add isl_pw_qpolynomial_bound_range
[isl.git] / doc / user.pod
blobca789a5223bbc798ce49852087b5aa62d708755a
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.
20 =head1 Installation
22 The source of C<isl> can be obtained either as a tarball
23 or from the git repository.  Both are available from
24 L<http://freshmeat.net/projects/isl/>.
25 The installation process depends on how you obtained
26 the source.
28 =head2 Installation from the git repository
30 =over
32 =item 1 Clone or update the repository
34 The first time the source is obtained, you need to clone
35 the repository.
37         git clone git://repo.or.cz/isl.git
39 To obtain updates, you need to pull in the latest changes
41         git pull
43 =item 2 Get submodule (optional)
45 C<isl> can optionally use the C<piplib> library and provides
46 this library as a submodule.  If you want to use it, then
47 after you have cloned C<isl>, you need to grab the submodules
49         git submodule init
50         git submodule update
52 To obtain updates, you only need
54         git submodule update
56 Note that C<isl> currently does not use any C<piplib>
57 functionality by default.
59 =item 3 Generate C<configure>
61         ./autogen.sh
63 =back
65 After performing the above steps, continue
66 with the L<Common installation instructions>.
68 =head2 Common installation instructions
70 =over
72 =item 1 Obtain C<GMP>
74 Building C<isl> requires C<GMP>, including its headers files.
75 Your distribution may not provide these header files by default
76 and you may need to install a package called C<gmp-devel> or something
77 similar.  Alternatively, C<GMP> can be built from
78 source, available from L<http://gmplib.org/>.
80 =item 2 Configure
82 C<isl> uses the standard C<autoconf> C<configure> script.
83 To run it, just type
85         ./configure
87 optionally followed by some configure options.
88 A complete list of options can be obtained by running
90         ./configure --help
92 Below we discuss some of the more common options.
94 C<isl> can optionally use C<piplib>, but no
95 C<piplib> functionality is currently used by default.
96 The C<--with-piplib> option can
97 be used to specify which C<piplib>
98 library to use, either an installed version (C<system>),
99 an externally built version (C<build>)
100 or no version (C<no>).  The option C<build> is mostly useful
101 in C<configure> scripts of larger projects that bundle both C<isl>
102 and C<piplib>.
104 =over
106 =item C<--prefix>
108 Installation prefix for C<isl>
110 =item C<--with-gmp-prefix>
112 Installation prefix for C<GMP> (architecture-independent files).
114 =item C<--with-gmp-exec-prefix>
116 Installation prefix for C<GMP> (architecture-dependent files).
118 =item C<--with-piplib>
120 Which copy of C<piplib> to use, either C<no> (default), C<system> or C<build>.
122 =item C<--with-piplib-prefix>
124 Installation prefix for C<system> C<piplib> (architecture-independent files).
126 =item C<--with-piplib-exec-prefix>
128 Installation prefix for C<system> C<piplib> (architecture-dependent files).
130 =item C<--with-piplib-builddir>
132 Location where C<build> C<piplib> was built.
134 =back
136 =item 3 Compile
138         make
140 =item 4 Install (optional)
142         make install
144 =back
146 =head1 Library
148 =head2 Initialization
150 All manipulations of integer sets and relations occur within
151 the context of an C<isl_ctx>.
152 A given C<isl_ctx> can only be used within a single thread.
153 All arguments of a function are required to have been allocated
154 within the same context.
155 There are currently no functions available for moving an object
156 from one C<isl_ctx> to another C<isl_ctx>.  This means that
157 there is currently no way of safely moving an object from one
158 thread to another, unless the whole C<isl_ctx> is moved.
160 An C<isl_ctx> can be allocated using C<isl_ctx_alloc> and
161 freed using C<isl_ctx_free>.
162 All objects allocated within an C<isl_ctx> should be freed
163 before the C<isl_ctx> itself is freed.
165         isl_ctx *isl_ctx_alloc();
166         void isl_ctx_free(isl_ctx *ctx);
168 =head2 Integers
170 All operations on integers, mainly the coefficients
171 of the constraints describing the sets and relations,
172 are performed in exact integer arithmetic using C<GMP>.
173 However, to allow future versions of C<isl> to optionally
174 support fixed integer arithmetic, all calls to C<GMP>
175 are wrapped inside C<isl> specific macros.
176 The basic type is C<isl_int> and the following operations
177 are available on this type.
178 The meanings of these operations are essentially the same
179 as their C<GMP> C<mpz_> counterparts.
180 As always with C<GMP> types, C<isl_int>s need to be
181 initialized with C<isl_int_init> before they can be used
182 and they need to be released with C<isl_int_clear>
183 after the last use.
