490         #include <isl_map.h>
491         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_read_from_file(
492                 isl_ctx *ctx, FILE *input, int nparam);
493         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_read_from_str(
494                 isl_ctx *ctx, const char *str, int nparam);
495         __isl_give isl_map *isl_map_read_from_file(
496                 struct isl_ctx *ctx, FILE *input, int nparam);
497         __isl_give isl_map *isl_map_read_from_str(isl_ctx *ctx,
498                 const char *str, int nparam);
500 The input format is autodetected and may be either the C<PolyLib> format
501 or the C<isl> format.
502 C<nparam> specifies how many of the final columns in
503 the C<PolyLib> format correspond to parameters.
504 If input is given in the C<isl> format, then the number
505 of parameters needs to be equal to C<nparam>.
506 If C<nparam> is negative, then any number of parameters
507 is accepted in the C<isl> format and zero parameters
508 are assumed in the C<PolyLib> format.
510 =head3 Output
512 Before anything can be printed, an C<isl_printer> needs to
513 be created.
515         __isl_give isl_printer *isl_printer_to_file(isl_ctx *ctx,
516                 FILE *file);
517         __isl_give isl_printer *isl_printer_to_str(isl_ctx *ctx);
518         void isl_printer_free(__isl_take isl_printer *printer);
519         __isl_give char *isl_printer_get_str(
520                 __isl_keep isl_printer *printer);
522 The behavior of the printer can be modified in various ways
524         __isl_give isl_printer *isl_printer_set_output_format(
525                 __isl_take isl_printer *p, int output_format);
526         __isl_give isl_printer *isl_printer_set_indent(
527                 __isl_take isl_printer *p, int indent);
528         __isl_give isl_printer *isl_printer_set_prefix(
529                 __isl_take isl_printer *p, const char *prefix);
530         __isl_give isl_printer *isl_printer_set_suffix(
531                 __isl_take isl_printer *p, const char *suffix);
533 The C<output_format> may be either C<ISL_FORMAT_ISL>, C<ISL_FORMAT_OMEGA>
534 or C<ISL_FORMAT_POLYLIB> and defaults to C<ISL_FORMAT_ISL>.
535 Each line in the output is indented by C<indent> spaces
536 (default: 0), prefixed by C<prefix> and suffixed by C<suffix>.
537 In the C<PolyLib> format output,
538 the coefficients of the existentially quantified variables
539 appear between those of the set variables and those
540 of the parameters.
542 To actually print something, use
544         #include <isl_set.h>
545         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_basic_set(
546                 __isl_take isl_printer *printer,
547                 __isl_keep isl_basic_set *bset);
548         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_set(
549                 __isl_take isl_printer *printer,
550                 __isl_keep isl_set *set);
552         #include <isl_map.h>
553         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_basic_map(
554                 __isl_take isl_printer *printer,
555                 __isl_keep isl_basic_map *bmap);
556         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_map(
557                 __isl_take isl_printer *printer,
558                 __isl_keep isl_map *map);
560 When called on a file printer, the following function flushes
561 the file.  When called on a string printer, the buffer is cleared.
563         __isl_give isl_printer *isl_printer_flush(
564                 __isl_take isl_printer *p);
566 =head2 Creating New Sets and Relations
568 C<isl> has functions for creating some standard sets and relations.
570 =over
572 =item * Empty sets and relations
574         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_empty(
575                 __isl_take isl_dim *dim);
576         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_empty(
577                 __isl_take isl_dim *dim);
578         __isl_give isl_set *isl_set_empty(
579                 __isl_take isl_dim *dim);
580         __isl_give isl_map *isl_map_empty(
581                 __isl_take isl_dim *dim);
583 =item * Universe sets and relations
585         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_universe(
586                 __isl_take isl_dim *dim);
587         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_universe(
588                 __isl_take isl_dim *dim);
589         __isl_give isl_set *isl_set_universe(
590                 __isl_take isl_dim *dim);
591         __isl_give isl_map *isl_map_universe(
592                 __isl_take isl_dim *dim);
594 =item * Identity relations
596         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_identity(
597                 __isl_take isl_dim *set_dim);
598         __isl_give isl_map *isl_map_identity(
599                 __isl_take isl_dim *set_dim);
601 These functions take a dimension specification for a B<set>
602 and return an identity relation between two such sets.
604 =item * Lexicographic order
606         __isl_give isl_map *isl_map_lex_lt(
607                 __isl_take isl_dim *set_dim);
608         __isl_give isl_map *isl_map_lex_le(
609                 __isl_take isl_dim *set_dim);
610         __isl_give isl_map *isl_map_lex_gt(
611                 __isl_take isl_dim *set_dim);
612         __isl_give isl_map *isl_map_lex_ge(
613                 __isl_take isl_dim *set_dim);
614         __isl_give isl_map *isl_map_lex_lt_first(
615                 __isl_take isl_dim *dim, unsigned n);
616         __isl_give isl_map *isl_map_lex_le_first(
617                 __isl_take isl_dim *dim, unsigned n);
618         __isl_give isl_map *isl_map_lex_gt_first(
619                 __isl_take isl_dim *dim, unsigned n);
620         __isl_give isl_map *isl_map_lex_ge_first(
621                 __isl_take isl_dim *dim, unsigned n);
623 The first four functions take a dimension specification for a B<set>
624 and return relations that express that the elements in the domain
625 are lexicographically less
626 (C<isl_map_lex_lt>), less or equal (C<isl_map_lex_le>),
627 greater (C<isl_map_lex_gt>) or greater or equal (C<isl_map_lex_ge>)
628 than the elements in the range.
629 The last four functions take a dimension specification for a map
630 and return relations that express that the first C<n> dimensions
631 in the domain are lexicographically less
632 (C<isl_map_lex_lt_first>), less or equal (C<isl_map_lex_le_first>),
633 greater (C<isl_map_lex_gt_first>) or greater or equal (C<isl_map_lex_ge_first>)
634 than the first C<n> dimensions in the range.
636 =back
638 A basic set or relation can be converted to a set or relation
639 using the following functions.
641         __isl_give isl_set *isl_set_from_basic_set(
642                 __isl_take isl_basic_set *bset);
643         __isl_give isl_map *isl_map_from_basic_map(
644                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
646 Sets and relations can be copied and freed again using the following
647 functions.
649         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_copy(
650                 __isl_keep isl_basic_set *bset);
651         __isl_give isl_set *isl_set_copy(__isl_keep isl_set *set);
652         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_copy(
653                 __isl_keep isl_basic_map *bmap);
654         __isl_give isl_map *isl_map_copy(__isl_keep isl_map *map);
655         void isl_basic_set_free(__isl_take isl_basic_set *bset);
656         void isl_set_free(__isl_take isl_set *set);
657         void isl_basic_map_free(__isl_take isl_basic_map *bmap);
658         void isl_map_free(__isl_take isl_map *map);
660 Other sets and relations can be constructed by starting
661 from a universe set or relation, adding equality and/or
662 inequality constraints and then projecting out the
663 existentially quantified variables, if any.