185 =over
187 =item isl_int_init(i)
189 =item isl_int_clear(i)
191 =item isl_int_set(r,i)
193 =item isl_int_set_si(r,i)
195 =item isl_int_abs(r,i)
197 =item isl_int_neg(r,i)
199 =item isl_int_swap(i,j)
201 =item isl_int_swap_or_set(i,j)
203 =item isl_int_add_ui(r,i,j)
205 =item isl_int_sub_ui(r,i,j)
207 =item isl_int_add(r,i,j)
209 =item isl_int_sub(r,i,j)
211 =item isl_int_mul(r,i,j)
213 =item isl_int_mul_ui(r,i,j)
215 =item isl_int_addmul(r,i,j)
217 =item isl_int_submul(r,i,j)
219 =item isl_int_gcd(r,i,j)
221 =item isl_int_lcm(r,i,j)
223 =item isl_int_divexact(r,i,j)
225 =item isl_int_cdiv_q(r,i,j)
227 =item isl_int_fdiv_q(r,i,j)
229 =item isl_int_fdiv_r(r,i,j)
231 =item isl_int_fdiv_q_ui(r,i,j)
233 =item isl_int_read(r,s)
235 =item isl_int_print(out,i,width)
237 =item isl_int_sgn(i)
239 =item isl_int_cmp(i,j)
241 =item isl_int_cmp_si(i,si)
243 =item isl_int_eq(i,j)
245 =item isl_int_ne(i,j)
247 =item isl_int_lt(i,j)
249 =item isl_int_le(i,j)
251 =item isl_int_gt(i,j)
253 =item isl_int_ge(i,j)
255 =item isl_int_abs_eq(i,j)
257 =item isl_int_abs_ne(i,j)
259 =item isl_int_abs_lt(i,j)
261 =item isl_int_abs_gt(i,j)
263 =item isl_int_abs_ge(i,j)
265 =item isl_int_is_zero(i)
267 =item isl_int_is_one(i)
269 =item isl_int_is_negone(i)
271 =item isl_int_is_pos(i)
273 =item isl_int_is_neg(i)
275 =item isl_int_is_nonpos(i)
277 =item isl_int_is_nonneg(i)
279 =item isl_int_is_divisible_by(i,j)
281 =back
283 =head2 Sets and Relations
285 C<isl> uses four types of objects for representing sets and relations,
286 C<isl_basic_set>, C<isl_basic_map>, C<isl_set> and C<isl_map>.
287 C<isl_basic_set> and C<isl_basic_map> represent sets and relations that
288 can be described as a conjunction of affine constraints, while
289 C<isl_set> and C<isl_map> represent unions of
290 C<isl_basic_set>s and C<isl_basic_map>s, respectively.
291 The difference between sets and relations (maps) is that sets have
292 one set of variables, while relations have two sets of variables,
293 input variables and output variables.
295 =head2 Memory Management
297 Since a high-level operation on sets and/or relations usually involves
298 several substeps and since the user is usually not interested in
299 the intermediate results, most functions that return a new object
300 will also release all the objects passed as arguments.
301 If the user still wants to use one or more of these arguments
302 after the function call, she should pass along a copy of the
303 object rather than the object itself.
304 The user is then responsible for make sure that the original
305 object gets used somewhere else or is explicitly freed.
307 The arguments and return values of all documents functions are
308 annotated to make clear which arguments are released and which
309 arguments are preserved.  In particular, the following annotations
310 are used
312 =over
314 =item C<__isl_give>
316 C<__isl_give> means that a new object is returned.
317 The user should make sure that the returned pointer is
318 used exactly once as a value for an C<__isl_take> argument.
319 In between, it can be used as a value for as many
320 C<__isl_keep> arguments as the user likes.
321 There is one exception, and that is the case where the
322 pointer returned is C<NULL>.  Is this case, the user
323 is free to use it as an C<__isl_take> argument or not.
325 =item C<__isl_take>
327 C<__isl_take> means that the object the argument points to
328 is taken over by the function and may no longer be used
329 by the user as an argument to any other function.
330 The pointer value must be one returned by a function
331 returning an C<__isl_give> pointer.
332 If the user passes in a C<NULL> value, then this will
333 be treated as an error in the sense that the function will
334 not perform its usual operation.  However, it will still
335 make sure that all the the other C<__isl_take> arguments
336 are released.
338 =item C<__isl_keep>
340 C<__isl_keep> means that the function will only use the object
341 temporarily.  After the function has finished, the user
342 can still use it as an argument to other functions.
343 A C<NULL> value will be treated in the same way as
344 a C<NULL> value for an C<__isl_take> argument.
346 =back
348 =head2 Dimension Specifications
350 Whenever a new set or relation is created from scratch,
351 its dimension needs to be specified using an C<isl_dim>.
353         #include <isl_dim.h>
354         __isl_give isl_dim *isl_dim_alloc(isl_ctx *ctx,
355                 unsigned nparam, unsigned n_in, unsigned n_out);
356         __isl_give isl_dim *isl_dim_set_alloc(isl_ctx *ctx,
357                 unsigned nparam, unsigned dim);
358         __isl_give isl_dim *isl_dim_copy(__isl_keep isl_dim *dim);
359         void isl_dim_free(__isl_take isl_dim *dim);
360         unsigned isl_dim_size(__isl_keep isl_dim *dim,
361                 enum isl_dim_type type);
363 The dimension specification used for creating a set
364 needs to be created using C<isl_dim_set_alloc>, while
365 that for creating a relation
366 needs to be created using C<isl_dim_alloc>.
367 C<isl_dim_size> can be used
368 to find out the number of dimensions of each type in
369 a dimension specification, where type may be
370 C<isl_dim_param>, C<isl_dim_in> (only for relations),
371 C<isl_dim_out> (only for relations), C<isl_dim_set>
372 (only for sets) or C<isl_dim_all>.
374 It is often useful to create objects that live in the
375 same space as some other object.  This can be accomplished
376 by creating the new objects
377 (see L<Creating New Sets and Relations> or
378 L<Creating New (Piecewise) Quasipolynomials>) based on the dimension
379 specification of the original object.
381         #include <isl_set.h>
382         __isl_give isl_dim *isl_basic_set_get_dim(
383                 __isl_keep isl_basic_set *bset);
384         __isl_give isl_dim *isl_set_get_dim(__isl_keep isl_set *set);
386         #include <isl_map.h>
387         __isl_give isl_dim *isl_basic_map_get_dim(
388                 __isl_keep isl_basic_map *bmap);
389         __isl_give isl_dim *isl_map_get_dim(__isl_keep isl_map *map);
391         #include <isl_polynomial.h>
392         __isl_give isl_dim *isl_qpolynomial_get_dim(
393                 __isl_keep isl_qpolynomial *qp);
394         __isl_give isl_dim *isl_pw_qpolynomial_get_dim(
395                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial *pwqp);
397 The names of the individual dimensions may be set or read off
398 using the following functions.