664 Constraints can be constructed, manipulated and
665 added to basic sets and relations using the following functions.
667         #include <isl_constraint.h>
668         __isl_give isl_constraint *isl_equality_alloc(
669                 __isl_take isl_dim *dim);
670         __isl_give isl_constraint *isl_inequality_alloc(
671                 __isl_take isl_dim *dim);
672         void isl_constraint_set_constant(
673                 __isl_keep isl_constraint *constraint, isl_int v);
674         void isl_constraint_set_coefficient(
675                 __isl_keep isl_constraint *constraint,
676                 enum isl_dim_type type, int pos, isl_int v);
677         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_add_constraint(
678                 __isl_take isl_basic_map *bmap,
679                 __isl_take isl_constraint *constraint);
680         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_add_constraint(
681                 __isl_take isl_basic_set *bset,
682                 __isl_take isl_constraint *constraint);
684 For example, to create a set containing the even integers
685 between 10 and 42, you would use the following code.
687         isl_int v;
688         struct isl_dim *dim;
689         struct isl_constraint *c;
690         struct isl_basic_set *bset;
692         isl_int_init(v);
693         dim = isl_dim_set_alloc(ctx, 0, 2);
694         bset = isl_basic_set_universe(isl_dim_copy(dim));
696         c = isl_equality_alloc(isl_dim_copy(dim));
697         isl_int_set_si(v, -1);
698         isl_constraint_set_coefficient(c, isl_dim_set, 0, v);
699         isl_int_set_si(v, 2);
700         isl_constraint_set_coefficient(c, isl_dim_set, 1, v);
701         bset = isl_basic_set_add_constraint(bset, c);
703         c = isl_inequality_alloc(isl_dim_copy(dim));
704         isl_int_set_si(v, -10);
705         isl_constraint_set_constant(c, v);
706         isl_int_set_si(v, 1);
707         isl_constraint_set_coefficient(c, isl_dim_set, 0, v);
708         bset = isl_basic_set_add_constraint(bset, c);
710         c = isl_inequality_alloc(dim);
711         isl_int_set_si(v, 42);
712         isl_constraint_set_constant(c, v);
713         isl_int_set_si(v, -1);
714         isl_constraint_set_coefficient(c, isl_dim_set, 0, v);
715         bset = isl_basic_set_add_constraint(bset, c);
717         bset = isl_basic_set_project_out(bset, isl_dim_set, 1, 1);
719         isl_int_clear(v);
721 Or, alternatively,
723         struct isl_basic_set *bset;
724         bset = isl_basic_set_read_from_str(ctx,
725                 "{[i] : exists (a : i = 2a and i >= 10 and i <= 42)}", -1);
727 =head2 Inspecting Sets and Relations
729 Usually, the user should not have to care about the actual constraints
730 of the sets and maps, but should instead apply the abstract operations
731 explained in the following sections.
732 Occasionally, however, it may be required to inspect the individual
733 coefficients of the constraints.  This section explains how to do so.
734 In these cases, it may also be useful to have C<isl> compute
735 an explicit representation of the existentially quantified variables.
737         __isl_give isl_set *isl_set_compute_divs(
738                 __isl_take isl_set *set);
739         __isl_give isl_map *isl_map_compute_divs(
740                 __isl_take isl_map *map);
742 This explicit representation defines the existentially quantified
743 variables as integer divisions of the other variables, possibly
744 including earlier existentially quantified variables.
745 An explicitly represented existentially quantified variable therefore
746 has a unique value when the values of the other variables are known.
747 If, furthermore, the same existentials, i.e., existentials
748 with the same explicit representations, should appear in the
749 same order in each of the disjuncts of a set or map, then the user should call
750 either of the following functions.
752         __isl_give isl_set *isl_set_align_divs(
753                 __isl_take isl_set *set);
754         __isl_give isl_map *isl_map_align_divs(
755                 __isl_take isl_map *map);
757 To iterate over all the basic sets or maps in a set or map, use
759         int isl_set_foreach_basic_set(__isl_keep isl_set *set,
760                 int (*fn)(__isl_take isl_basic_set *bset, void *user),
761                 void *user);
762         int isl_map_foreach_basic_map(__isl_keep isl_map *map,
763                 int (*fn)(__isl_take isl_basic_map *bmap, void *user),
764                 void *user);
766 The callback function C<fn> should return 0 if successful and
767 -1 if an error occurs.  In the latter case, or if any other error
768 occurs, the above functions will return -1.
770 It should be noted that C<isl> does not guarantee that
771 the basic sets or maps passed to C<fn> are disjoint.
772 If this is required, then the user should call one of
773 the following functions first.
775         __isl_give isl_set *isl_set_make_disjoint(
776                 __isl_take isl_set *set);
777         __isl_give isl_map *isl_map_make_disjoint(
778                 __isl_take isl_map *map);
780 To iterate over the constraints of a basic set or map, use
782         #include <isl_constraint.h>
784         int isl_basic_map_foreach_constraint(
785                 __isl_keep isl_basic_map *bmap,
786                 int (*fn)(__isl_take isl_constraint *c, void *user),
787                 void *user);
788         void isl_constraint_free(struct isl_constraint *c);
790 Again, the callback function C<fn> should return 0 if successful and
791 -1 if an error occurs.  In the latter case, or if any other error
792 occurs, the above functions will return -1.
793 The constraint C<c> represents either an equality or an inequality.
794 Use the following function to find out whether a constraint
795 represents an equality.  If not, it represents an inequality.
797         int isl_constraint_is_equality(
798                 __isl_keep isl_constraint *constraint);
800 The coefficients of the constraints can be inspected using
801 the following functions.
803         void isl_constraint_get_constant(
804                 __isl_keep isl_constraint *constraint, isl_int *v);
805         void isl_constraint_get_coefficient(
806                 __isl_keep isl_constraint *constraint,
807                 enum isl_dim_type type, int pos, isl_int *v);
809 The explicit representations of the existentially quantified
810 variables can be inspected using the following functions.
811 Note that the user is only allowed to use these functions
812 if the inspected set or map is the result of a call
813 to C<isl_set_compute_divs> or C<isl_map_compute_divs>.