400         #include <isl_dim.h>
401         __isl_give isl_dim *isl_dim_set_name(__isl_take isl_dim *dim,
402                                  enum isl_dim_type type, unsigned pos,
403                                  __isl_keep const char *name);
404         __isl_keep const char *isl_dim_get_name(__isl_keep isl_dim *dim,
405                                  enum isl_dim_type type, unsigned pos);
407 Note that C<isl_dim_get_name> returns a pointer to some internal
408 data structure, so the result can only be used while the
409 corresponding C<isl_dim> is alive.
410 Also note that every function that operates on two sets or relations
411 requires that both arguments have the same parameters.  This also
412 means that if one of the arguments has named parameters, then the
413 other needs to have named parameters too and the names need to match.
415 =head2 Input and Output
417 C<isl> supports its own input/output format, which is similar
418 to the C<Omega> format, but also supports the C<PolyLib> format
419 in some cases.
421 =head3 C<isl> format
423 The C<isl> format is similar to that of C<Omega>, but has a different
424 syntax for describing the parameters and allows for the definition
425 of an existentially quantified variable as the integer division
426 of an affine expression.
427 For example, the set of integers C<i> between C<0> and C<n>
428 such that C<i % 10 <= 6> can be described as
430         [n] -> { [i] : exists (a = [i/10] : 0 <= i and i <= n and
431                                 i - 10 a <= 6) }
433 A set or relation can have several disjuncts, separated
434 by the keyword C<or>.  Each disjunct is either a conjunction
435 of constraints or a projection (C<exists>) of a conjunction
436 of constraints.  The constraints are separated by the keyword
437 C<and>.
439 =head3 C<PolyLib> format
441 If the represented set is a union, then the first line
442 contains a single number representing the number of disjuncts.
443 Otherwise, a line containing the number C<1> is optional.
445 Each disjunct is represented by a matrix of constraints.
446 The first line contains two numbers representing
447 the number of rows and columns,
448 where the number of rows is equal to the number of constraints
449 and the number of columns is equal to two plus the number of variables.
450 The following lines contain the actual rows of the constraint matrix.
451 In each row, the first column indicates whether the constraint
452 is an equality (C<0>) or inequality (C<1>).  The final column
453 corresponds to the constant term.
455 If the set is parametric, then the coefficients of the parameters
456 appear in the last columns before the constant column.
457 The coefficients of any existentially quantified variables appear
458 between those of the set variables and those of the parameters.
460 =head3 Input
462         #include <isl_set.h>
463         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_read_from_file(
464                 isl_ctx *ctx, FILE *input, int nparam);
465         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_read_from_str(
466                 isl_ctx *ctx, const char *str, int nparam);
467         __isl_give isl_set *isl_set_read_from_file(isl_ctx *ctx,
468                 FILE *input, int nparam);
469         __isl_give isl_set *isl_set_read_from_str(isl_ctx *ctx,
470                 const char *str, int nparam);
472         #include <isl_map.h>
473         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_read_from_file(
474                 isl_ctx *ctx, FILE *input, int nparam);
475         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_read_from_str(
476                 isl_ctx *ctx, const char *str, int nparam);
477         __isl_give isl_map *isl_map_read_from_file(
478                 struct isl_ctx *ctx, FILE *input, int nparam);
479         __isl_give isl_map *isl_map_read_from_str(isl_ctx *ctx,
480                 const char *str, int nparam);
482 The input format is autodetected and may be either the C<PolyLib> format
483 or the C<isl> format.
484 C<nparam> specifies how many of the final columns in
485 the C<PolyLib> format correspond to parameters.
486 If input is given in the C<isl> format, then the number
487 of parameters needs to be equal to C<nparam>.
488 If C<nparam> is negative, then any number of parameters
489 is accepted in the C<isl> format and zero parameters
490 are assumed in the C<PolyLib> format.
492 =head3 Output
494 Before anything can be printed, an C<isl_printer> needs to
495 be created.
497         __isl_give isl_printer *isl_printer_to_file(isl_ctx *ctx,
498                 FILE *file);
499         __isl_give isl_printer *isl_printer_to_str(isl_ctx *ctx);
500         void isl_printer_free(__isl_take isl_printer *printer);
501         __isl_give char *isl_printer_get_str(
502                 __isl_keep isl_printer *printer);
504 The behavior of the printer can be modified in various ways
506         __isl_give isl_printer *isl_printer_set_output_format(
507                 __isl_take isl_printer *p, int output_format);
508         __isl_give isl_printer *isl_printer_set_indent(
509                 __isl_take isl_printer *p, int indent);
510         __isl_give isl_printer *isl_printer_set_prefix(
511                 __isl_take isl_printer *p, const char *prefix);
512         __isl_give isl_printer *isl_printer_set_suffix(
513                 __isl_take isl_printer *p, const char *suffix);
515 The C<output_format> may be either C<ISL_FORMAT_ISL>, C<ISL_FORMAT_OMEGA>
516 or C<ISL_FORMAT_POLYLIB> and defaults to C<ISL_FORMAT_ISL>.
517 Each line in the output is indented by C<indent> spaces
518 (default: 0), prefixed by C<prefix> and suffixed by C<suffix>.
519 In the C<PolyLib> format output,
520 the coefficients of the existentially quantified variables
521 appear between those of the set variables and those
522 of the parameters.