815         __isl_give isl_div *isl_constraint_div(
816                 __isl_keep isl_constraint *constraint, int pos);
817         void isl_div_get_constant(__isl_keep isl_div *div,
818                 isl_int *v);
819         void isl_div_get_denominator(__isl_keep isl_div *div,
820                 isl_int *v);
821         void isl_div_get_coefficient(__isl_keep isl_div *div,
822                 enum isl_dim_type type, int pos, isl_int *v);
824 =head2 Properties
826 =head3 Unary Properties
828 =over
830 =item * Emptiness
832 The following functions test whether the given set or relation
833 contains any integer points.  The ``fast'' variants do not perform
834 any computations, but simply check if the given set or relation
835 is already known to be empty.
837         int isl_basic_set_fast_is_empty(__isl_keep isl_basic_set *bset);
838         int isl_basic_set_is_empty(__isl_keep isl_basic_set *bset);
839         int isl_set_is_empty(__isl_keep isl_set *set);
840         int isl_basic_map_fast_is_empty(__isl_keep isl_basic_map *bmap);
841         int isl_basic_map_is_empty(__isl_keep isl_basic_map *bmap);
842         int isl_map_fast_is_empty(__isl_keep isl_map *map);
843         int isl_map_is_empty(__isl_keep isl_map *map);
845 =item * Universality
847         int isl_basic_set_is_universe(__isl_keep isl_basic_set *bset);
848         int isl_basic_map_is_universe(__isl_keep isl_basic_map *bmap);
849         int isl_set_fast_is_universe(__isl_keep isl_set *set);
851 =item * Single-valuedness
853         int isl_map_is_single_valued(__isl_keep isl_map *map);
855 =back
857 =head3 Binary Properties
859 =over
861 =item * Equality
863         int isl_set_fast_is_equal(__isl_keep isl_set *set1,
864                 __isl_keep isl_set *set2);
865         int isl_set_is_equal(__isl_keep isl_set *set1,
866                 __isl_keep isl_set *set2);
867         int isl_map_is_equal(__isl_keep isl_map *map1,
868                 __isl_keep isl_map *map2);
869         int isl_map_fast_is_equal(__isl_keep isl_map *map1,
870                 __isl_keep isl_map *map2);
871         int isl_basic_map_is_equal(
872                 __isl_keep isl_basic_map *bmap1,
873                 __isl_keep isl_basic_map *bmap2);
875 =item * Disjointness
877         int isl_set_fast_is_disjoint(__isl_keep isl_set *set1,
878                 __isl_keep isl_set *set2);
880 =item * Subset
882         int isl_set_is_subset(__isl_keep isl_set *set1,
883                 __isl_keep isl_set *set2);
884         int isl_set_is_strict_subset(
885                 __isl_keep isl_set *set1,
886                 __isl_keep isl_set *set2);
887         int isl_basic_map_is_subset(
888                 __isl_keep isl_basic_map *bmap1,
889                 __isl_keep isl_basic_map *bmap2);
890         int isl_basic_map_is_strict_subset(
891                 __isl_keep isl_basic_map *bmap1,
892                 __isl_keep isl_basic_map *bmap2);
893         int isl_map_is_subset(
894                 __isl_keep isl_map *map1,
895                 __isl_keep isl_map *map2);
896         int isl_map_is_strict_subset(
897                 __isl_keep isl_map *map1,
898                 __isl_keep isl_map *map2);
900 =back
902 =head2 Unary Operations
904 =over
906 =item * Complement
908         __isl_give isl_set *isl_set_complement(
909                 __isl_take isl_set *set);
911 =item * Inverse map
913         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_reverse(
914                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
915         __isl_give isl_map *isl_map_reverse(
916                 __isl_take isl_map *map);
918 =item * Projection
920         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_project_out(
921                 __isl_take isl_basic_set *bset,
922                 enum isl_dim_type type, unsigned first, unsigned n);
923         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_project_out(
924                 __isl_take isl_basic_map *bmap,
925                 enum isl_dim_type type, unsigned first, unsigned n);
926         __isl_give isl_set *isl_set_project_out(__isl_take isl_set *set,
927                 enum isl_dim_type type, unsigned first, unsigned n);
928         __isl_give isl_map *isl_map_project_out(__isl_take isl_map *map,
929                 enum isl_dim_type type, unsigned first, unsigned n);
930         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_map_domain(
931                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
932         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_map_range(
933                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
934         __isl_give isl_set *isl_map_domain(
935                 __isl_take isl_map *bmap);
936         __isl_give isl_set *isl_map_range(
937                 __isl_take isl_map *map);
939 =item * Deltas
941         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_map_deltas(
942                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
943         __isl_give isl_set *isl_map_deltas(__isl_take isl_map *map);
945 These functions return a (basic) set containing the differences
946 between image elements and corresponding domain elements in the input.
948 =item * Coalescing
950 Simplify the representation of a set or relation by trying
951 to combine pairs of basic sets or relations into a single
952 basic set or relation.
954         __isl_give isl_set *isl_set_coalesce(__isl_take isl_set *set);
955         __isl_give isl_map *isl_map_coalesce(__isl_take isl_map *map);
957 =item * Convex hull
959         __isl_give isl_basic_set *isl_set_convex_hull(
960                 __isl_take isl_set *set);
961         __isl_give isl_basic_map *isl_map_convex_hull(
962                 __isl_take isl_map *map);
964 If the input set or relation has any existentially quantified
965 variables, then the result of these operations is currently undefined.
967 =item * Simple hull
969         __isl_give isl_basic_set *isl_set_simple_hull(
970                 __isl_take isl_set *set);
971         __isl_give isl_basic_map *isl_map_simple_hull(
972                 __isl_take isl_map *map);
974 These functions compute a single basic set or relation
975 that contains the whole input set or relation.
976 In particular, the output is described by translates
977 of the constraints describing the basic sets or relations in the input.
979 =begin latex
981 (See \autoref{s:simple hull}.)
983 =end latex
985 =item * Affine hull
987         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_affine_hull(
988                 __isl_take isl_basic_set *bset);
989         __isl_give isl_basic_set *isl_set_affine_hull(
990                 __isl_take isl_set *set);
991         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_affine_hull(
992                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
993         __isl_give isl_basic_map *isl_map_affine_hull(
994                 __isl_take isl_map *map);
996 =item * Power
998         __isl_give isl_map *isl_map_power(__isl_take isl_map *map,
999                 unsigned param, int *exact);
1001 Compute a parametric representation for all positive powers I<k> of C<map>.
1002 The power I<k> is equated to the parameter at position C<param>.
1003 The result may be an overapproximation.  If the result is exact,
1004 then C<*exact> is set to C<1>.
1005 The current implementation only produces exact results for particular
1006 cases of piecewise translations (i.e., piecewise uniform dependences).