524 To actually print something, use
526         #include <isl_set.h>
527         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_basic_set(
528                 __isl_take isl_printer *printer,
529                 __isl_keep isl_basic_set *bset);
530         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_set(
531                 __isl_take isl_printer *printer,
532                 __isl_keep isl_set *set);
534         #include <isl_map.h>
535         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_basic_map(
536                 __isl_take isl_printer *printer,
537                 __isl_keep isl_basic_map *bmap);
538         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_map(
539                 __isl_take isl_printer *printer,
540                 __isl_keep isl_map *map);
542 When called on a file printer, the following function flushes
543 the file.  When called on a string printer, the buffer is cleared.
545         __isl_give isl_printer *isl_printer_flush(
546                 __isl_take isl_printer *p);
548 =head2 Creating New Sets and Relations
550 C<isl> has functions for creating some standard sets and relations.
552 =over
554 =item * Empty sets and relations
556         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_empty(
557                 __isl_take isl_dim *dim);
558         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_empty(
559                 __isl_take isl_dim *dim);
560         __isl_give isl_set *isl_set_empty(
561                 __isl_take isl_dim *dim);
562         __isl_give isl_map *isl_map_empty(
563                 __isl_take isl_dim *dim);
565 =item * Universe sets and relations
567         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_universe(
568                 __isl_take isl_dim *dim);
569         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_universe(
570                 __isl_take isl_dim *dim);
571         __isl_give isl_set *isl_set_universe(
572                 __isl_take isl_dim *dim);
573         __isl_give isl_map *isl_map_universe(
574                 __isl_take isl_dim *dim);
576 =item * Identity relations
578         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_identity(
579                 __isl_take isl_dim *set_dim);
580         __isl_give isl_map *isl_map_identity(
581                 __isl_take isl_dim *set_dim);
583 These functions take a dimension specification for a B<set>
584 and return an identity relation between two such sets.
586 =item * Lexicographic order
588         __isl_give isl_map *isl_map_lex_lt(
589                 __isl_take isl_dim *set_dim);
590         __isl_give isl_map *isl_map_lex_le(
591                 __isl_take isl_dim *set_dim);
592         __isl_give isl_map *isl_map_lex_gt(
593                 __isl_take isl_dim *set_dim);
594         __isl_give isl_map *isl_map_lex_ge(
595                 __isl_take isl_dim *set_dim);
596         __isl_give isl_map *isl_map_lex_lt_first(
597                 __isl_take isl_dim *dim, unsigned n);
598         __isl_give isl_map *isl_map_lex_le_first(
599                 __isl_take isl_dim *dim, unsigned n);
600         __isl_give isl_map *isl_map_lex_gt_first(
601                 __isl_take isl_dim *dim, unsigned n);
602         __isl_give isl_map *isl_map_lex_ge_first(
603                 __isl_take isl_dim *dim, unsigned n);
605 The first four functions take a dimension specification for a B<set>
606 and return relations that express that the elements in the domain
607 are lexicographically less
608 (C<isl_map_lex_lt>), less or equal (C<isl_map_lex_le>),
609 greater (C<isl_map_lex_gt>) or greater or equal (C<isl_map_lex_ge>)
610 than the elements in the range.
611 The last four functions take a dimension specification for a map
612 and return relations that express that the first C<n> dimensions
613 in the domain are lexicographically less
614 (C<isl_map_lex_lt_first>), less or equal (C<isl_map_lex_le_first>),
615 greater (C<isl_map_lex_gt_first>) or greater or equal (C<isl_map_lex_ge_first>)
616 than the first C<n> dimensions in the range.
618 =back
620 A basic set or relation can be converted to a set or relation
621 using the following functions.
623         __isl_give isl_set *isl_set_from_basic_set(
624                 __isl_take isl_basic_set *bset);
625         __isl_give isl_map *isl_map_from_basic_map(
626                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
628 Sets and relations can be copied and freed again using the following
629 functions.
631         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_copy(
632                 __isl_keep isl_basic_set *bset);
633         __isl_give isl_set *isl_set_copy(__isl_keep isl_set *set);
634         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_copy(
635                 __isl_keep isl_basic_map *bmap);
636         __isl_give isl_map *isl_map_copy(__isl_keep isl_map *map);
637         void isl_basic_set_free(__isl_take isl_basic_set *bset);
638         void isl_set_free(__isl_take isl_set *set);
639         void isl_basic_map_free(__isl_take isl_basic_map *bmap);
640         void isl_map_free(__isl_take isl_map *map);
642 Other sets and relations can be constructed by starting
643 from a universe set or relation, adding equality and/or
644 inequality constraints and then projecting out the
645 existentially quantified variables, if any.
646 Constraints can be constructed, manipulated and
647 added to basic sets and relations using the following functions.
649         #include <isl_constraint.h>
650         __isl_give isl_constraint *isl_equality_alloc(
651                 __isl_take isl_dim *dim);
652         __isl_give isl_constraint *isl_inequality_alloc(
653                 __isl_take isl_dim *dim);
654         void isl_constraint_set_constant(
655                 __isl_keep isl_constraint *constraint, isl_int v);
656         void isl_constraint_set_coefficient(
657                 __isl_keep isl_constraint *constraint,
658                 enum isl_dim_type type, int pos, isl_int v);
659         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_add_constraint(
660                 __isl_take isl_basic_map *bmap,
661                 __isl_take isl_constraint *constraint);
662         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_add_constraint(
663                 __isl_take isl_basic_set *bset,
664                 __isl_take isl_constraint *constraint);
666 For example, to create a set containing the even integers
667 between 10 and 42, you would use the following code.