1008 =item * Transitive closure
1010         __isl_give isl_map *isl_map_transitive_closure(
1011                 __isl_take isl_map *map, int *exact);
1013 Compute the transitive closure of C<map>.
1014 The result may be an overapproximation.  If the result is known to be exact,
1015 then C<*exact> is set to C<1>.
1016 The current implementation only produces exact results for particular
1017 cases of piecewise translations (i.e., piecewise uniform dependences).
1019 =back
1021 =head2 Binary Operations
1023 The two arguments of a binary operation not only need to live
1024 in the same C<isl_ctx>, they currently also need to have
1025 the same (number of) parameters.
1027 =head3 Basic Operations
1029 =over
1031 =item * Intersection
1033         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_intersect(
1034                 __isl_take isl_basic_set *bset1,
1035                 __isl_take isl_basic_set *bset2);
1036         __isl_give isl_set *isl_set_intersect(
1037                 __isl_take isl_set *set1,
1038                 __isl_take isl_set *set2);
1039         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_intersect_domain(
1040                 __isl_take isl_basic_map *bmap,
1041                 __isl_take isl_basic_set *bset);
1042         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_intersect_range(
1043                 __isl_take isl_basic_map *bmap,
1044                 __isl_take isl_basic_set *bset);
1045         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_intersect(
1046                 __isl_take isl_basic_map *bmap1,
1047                 __isl_take isl_basic_map *bmap2);
1048         __isl_give isl_map *isl_map_intersect_domain(
1049                 __isl_take isl_map *map,
1050                 __isl_take isl_set *set);
1051         __isl_give isl_map *isl_map_intersect_range(
1052                 __isl_take isl_map *map,
1053                 __isl_take isl_set *set);
1054         __isl_give isl_map *isl_map_intersect(
1055                 __isl_take isl_map *map1,
1056                 __isl_take isl_map *map2);
1058 =item * Union
1060         __isl_give isl_set *isl_basic_set_union(
1061                 __isl_take isl_basic_set *bset1,
1062                 __isl_take isl_basic_set *bset2);
1063         __isl_give isl_map *isl_basic_map_union(
1064                 __isl_take isl_basic_map *bmap1,
1065                 __isl_take isl_basic_map *bmap2);
1066         __isl_give isl_set *isl_set_union(
1067                 __isl_take isl_set *set1,
1068                 __isl_take isl_set *set2);
1069         __isl_give isl_map *isl_map_union(
1070                 __isl_take isl_map *map1,
1071                 __isl_take isl_map *map2);
1073 =item * Set difference
1075         __isl_give isl_set *isl_set_subtract(
1076                 __isl_take isl_set *set1,
1077                 __isl_take isl_set *set2);
1078         __isl_give isl_map *isl_map_subtract(
1079                 __isl_take isl_map *map1,
1080                 __isl_take isl_map *map2);
1082 =item * Application
1084         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_apply(
1085                 __isl_take isl_basic_set *bset,
1086                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1087         __isl_give isl_set *isl_set_apply(
1088                 __isl_take isl_set *set,
1089                 __isl_take isl_map *map);
1090         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_apply_domain(
1091                 __isl_take isl_basic_map *bmap1,
1092                 __isl_take isl_basic_map *bmap2);
1093         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_apply_range(
1094                 __isl_take isl_basic_map *bmap1,
1095                 __isl_take isl_basic_map *bmap2);
1096         __isl_give isl_map *isl_map_apply_domain(
1097                 __isl_take isl_map *map1,
1098                 __isl_take isl_map *map2);
1099         __isl_give isl_map *isl_map_apply_range(
1100                 __isl_take isl_map *map1,
1101                 __isl_take isl_map *map2);
1103 =item * Simplification
1105         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_gist(
1106                 __isl_take isl_basic_set *bset,
1107                 __isl_take isl_basic_set *context);
1108         __isl_give isl_set *isl_set_gist(__isl_take isl_set *set,
1109                 __isl_take isl_set *context);
1110         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_gist(
1111                 __isl_take isl_basic_map *bmap,
1112                 __isl_take isl_basic_map *context);
1113         __isl_give isl_map *isl_map_gist(__isl_take isl_map *map,
1114                 __isl_take isl_map *context);
1116 The gist operation returns a set or relation that has the
1117 same intersection with the context as the input set or relation.
1118 Any implicit equality in the intersection is made explicit in the result,
1119 while all inequalities that are redundant with respect to the intersection
1120 are removed.
1122 =back
1124 =head3 Lexicographic Optimization
1126 Given a (basic) set C<set> (or C<bset>) and a zero-dimensional domain C<dom>,
1127 the following functions
1128 compute a set that contains the lexicographic minimum or maximum
1129 of the elements in C<set> (or C<bset>) for those values of the parameters
1130 that satisfy C<dom>.
1131 If C<empty> is not C<NULL>, then C<*empty> is assigned a set
1132 that contains the parameter values in C<dom> for which C<set> (or C<bset>)
1133 has no elements.
1134 In other words, the union of the parameter values
1135 for which the result is non-empty and of C<*empty>
1136 is equal to C<dom>.
1138         __isl_give isl_set *isl_basic_set_partial_lexmin(
1139                 __isl_take isl_basic_set *bset,
1140                 __isl_take isl_basic_set *dom,
1141                 __isl_give isl_set **empty);
1142         __isl_give isl_set *isl_basic_set_partial_lexmax(
1143                 __isl_take isl_basic_set *bset,
1144                 __isl_take isl_basic_set *dom,
1145                 __isl_give isl_set **empty);
1146         __isl_give isl_set *isl_set_partial_lexmin(
1147                 __isl_take isl_set *set, __isl_take isl_set *dom,
1148                 __isl_give isl_set **empty);
1149         __isl_give isl_set *isl_set_partial_lexmax(
1150                 __isl_take isl_set *set, __isl_take isl_set *dom,
1151                 __isl_give isl_set **empty);
1153 Given a (basic) set C<set> (or C<bset>), the following functions simply
1154 return a set containing the lexicographic minimum or maximum
1155 of the elements in C<set> (or C<bset>).
1157         __isl_give isl_set *isl_basic_set_lexmin(
1158                 __isl_take isl_basic_set *bset);
1159         __isl_give isl_set *isl_basic_set_lexmax(
1160                 __isl_take isl_basic_set *bset);
1161         __isl_give isl_set *isl_set_lexmin(
1162                 __isl_take isl_set *set);
1163         __isl_give isl_set *isl_set_lexmax(
1164                 __isl_take isl_set *set);
1166 Given a (basic) relation C<map> (or C<bmap>) and a domain C<dom>,
1167 the following functions
1168 compute a relation that maps each element of C<dom>
1169 to the single lexicographic minimum or maximum
1170 of the elements that are associated to that same
1171 element in C<map> (or C<bmap>).
1172 If C<empty> is not C<NULL>, then C<*empty> is assigned a set
1173 that contains the elements in C<dom> that do not map
1174 to any elements in C<map> (or C<bmap>).
1175 In other words, the union of the domain of the result and of C<*empty>
1176 is equal to C<dom>.
1178         __isl_give isl_map *isl_basic_map_partial_lexmax(
1179                 __isl_take isl_basic_map *bmap,
1180                 __isl_take isl_basic_set *dom,
1181                 __isl_give isl_set **empty);
1182         __isl_give isl_map *isl_basic_map_partial_lexmin(
1183                 __isl_take isl_basic_map *bmap,
1184                 __isl_take isl_basic_set *dom,
1185                 __isl_give isl_set **empty);
1186         __isl_give isl_map *isl_map_partial_lexmax(
1187                 __isl_take isl_map *map, __isl_take isl_set *dom,
1188                 __isl_give isl_set **empty);
1189         __isl_give isl_map *isl_map_partial_lexmin(
1190                 __isl_take isl_map *map, __isl_take isl_set *dom,
1191                 __isl_give isl_set **empty);
1193 Given a (basic) map C<map> (or C<bmap>), the following functions simply
1194 return a map mapping each element in the domain of
1195 C<map> (or C<bmap>) to the lexicographic minimum or maximum
1196 of all elements associated to that element.
1198         __isl_give isl_map *isl_basic_map_lexmin(
1199                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1200         __isl_give isl_map *isl_basic_map_lexmax(
1201                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1202         __isl_give isl_map *isl_map_lexmin(
1203                 __isl_take isl_map *map);
1204         __isl_give isl_map *isl_map_lexmax(
1205                 __isl_take isl_map *map);
1207 =head2 Points
1209 Points are elements of a set.  They can be used to construct
1210 simple sets (boxes) or they can be used to represent the
1211 individual elements of a set.
1212 The zero point (the origin) can be created using
1214         __isl_give isl_point *isl_point_zero(__isl_take isl_dim *dim);
1216 The coordinates of a point can be inspected, set and changed
1217 using
1219         void isl_point_get_coordinate(__isl_keep isl_point *pnt,
1220                 enum isl_dim_type type, int pos, isl_int *v);
1221         __isl_give isl_point *isl_point_set_coordinate(
1222                 __isl_take isl_point *pnt,
1223                 enum isl_dim_type type, int pos, isl_int v);
1225         __isl_give isl_point *isl_point_add_ui(
1226                 __isl_take isl_point *pnt,
1227                 enum isl_dim_type type, int pos, unsigned val);
1228         __isl_give isl_point *isl_point_sub_ui(
1229                 __isl_take isl_point *pnt,
1230                 enum isl_dim_type type, int pos, unsigned val);
1232 Points can be copied or freed using
1234         __isl_give isl_point *isl_point_copy(
1235                 __isl_keep isl_point *pnt);
1236         void isl_point_free(__isl_take isl_point *pnt);
1238 A singleton set can be created from a point using
1240         __isl_give isl_set *isl_set_from_point(
1241                 __isl_take isl_point *pnt);
1243 and a box can be created from two opposite extremal points using
1245         __isl_give isl_set *isl_set_box_from_points(
1246                 __isl_take isl_point *pnt1,
1247                 __isl_take isl_point *pnt2);
1249 All elements of a B<bounded> set can be enumerated using
1250 the following function.
1252         int isl_set_foreach_point(__isl_keep isl_set *set,
1253                 int (*fn)(__isl_take isl_point *pnt, void *user),
1254                 void *user);
1256 The function C<fn> is called for each integer point in
1257 C<set> with as second argument the last argument of
1258 the C<isl_set_foreach_point> call.  The function C<fn>
1259 should return C<0> on success and C<-1> on failure.
1260 In the latter case, C<isl_set_foreach_point> will stop
1261 enumerating and return C<-1> as well.
1262 If the enumeration is performed successfully and to completion,
1263 then C<isl_set_foreach_point> returns C<0>.
1265 To obtain a single point of a set, use
1267         __isl_give isl_point *isl_set_sample_point(
1268                 __isl_take isl_set *set);
1270 If C<set> does not contain any (integer) points, then the
1271 resulting point will be ``void'', a property that can be
1272 tested using
1274         int isl_point_is_void(__isl_keep isl_point *pnt);
1276 =head2 Piecewise Quasipolynomials
1278 A piecewise quasipolynomial is a particular kind of function that maps
1279 a parametric point to a rational value.
1280 More specifically, a quasipolynomial is a polynomial expression in greatest
1281 integer parts of affine expressions of parameters and variables.
1282 A piecewise quasipolynomial is a subdivision of a given parametric
1283 domain into disjoint cells with a quasipolynomial associated to
1284 each cell.  The value of the piecewise quasipolynomial at a given
1285 point is the value of the quasipolynomial associated to the cell
1286 that contains the point.  Outside of the union of cells,
1287 the value is assumed to be zero.
1288 For example, the piecewise quasipolynomial
1290         [n] -> { [x] -> ((1 + n) - x) : x <= n and x >= 0 }
1292 maps C<x> to C<1 + n - x> for values of C<x> between C<0> and C<n>.
1293 Piecewise quasipolynomials are mainly used by the C<barvinok>
1294 library for representing the number of elements in a parametric set or map.
1295 For example, the piecewise quasipolynomial above represents
1296 the number of points in the map
1298         [n] -> { [x] -> [y] : x,y >= 0 and 0 <= x + y <= n }
1300 =head3 Printing (Piecewise) Quasipolynomials
1302 Quasipolynomials and piecewise quasipolynomials can be printed
1303 using the following functions.
1305         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_qpolynomial(
1306                 __isl_take isl_printer *p,
1307                 __isl_keep isl_qpolynomial *qp);
1309         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_pw_qpolynomial(
1310                 __isl_take isl_printer *p,
1311                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial *pwqp);
1313 The output format of the printer
1314 needs to be set to either C<ISL_FORMAT_ISL> or C<ISL_FORMAT_C>.
1316 =head3 Creating New (Piecewise) Quasipolynomials
1318 Some simple quasipolynomials can be created using the following functions.
1319 More complicated quasipolynomials can be created by applying
1320 operations such as addition and multiplication
1321 on the resulting quasipolynomials
1323         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_zero(
1324                 __isl_take isl_dim *dim);
1325         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_infty(
1326                 __isl_take isl_dim *dim);
1327         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_neginfty(
1328                 __isl_take isl_dim *dim);
1329         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_nan(
1330                 __isl_take isl_dim *dim);
1331         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_rat_cst(
1332                 __isl_take isl_dim *dim,
1333                 const isl_int n, const isl_int d);
1334         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_div(
1335                 __isl_take isl_div *div);
1336         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_var(
1337                 __isl_take isl_dim *dim,
1338                 enum isl_dim_type type, unsigned pos);
1340 The zero piecewise quasipolynomial or a piecewise quasipolynomial
1341 with a single cell can be created using the following functions.