669         isl_int v;
670         struct isl_dim *dim;
671         struct isl_constraint *c;
672         struct isl_basic_set *bset;
674         isl_int_init(v);
675         dim = isl_dim_set_alloc(ctx, 0, 2);
676         bset = isl_basic_set_universe(isl_dim_copy(dim));
678         c = isl_equality_alloc(isl_dim_copy(dim));
679         isl_int_set_si(v, -1);
680         isl_constraint_set_coefficient(c, isl_dim_set, 0, v);
681         isl_int_set_si(v, 2);
682         isl_constraint_set_coefficient(c, isl_dim_set, 1, v);
683         bset = isl_basic_set_add_constraint(bset, c);
685         c = isl_inequality_alloc(isl_dim_copy(dim));
686         isl_int_set_si(v, -10);
687         isl_constraint_set_constant(c, v);
688         isl_int_set_si(v, 1);
689         isl_constraint_set_coefficient(c, isl_dim_set, 0, v);
690         bset = isl_basic_set_add_constraint(bset, c);
692         c = isl_inequality_alloc(dim);
693         isl_int_set_si(v, 42);
694         isl_constraint_set_constant(c, v);
695         isl_int_set_si(v, -1);
696         isl_constraint_set_coefficient(c, isl_dim_set, 0, v);
697         bset = isl_basic_set_add_constraint(bset, c);
699         bset = isl_basic_set_project_out(bset, isl_dim_set, 1, 1);
701         isl_int_clear(v);
703 Or, alternatively,
705         struct isl_basic_set *bset;
706         bset = isl_basic_set_read_from_str(ctx,
707                 "{[i] : exists (a : i = 2a and i >= 10 and i <= 42)}", -1);
709 =head2 Inspecting Sets and Relations
711 Usually, the user should not have to care about the actual constraints
712 of the sets and maps, but should instead apply the abstract operations
713 explained in the following sections.
714 Occasionally, however, it may be required to inspect the individual
715 coefficients of the constraints.  This section explains how to do so.
716 In these cases, it may also be useful to have C<isl> compute
717 an explicit representation of the existentially quantified variables.
719         __isl_give isl_set *isl_set_compute_divs(
720                 __isl_take isl_set *set);
721         __isl_give isl_map *isl_map_compute_divs(
722                 __isl_take isl_map *map);
724 This explicit representation defines the existentially quantified
725 variables as integer divisions of the other variables, possibly
726 including earlier existentially quantified variables.
727 An explicitly represented existentially quantified variable therefore
728 has a unique value when the values of the other variables are known.
729 If, furthermore, the same existentials, i.e., existentials
730 with the same explicit representations, should appear in the
731 same order in each of the disjuncts of a set or map, then the user should call
732 either of the following functions.
734         __isl_give isl_set *isl_set_align_divs(
735                 __isl_take isl_set *set);
736         __isl_give isl_map *isl_map_align_divs(
737                 __isl_take isl_map *map);
739 To iterate over all the basic sets or maps in a set or map, use
741         int isl_set_foreach_basic_set(__isl_keep isl_set *set,
742                 int (*fn)(__isl_take isl_basic_set *bset, void *user),
743                 void *user);
744         int isl_map_foreach_basic_map(__isl_keep isl_map *map,
745                 int (*fn)(__isl_take isl_basic_map *bmap, void *user),
746                 void *user);
748 The callback function C<fn> should return 0 if successful and
749 -1 if an error occurs.  In the latter case, or if any other error
750 occurs, the above functions will return -1.
752 It should be noted that C<isl> does not guarantee that
753 the basic sets or maps passed to C<fn> are disjoint.
754 If this is required, then the user should call one of
755 the following functions first.
757         __isl_give isl_set *isl_set_make_disjoint(
758                 __isl_take isl_set *set);
759         __isl_give isl_map *isl_map_make_disjoint(
760                 __isl_take isl_map *map);
762 To iterate over the constraints of a basic set or map, use
764         #include <isl_constraint.h>
766         int isl_basic_map_foreach_constraint(
767                 __isl_keep isl_basic_map *bmap,
768                 int (*fn)(__isl_take isl_constraint *c, void *user),
769                 void *user);
770         void isl_constraint_free(struct isl_constraint *c);
772 Again, the callback function C<fn> should return 0 if successful and
773 -1 if an error occurs.  In the latter case, or if any other error
774 occurs, the above functions will return -1.
776 The coefficients of the constraints can be inspected using
777 the following functions.
779         void isl_constraint_get_constant(
780                 __isl_keep isl_constraint *constraint, isl_int *v);
781         void isl_constraint_get_coefficient(
782                 __isl_keep isl_constraint *constraint,
783                 enum isl_dim_type type, int pos, isl_int *v);
785 The explicit representations of the existentially quantified
786 variables can be inspected using the following functions.
787 Note that the user is only allowed to use these functions
788 if the inspected set or map is the result of a call
789 to C<isl_set_compute_divs> or C<isl_map_compute_divs>.
791         __isl_give isl_div *isl_constraint_div(
792                 __isl_keep isl_constraint *constraint, int pos);
793         void isl_div_get_constant(__isl_keep isl_div *div,
794                 isl_int *v);
795         void isl_div_get_denominator(__isl_keep isl_div *div,
796                 isl_int *v);
797         void isl_div_get_coefficient(__isl_keep isl_div *div,
798                 enum isl_dim_type type, int pos, isl_int *v);
800 =head2 Properties
802 =head3 Unary Properties
804 =over
806 =item * Emptiness
808 The following functions test whether the given set or relation
809 contains any integer points.  The ``fast'' variants do not perform
810 any computations, but simply check if the given set or relation
811 is already known to be empty.