1342 Multiple of these single cell piecewise quasipolynomials can
1343 be combined to create more complicated piecewise quasipolynomials.
1345         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_zero(
1346                 __isl_take isl_dim *dim);
1347         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_alloc(
1348                 __isl_take isl_set *set,
1349                 __isl_take isl_qpolynomial *qp);
1351 Quasipolynomials can be copied and freed again using the following
1352 functions.
1354         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_copy(
1355                 __isl_keep isl_qpolynomial *qp);
1356         void isl_qpolynomial_free(__isl_take isl_qpolynomial *qp);
1358         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_copy(
1359                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial *pwqp);
1360         void isl_pw_qpolynomial_free(
1361                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp);
1363 =head3 Inspecting (Piecewise) Quasipolynomials
1365 To iterate over the cells in a piecewise quasipolynomial,
1366 use either of the following two functions
1368         int isl_pw_qpolynomial_foreach_piece(
1369                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial *pwqp,
1370                 int (*fn)(__isl_take isl_set *set,
1371                           __isl_take isl_qpolynomial *qp,
1372                           void *user), void *user);
1373         int isl_pw_qpolynomial_foreach_lifted_piece(
1374                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial *pwqp,
1375                 int (*fn)(__isl_take isl_set *set,
1376                           __isl_take isl_qpolynomial *qp,
1377                           void *user), void *user);
1379 As usual, the function C<fn> should return C<0> on success
1380 and C<-1> on failure.  The difference between
1381 C<isl_pw_qpolynomial_foreach_piece> and
1382 C<isl_pw_qpolynomial_foreach_lifted_piece> is that
1383 C<isl_pw_qpolynomial_foreach_lifted_piece> will first
1384 compute unique representations for all existentially quantified
1385 variables and then turn these existentially quantified variables
1386 into extra set variables, adapting the associated quasipolynomial
1387 accordingly.  This means that the C<set> passed to C<fn>
1388 will not have any existentially quantified variables, but that
1389 the dimensions of the sets may be different for different
1390 invocations of C<fn>.
1392 To iterate over all terms in a quasipolynomial,
1395         int isl_qpolynomial_foreach_term(
1396                 __isl_keep isl_qpolynomial *qp,
1397                 int (*fn)(__isl_take isl_term *term,
1398                           void *user), void *user);
1400 The terms themselves can be inspected and freed using
1401 these functions
1403         unsigned isl_term_dim(__isl_keep isl_term *term,
1404                 enum isl_dim_type type);
1405         void isl_term_get_num(__isl_keep isl_term *term,
1406                 isl_int *n);
1407         void isl_term_get_den(__isl_keep isl_term *term,
1408                 isl_int *d);
1409         int isl_term_get_exp(__isl_keep isl_term *term,
1410                 enum isl_dim_type type, unsigned pos);
1411         __isl_give isl_div *isl_term_get_div(
1412                 __isl_keep isl_term *term, unsigned pos);
1413         void isl_term_free(__isl_take isl_term *term);
1415 Each term is a product of parameters, set variables and
1416 integer divisions.  The function C<isl_term_get_exp>
1417 returns the exponent of a given dimensions in the given term.
1418 The C<isl_int>s in the arguments of C<isl_term_get_num>
1419 and C<isl_term_get_den> need to have been initialized
1420 using C<isl_int_init> before calling these functions.
1422 =head3 Properties of (Piecewise) Quasipolynomials
1424 To check whether a quasipolynomial is actually a constant,
1425 use the following function.
1427         int isl_qpolynomial_is_cst(__isl_keep isl_qpolynomial *qp,
1428                 isl_int *n, isl_int *d);
1430 If C<qp> is a constant and if C<n> and C<d> are not C<NULL>
1431 then the numerator and denominator of the constant
1432 are returned in C<*n> and C<*d>, respectively.
1434 =head3 Operations on (Piecewise) Quasipolynomials
1436         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_neg(
1437                 __isl_take isl_qpolynomial *qp);
1438         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_add(
1439                 __isl_take isl_qpolynomial *qp1,
1440                 __isl_take isl_qpolynomial *qp2);
1441         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_sub(
1442                 __isl_take isl_qpolynomial *qp1,
1443                 __isl_take isl_qpolynomial *qp2);
1444         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_mul(
1445                 __isl_take isl_qpolynomial *qp1,
1446                 __isl_take isl_qpolynomial *qp2);
1448         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_add(
1449                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp1,
1450                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp2);
1451         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_sub(
1452                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp1,
1453                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp2);
1454         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_add_disjoint(
1455                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp1,
1456                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp2);
1457         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_neg(
1458                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp);
1459         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_mul(
1460                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp1,
1461                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp2);
1463         __isl_give isl_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_eval(
1464                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp,
1465                 __isl_take isl_point *pnt);
1467         __isl_give isl_set *isl_pw_qpolynomial_domain(
1468                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp);
1469         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_intersect_domain(
1470                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwpq,
1471                 __isl_take isl_set *set);
1473         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_gist(
1474                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp,
1475                 __isl_take isl_set *context);
1477 The gist operation applies the gist operation to each of
1478 the cells in the domain of the input piecewise quasipolynomial.
1479 In future, the operation will also exploit the context
1480 to simplify the quasipolynomials associated to each cell.
1482 =head2 Bounds on Piecewise Quasipolynomials and Piecewise Quasipolynomial Reductions
1484 A piecewise quasipolynomial reduction is a piecewise
1485 reduction (or fold) of quasipolynomials.
1486 In particular, the reduction can be maximum or a minimum.
1487 The objects are mainly used to represent the result of
1488 an upper or lower bound on a quasipolynomial over its domain,
1489 i.e., as the result of the following function.
1491         __isl_give isl_pw_qpolynomial_fold *isl_pw_qpolynomial_bound(
1492                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp,
1493                 enum isl_fold type, int *tight);
1495 The C<type> argument may be either C<isl_fold_min> or C<isl_fold_max>.
1496 If C<tight> is not C<NULL>, then C<*tight> is set to C<1>
1497 is the returned bound is known be tight, i.e., for each value
1498 of the parameters there is at least
1499 one element in the domain that reaches the bound.
1501 A (piecewise) quasipolynomial reduction can be copied or freed using the
1502 following functions.
1504         __isl_give isl_qpolynomial_fold *isl_qpolynomial_fold_copy(
1505                 __isl_keep isl_qpolynomial_fold *fold);
1506         __isl_give isl_pw_qpolynomial_fold *isl_pw_qpolynomial_fold_copy(
1507                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial_fold *pwf);
1508         void isl_qpolynomial_fold_free(
1509                 __isl_take isl_qpolynomial_fold *fold);
1510         void isl_pw_qpolynomial_fold_free(
1511                 __isl_take isl_pw_qpolynomial_fold *pwf);
1513 =head3 Printing Piecewise Quasipolynomial Reductions
1515 Piecewise quasipolynomial reductions can be printed
1516 using the following function.
1518         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_pw_qpolynomial_fold(
1519                 __isl_take isl_printer *p,
1520                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial_fold *pwf);
1522 The output format of the printer
1523 needs to be set to either C<ISL_FORMAT_ISL> or C<ISL_FORMAT_C>.
1525 =head3 Inspecting (Piecewise) Quasipolynomial Reductions
1527 To iterate over the cells in a piecewise quasipolynomial reduction,
1528 use either of the following two functions
1530         int isl_pw_qpolynomial_fold_foreach_piece(
1531                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial_fold *pwf,
1532                 int (*fn)(__isl_take isl_set *set,
1533                           __isl_take isl_qpolynomial_fold *fold,
1534                           void *user), void *user);
1535         int isl_pw_qpolynomial_fold_foreach_lifted_piece(
1536                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial_fold *pwf,
1537                 int (*fn)(__isl_take isl_set *set,
1538                           __isl_take isl_qpolynomial_fold *fold,
1539                           void *user), void *user);
1541 See L<Inspecting (Piecewise) Quasipolynomials> for an explanation
1542 of the difference between these two functions.
1544 To iterate over all quasipolynomials in a reduction, use
1546         int isl_qpolynomial_fold_foreach_qpolynomial(
1547                 __isl_keep isl_qpolynomial_fold *fold,
1548                 int (*fn)(__isl_take isl_qpolynomial *qp,
1549                           void *user), void *user);
1551 =head3 Operations on Piecewise Quasipolynomial Reductions
1553         __isl_give isl_pw_qpolynomial_fold *isl_pw_qpolynomial_fold_add(
1554                 __isl_take isl_pw_qpolynomial_fold *pwf1,
1555                 __isl_take isl_pw_qpolynomial_fold *pwf2);
1557         __isl_give isl_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_fold_eval(
1558                 __isl_take isl_pw_qpolynomial_fold *pwf,
1559                 __isl_take isl_point *pnt);
1561         __isl_give isl_pw_qpolynomial_fold *isl_pw_qpolynomial_fold_coalesce(
1562                 __isl_take isl_pw_qpolynomial_fold *pwf);
1564         __isl_give isl_pw_qpolynomial_fold *isl_pw_qpolynomial_fold_gist(
1565                 __isl_take isl_pw_qpolynomial_fold *pwf,
1566                 __isl_take isl_set *context);
1568 The gist operation applies the gist operation to each of
1569 the cells in the domain of the input piecewise quasipolynomial reduction.
1570 In future, the operation will also exploit the context
1571 to simplify the quasipolynomial reductions associated to each cell.
1573 =head2 Dependence Analysis
1575 C<isl> contains specialized functionality for performing
1576 array dataflow analysis.  That is, given a I<sink> access relation
1577 and a collection of possible I<source> access relations,
1578 C<isl> can compute relations that describe
1579 for each iteration of the sink access, which iteration
1580 of which of the source access relations was the last
1581 to access the same data element before the given iteration
1582 of the sink access.
1583 To compute standard flow dependences, the sink should be
1584 a read, while the sources should be writes.
1585 If any of the source accesses are marked as being I<may>
1586 accesses, then there will be a dependence to the last
1587 I<must> access B<and> to any I<may> access that follows
1588 this last I<must> access.
1589 In particular, if I<all> sources are I<may> accesses,
1590 then memory based dependence analysis is performed.
1591 If, on the other hand, all sources are I<must> accesses,
1592 then value based dependence analysis is performed.
1594         #include <isl_flow.h>
1596         __isl_give isl_access_info *isl_access_info_alloc(
1597                 __isl_take isl_map *sink,
1598                 void *sink_user, isl_access_level_before fn,
1599                 int max_source);
1600         __isl_give isl_access_info *isl_access_info_add_source(
1601                 __isl_take isl_access_info *acc,
1602                 __isl_take isl_map *source, int must,
1603                 void *source_user);
1605         __isl_give isl_flow *isl_access_info_compute_flow(
1606                 __isl_take isl_access_info *acc);
1608         int isl_flow_foreach(__isl_keep isl_flow *deps,
1609                 int (*fn)(__isl_take isl_map *dep, int must,
1610                           void *dep_user, void *user),
1611                 void *user);
1612         __isl_give isl_set *isl_flow_get_no_source(
1613                 __isl_keep isl_flow *deps, int must);
1614         void isl_flow_free(__isl_take isl_flow *deps);
1616 The function C<isl_access_info_compute_flow> performs the actual
1617 dependence analysis.  The other functions are used to construct
1618 the input for this function or to read off the output.
1620 The input is collected in an C<isl_access_info>, which can
1621 be created through a call to C<isl_access_info_alloc>.
1622 The arguments to this functions are the sink access relation
1623 C<sink>, a token C<sink_user> used to identify the sink
1624 access to the user, a callback function for specifying the
1625 relative order of source and sink accesses, and the number
1626 of source access relations that will be added.
1627 The callback function has type C<int (*)(void *first, void *second)>.
1628 The function is called with two user supplied tokens identifying
1629 either a source or the sink and it should return the shared nesting
1630 level and the relative order of the two accesses.
1631 In particular, let I<n> be the number of loops shared by
1632 the two accesses.  If C<first> precedes C<second> textually,
1633 then the function should return I<2 * n + 1>; otherwise,
1634 it should return I<2 * n>.
1635 The sources can be added to the C<isl_access_info> by performing
1636 (at most) C<max_source> calls to C<isl_access_info_add_source>.
1637 C<must> indicates whether the source is a I<must> access
1638 or a I<may> access.  Note that a multi-valued access relation
1639 should only be marked I<must> if every iteration in the domain
1640 of the relation accesses I<all> elements in its image.
1641 The C<source_user> token is again used to identify
1642 the source access.  The range of the source access relation
1643 C<source> should have the same dimension as the range
1644 of the sink access relation.
1646 The result of the dependence analysis is collected in an
1647 C<isl_flow>.  There may be elements in the domain of
1648 the sink access for which no preceding source access could be
1649 found or for which all preceding sources are I<may> accesses.