813         int isl_basic_set_fast_is_empty(__isl_keep isl_basic_set *bset);
814         int isl_basic_set_is_empty(__isl_keep isl_basic_set *bset);
815         int isl_set_is_empty(__isl_keep isl_set *set);
816         int isl_basic_map_fast_is_empty(__isl_keep isl_basic_map *bmap);
817         int isl_basic_map_is_empty(__isl_keep isl_basic_map *bmap);
818         int isl_map_fast_is_empty(__isl_keep isl_map *map);
819         int isl_map_is_empty(__isl_keep isl_map *map);
821 =item * Universality
823         int isl_basic_set_is_universe(__isl_keep isl_basic_set *bset);
824         int isl_basic_map_is_universe(__isl_keep isl_basic_map *bmap);
825         int isl_set_fast_is_universe(__isl_keep isl_set *set);
827 =back
829 =head3 Binary Properties
831 =over
833 =item * Equality
835         int isl_set_fast_is_equal(__isl_keep isl_set *set1,
836                 __isl_keep isl_set *set2);
837         int isl_set_is_equal(__isl_keep isl_set *set1,
838                 __isl_keep isl_set *set2);
839         int isl_map_is_equal(__isl_keep isl_map *map1,
840                 __isl_keep isl_map *map2);
841         int isl_map_fast_is_equal(__isl_keep isl_map *map1,
842                 __isl_keep isl_map *map2);
843         int isl_basic_map_is_equal(
844                 __isl_keep isl_basic_map *bmap1,
845                 __isl_keep isl_basic_map *bmap2);
847 =item * Disjointness
849         int isl_set_fast_is_disjoint(__isl_keep isl_set *set1,
850                 __isl_keep isl_set *set2);
852 =item * Subset
854         int isl_set_is_subset(__isl_keep isl_set *set1,
855                 __isl_keep isl_set *set2);
856         int isl_set_is_strict_subset(
857                 __isl_keep isl_set *set1,
858                 __isl_keep isl_set *set2);
859         int isl_basic_map_is_subset(
860                 __isl_keep isl_basic_map *bmap1,
861                 __isl_keep isl_basic_map *bmap2);
862         int isl_basic_map_is_strict_subset(
863                 __isl_keep isl_basic_map *bmap1,
864                 __isl_keep isl_basic_map *bmap2);
865         int isl_map_is_subset(
866                 __isl_keep isl_map *map1,
867                 __isl_keep isl_map *map2);
868         int isl_map_is_strict_subset(
869                 __isl_keep isl_map *map1,
870                 __isl_keep isl_map *map2);
872 =back
874 =head2 Unary Operations
876 =over
878 =item * Complement
880         __isl_give isl_set *isl_set_complement(
881                 __isl_take isl_set *set);
883 =item * Inverse map
885         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_reverse(
886                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
887         __isl_give isl_map *isl_map_reverse(
888                 __isl_take isl_map *map);
890 =item * Projection
892         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_project_out(
893                 __isl_take isl_basic_set *bset,
894                 enum isl_dim_type type, unsigned first, unsigned n);
895         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_project_out(
896                 __isl_take isl_basic_map *bmap,
897                 enum isl_dim_type type, unsigned first, unsigned n);
898         __isl_give isl_set *isl_set_project_out(__isl_take isl_set *set,
899                 enum isl_dim_type type, unsigned first, unsigned n);
900         __isl_give isl_map *isl_map_project_out(__isl_take isl_map *map,
901                 enum isl_dim_type type, unsigned first, unsigned n);
902         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_map_domain(
903                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
904         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_map_range(
905                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
906         __isl_give isl_set *isl_map_domain(
907                 __isl_take isl_map *bmap);
908         __isl_give isl_set *isl_map_range(
909                 __isl_take isl_map *map);
911 =item * Coalescing
913 Simplify the representation of a set or relation by trying
914 to combine pairs of basic sets or relations into a single
915 basic set or relation.
917         __isl_give isl_set *isl_set_coalesce(__isl_take isl_set *set);
918         __isl_give isl_map *isl_map_coalesce(__isl_take isl_map *map);
920 =item * Convex hull
922         __isl_give isl_basic_set *isl_set_convex_hull(
923                 __isl_take isl_set *set);
924         __isl_give isl_basic_map *isl_map_convex_hull(
925                 __isl_take isl_map *map);
927 If the input set or relation has any existentially quantified
928 variables, then the result of these operations is currently undefined.
930 =item * Simple hull
932         __isl_give isl_basic_set *isl_set_simple_hull(
933                 __isl_take isl_set *set);
934         __isl_give isl_basic_map *isl_map_simple_hull(
935                 __isl_take isl_map *map);
937 These functions compute a single basic set or relation
938 that contains the whole input set or relation.
939 In particular, the output is described by translates
940 of the constraints describing the basic sets or relations in the input.
942 =begin latex
944 (See \autoref{s:simple hull}.)
946 =end latex
948 =item * Affine hull
950         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_affine_hull(
951                 __isl_take isl_basic_set *bset);
952         __isl_give isl_basic_set *isl_set_affine_hull(
953                 __isl_take isl_set *set);
954         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_affine_hull(
955                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
956         __isl_give isl_basic_map *isl_map_affine_hull(
957                 __isl_take isl_map *map);
959 =item * Power
961         __isl_give isl_map *isl_map_power(__isl_take isl_map *map,
962                 unsigned param, int *exact);
964 Compute a parametric representation for all positive powers I<k> of C<map>.
965 The power I<k> is equated to the parameter at position C<param>.
966 The result may be an overapproximation.  If the result is exact,
967 then C<*exact> is set to C<1>.
968 The current implementation only produces exact results for particular
969 cases of piecewise translations (i.e., piecewise uniform dependences).
971 =item * Transitive closure
973         __isl_give isl_map *isl_map_transitive_closure(
974                 __isl_take isl_map *map, int *exact);
976 Compute the transitive closure of C<map>.
977 The result may be an overapproximation.  If the result is known to be exact,
978 then C<*exact> is set to C<1>.
979 The current implementation only produces exact results for particular
980 cases of piecewise translations (i.e., piecewise uniform dependences).
982 =back
984 =head2 Binary Operations
986 The two arguments of a binary operation not only need to live
987 in the same C<isl_ctx>, they currently also need to have
988 the same (number of) parameters.
990 =head3 Basic Operations
992 =over
994 =item * Intersection
996         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_intersect(
997                 __isl_take isl_basic_set *bset1,
998                 __isl_take isl_basic_set *bset2);
999         __isl_give isl_set *isl_set_intersect(
1000                 __isl_take isl_set *set1,
1001                 __isl_take isl_set *set2);
1002         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_intersect_domain(
1003                 __isl_take isl_basic_map *bmap,
1004                 __isl_take isl_basic_set *bset);
1005         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_intersect_range(
1006                 __isl_take isl_basic_map *bmap,
1007                 __isl_take isl_basic_set *bset);
1008         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_intersect(
1009                 __isl_take isl_basic_map *bmap1,
1010                 __isl_take isl_basic_map *bmap2);
1011         __isl_give isl_map *isl_map_intersect_domain(
1012                 __isl_take isl_map *map,
1013                 __isl_take isl_set *set);
1014         __isl_give isl_map *isl_map_intersect_range(
1015                 __isl_take isl_map *map,
1016                 __isl_take isl_set *set);
1017         __isl_give isl_map *isl_map_intersect(
1018                 __isl_take isl_map *map1,
1019                 __isl_take isl_map *map2);
1021 =item * Union
1023         __isl_give isl_set *isl_basic_set_union(
1024                 __isl_take isl_basic_set *bset1,
1025                 __isl_take isl_basic_set *bset2);
1026         __isl_give isl_map *isl_basic_map_union(
1027                 __isl_take isl_basic_map *bmap1,
1028                 __isl_take isl_basic_map *bmap2);
1029         __isl_give isl_set *isl_set_union(
1030                 __isl_take isl_set *set1,
1031                 __isl_take isl_set *set2);
1032         __isl_give isl_map *isl_map_union(
1033                 __isl_take isl_map *map1,
1034                 __isl_take isl_map *map2);
1036 =item * Set difference
1038         __isl_give isl_set *isl_set_subtract(
1039                 __isl_take isl_set *set1,
1040                 __isl_take isl_set *set2);
1041         __isl_give isl_map *isl_map_subtract(
1042                 __isl_take isl_map *map1,
1043                 __isl_take isl_map *map2);
1045 =item * Application
1047         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_apply(
1048                 __isl_take isl_basic_set *bset,
1049                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1050         __isl_give isl_set *isl_set_apply(
1051                 __isl_take isl_set *set,
1052                 __isl_take isl_map *map);
1053         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_apply_domain(
1054                 __isl_take isl_basic_map *bmap1,
1055                 __isl_take isl_basic_map *bmap2);
1056         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_apply_range(
1057                 __isl_take isl_basic_map *bmap1,
1058                 __isl_take isl_basic_map *bmap2);
1059         __isl_give isl_map *isl_map_apply_domain(
1060                 __isl_take isl_map *map1,
1061                 __isl_take isl_map *map2);
1062         __isl_give isl_map *isl_map_apply_range(
1063                 __isl_take isl_map *map1,
1064                 __isl_take isl_map *map2);
1066 =back
1068 =head3 Lexicographic Optimization
1070 Given a (basic) set C<set> (or C<bset>) and a zero-dimensional domain C<dom>,
1071 the following functions
1072 compute a set that contains the lexicographic minimum or maximum
1073 of the elements in C<set> (or C<bset>) for those values of the parameters
1074 that satisfy C<dom>.
1075 If C<empty> is not C<NULL>, then C<*empty> is assigned a set
1076 that contains the parameter values in C<dom> for which C<set> (or C<bset>)
1077 has no elements.
1078 In other words, the union of the parameter values
1079 for which the result is non-empty and of C<*empty>
1080 is equal to C<dom>.
1082         __isl_give isl_set *isl_basic_set_partial_lexmin(
1083                 __isl_take isl_basic_set *bset,
1084                 __isl_take isl_basic_set *dom,
1085                 __isl_give isl_set **empty);
1086         __isl_give isl_set *isl_basic_set_partial_lexmax(
1087                 __isl_take isl_basic_set *bset,
1088                 __isl_take isl_basic_set *dom,
1089                 __isl_give isl_set **empty);
1090         __isl_give isl_set *isl_set_partial_lexmin(
1091                 __isl_take isl_set *set, __isl_take isl_set *dom,
1092                 __isl_give isl_set **empty);
1093         __isl_give isl_set *isl_set_partial_lexmax(
1094                 __isl_take isl_set *set, __isl_take isl_set *dom,
1095                 __isl_give isl_set **empty);
1097 Given a (basic) set C<set> (or C<bset>), the following functions simply
1098 return a set containing the lexicographic minimum or maximum
1099 of the elements in C<set> (or C<bset>).