1650 The sets of these elements can be obtained through
1651 calls to C<isl_flow_get_no_source>, the first with C<must> set
1652 and the second with C<must> unset.
1653 In the case of standard flow dependence analysis,
1654 with the sink a read and the sources I<must> writes,
1655 the first set corresponds to the reads from uninitialized
1656 array elements and the second set is empty.
1657 The actual flow dependences can be extracted using
1658 C<isl_flow_foreach>.  This function will call the user-specified
1659 callback function C<fn> for each B<non-empty> dependence between
1660 a source and the sink.  The callback function is called
1661 with four arguments, the actual flow dependence relation
1662 mapping source iterations to sink iterations, a boolean that
1663 indicates whether it is a I<must> or I<may> dependence, a token
1664 identifying the source and an additional C<void *> with value
1665 equal to the third argument of the C<isl_flow_foreach> call.
1666 A dependence is marked I<must> if it originates from a I<must>
1667 source and if it is not followed by any I<may> sources.
1669 After finishing with an C<isl_flow>, the user should call
1670 C<isl_flow_free> to free all associated memory.
1672 =head2 Parametric Vertex Enumeration
1674 The parametric vertex enumeration described in this section
1675 is mainly intended to be used internally and by the C<barvinok>
1676 library.
1678         #include <isl_vertices.h>
1679         __isl_give isl_vertices *isl_basic_set_compute_vertices(
1680                 __isl_keep isl_basic_set *bset);
1682 The function C<isl_basic_set_compute_vertices> performs the
1683 actual computation of the parametric vertices and the chamber
1684 decomposition and store the result in an C<isl_vertices> object.
1685 This information can be queried by either iterating over all
1686 the vertices or iterating over all the chambers or cells
1687 and then iterating over all vertices that are active on the chamber.
1689         int isl_vertices_foreach_vertex(
1690                 __isl_keep isl_vertices *vertices,
1691                 int (*fn)(__isl_take isl_vertex *vertex, void *user),
1692                 void *user);
1694         int isl_vertices_foreach_cell(
1695                 __isl_keep isl_vertices *vertices,
1696                 int (*fn)(__isl_take isl_cell *cell, void *user),
1697                 void *user);
1698         int isl_cell_foreach_vertex(__isl_keep isl_cell *cell,
1699                 int (*fn)(__isl_take isl_vertex *vertex, void *user),
1700                 void *user);
1702 Other operations that can be performed on an C<isl_vertices> object are
1703 the following.
1705         isl_ctx *isl_vertices_get_ctx(
1706                 __isl_keep isl_vertices *vertices);
1707         int isl_vertices_get_n_vertices(
1708                 __isl_keep isl_vertices *vertices);
1709         void isl_vertices_free(__isl_take isl_vertices *vertices);
1711 Vertices can be inspected and destroyed using the following functions.
1713         isl_ctx *isl_vertex_get_ctx(__isl_keep isl_vertex *vertex);
1714         int isl_vertex_get_id(__isl_keep isl_vertex *vertex);
1715         __isl_give isl_basic_set *isl_vertex_get_domain(
1716                 __isl_keep isl_vertex *vertex);
1717         __isl_give isl_basic_set *isl_vertex_get_expr(
1718                 __isl_keep isl_vertex *vertex);
1719         void isl_vertex_free(__isl_take isl_vertex *vertex);
1721 C<isl_vertex_get_expr> returns a singleton parametric set describing
1722 the vertex, while C<isl_vertex_get_domain> returns the activity domain
1723 of the vertex.
1724 Note that C<isl_vertex_get_domain> and C<isl_vertex_get_expr> return
1725 B<rational> basic sets, so they should mainly be used for inspection
1726 and should not be mixed with integer sets.
1728 Chambers can be inspected and destroyed using the following functions.
1730         isl_ctx *isl_cell_get_ctx(__isl_keep isl_cell *cell);
1731         __isl_give isl_basic_set *isl_cell_get_domain(
1732                 __isl_keep isl_cell *cell);
1733         void isl_cell_free(__isl_take isl_cell *cell);
1735 =head1 Applications
1737 Although C<isl> is mainly meant to be used as a library,
1738 it also contains some basic applications that use some
1739 of the functionality of C<isl>.
1740 The input may be specified in either the L<isl format>
1741 or the L<PolyLib format>.
1743 =head2 C<isl_polyhedron_sample>
1745 C<isl_polyhedron_sample> takes a polyhedron as input and prints
1746 an integer element of the polyhedron, if there is any.
1747 The first column in the output is the denominator and is always
1748 equal to 1.  If the polyhedron contains no integer points,
1749 then a vector of length zero is printed.
1751 =head2 C<isl_pip>
1753 C<isl_pip> takes the same input as the C<example> program
1754 from the C<piplib> distribution, i.e., a set of constraints
1755 on the parameters, a line contains only -1 and finally a set
1756 of constraints on a parametric polyhedron.
1757 The coefficients of the parameters appear in the last columns
1758 (but before the final constant column).
1759 The output is the lexicographic minimum of the parametric polyhedron.
1760 As C<isl> currently does not have its own output format, the output
1761 is just a dump of the internal state.
1763 =head2 C<isl_polyhedron_minimize>
1765 C<isl_polyhedron_minimize> computes the minimum of some linear
1766 or affine objective function over the integer points in a polyhedron.
1767 If an affine objective function
1768 is given, then the constant should appear in the last column.
1770 =head2 C<isl_polytope_scan>
1772 Given a polytope, C<isl_polytope_scan> prints
1773 all integer points in the polytope.
1775 =head1 C<isl-polylib>
1777 The C<isl-polylib> library provides the following functions for converting
1778 between C<isl> objects and C<PolyLib> objects.
1779 The library is distributed separately for licensing reasons.
1781         #include <isl_set_polylib.h>
1782         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_new_from_polylib(
1783                 Polyhedron *P, __isl_take isl_dim *dim);
1784         Polyhedron *isl_basic_set_to_polylib(
1785                 __isl_keep isl_basic_set *bset);
1786         __isl_give isl_set *isl_set_new_from_polylib(Polyhedron *D,
1787                 __isl_take isl_dim *dim);
1788         Polyhedron *isl_set_to_polylib(__isl_keep isl_set *set);
1790         #include <isl_map_polylib.h>
1791         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_new_from_polylib(
1792                 Polyhedron *P, __isl_take isl_dim *dim);
1793         __isl_give isl_map *isl_map_new_from_polylib(Polyhedron *D,
1794                 __isl_take isl_dim *dim);
1795         Polyhedron *isl_basic_map_to_polylib(
1796                 __isl_keep isl_basic_map *bmap);
1797         Polyhedron *isl_map_to_polylib(__isl_keep isl_map *map);