1101         __isl_give isl_set *isl_basic_set_lexmin(
1102                 __isl_take isl_basic_set *bset);
1103         __isl_give isl_set *isl_basic_set_lexmax(
1104                 __isl_take isl_basic_set *bset);
1105         __isl_give isl_set *isl_set_lexmin(
1106                 __isl_take isl_set *set);
1107         __isl_give isl_set *isl_set_lexmax(
1108                 __isl_take isl_set *set);
1110 Given a (basic) relation C<map> (or C<bmap>) and a domain C<dom>,
1111 the following functions
1112 compute a relation that maps each element of C<dom>
1113 to the single lexicographic minimum or maximum
1114 of the elements that are associated to that same
1115 element in C<map> (or C<bmap>).
1116 If C<empty> is not C<NULL>, then C<*empty> is assigned a set
1117 that contains the elements in C<dom> that do not map
1118 to any elements in C<map> (or C<bmap>).
1119 In other words, the union of the domain of the result and of C<*empty>
1120 is equal to C<dom>.
1122         __isl_give isl_map *isl_basic_map_partial_lexmax(
1123                 __isl_take isl_basic_map *bmap,
1124                 __isl_take isl_basic_set *dom,
1125                 __isl_give isl_set **empty);
1126         __isl_give isl_map *isl_basic_map_partial_lexmin(
1127                 __isl_take isl_basic_map *bmap,
1128                 __isl_take isl_basic_set *dom,
1129                 __isl_give isl_set **empty);
1130         __isl_give isl_map *isl_map_partial_lexmax(
1131                 __isl_take isl_map *map, __isl_take isl_set *dom,
1132                 __isl_give isl_set **empty);
1133         __isl_give isl_map *isl_map_partial_lexmin(
1134                 __isl_take isl_map *map, __isl_take isl_set *dom,
1135                 __isl_give isl_set **empty);
1137 Given a (basic) map C<map> (or C<bmap>), the following functions simply
1138 return a map mapping each element in the domain of
1139 C<map> (or C<bmap>) to the lexicographic minimum or maximum
1140 of all elements associated to that element.
1142         __isl_give isl_map *isl_basic_map_lexmin(
1143                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1144         __isl_give isl_map *isl_basic_map_lexmax(
1145                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1146         __isl_give isl_map *isl_map_lexmin(
1147                 __isl_take isl_map *map);
1148         __isl_give isl_map *isl_map_lexmax(
1149                 __isl_take isl_map *map);
1151 =head2 Points
1153 Points are elements of a set.  They can be used to construct
1154 simple sets (boxes) or they can be used to represent the
1155 individual elements of a set.
1156 The zero point (the origin) can be created using
1158         __isl_give isl_point *isl_point_zero(__isl_take isl_dim *dim);
1160 The coordinates of a point can be inspected, set and changed
1161 using
1163         void isl_point_get_coordinate(__isl_keep isl_point *pnt,
1164                 enum isl_dim_type type, int pos, isl_int *v);
1165         __isl_give isl_point *isl_point_set_coordinate(
1166                 __isl_take isl_point *pnt,
1167                 enum isl_dim_type type, int pos, isl_int v);
1169         __isl_give isl_point *isl_point_add_ui(
1170                 __isl_take isl_point *pnt,
1171                 enum isl_dim_type type, int pos, unsigned val);
1172         __isl_give isl_point *isl_point_sub_ui(
1173                 __isl_take isl_point *pnt,
1174                 enum isl_dim_type type, int pos, unsigned val);
1176 Points can be copied or freed using
1178         __isl_give isl_point *isl_point_copy(
1179                 __isl_keep isl_point *pnt);
1180         void isl_point_free(__isl_take isl_point *pnt);
1182 A singleton set can be created from a point using
1184         __isl_give isl_set *isl_set_from_point(
1185                 __isl_take isl_point *pnt);
1187 and a box can be created from two opposite extremal points using
1189         __isl_give isl_set *isl_set_box_from_points(
1190                 __isl_take isl_point *pnt1,
1191                 __isl_take isl_point *pnt2);
1193 All elements of a B<bounded> set can be enumerated using
1194 the following function.
1196         int isl_set_foreach_point(__isl_keep isl_set *set,
1197                 int (*fn)(__isl_take isl_point *pnt, void *user),
1198                 void *user);
1200 The function C<fn> is called for each integer point in
1201 C<set> with as second argument the last argument of
1202 the C<isl_set_foreach_point> call.  The function C<fn>
1203 should return C<0> on success and C<-1> on failure.
1204 In the latter case, C<isl_set_foreach_point> will stop
1205 enumerating and return C<-1> as well.
1206 If the enumeration is performed successfully and to completion,
1207 then C<isl_set_foreach_point> returns C<0>.
1209 To obtain a single point of a set, use
1211         __isl_give isl_point *isl_set_sample_point(
1212                 __isl_take isl_set *set);
1214 If C<set> does not contain any (integer) points, then the
1215 resulting point will be ``void'', a property that can be
1216 tested using
1218         int isl_point_is_void(__isl_keep isl_point *pnt);
1220 =head2 Piecewise Quasipolynomials
1222 A piecewise quasipolynomial is a particular kind of function that maps
1223 a parametric point to a rational value.
1224 More specifically, a quasipolynomial is a polynomial expression in greatest
1225 integer parts of affine expressions of parameters and variables.
1226 A piecewise quasipolynomial is a subdivision of a given parametric
1227 domain into disjoint cells with a quasipolynomial associated to
1228 each cell.  The value of the piecewise quasipolynomial at a given
1229 point is the value of the quasipolynomial associated to the cell
1230 that contains the point.  Outside of the union of cells,
1231 the value is assumed to be zero.
1232 For example, the piecewise quasipolynomial
1234         [n] -> { [x] -> ((1 + n) - x) : x <= n and x >= 0 }
1236 maps C<x> to C<1 + n - x> for values of C<x> between C<0> and C<n>.
1237 Piecewise quasipolynomials are mainly used by the C<barvinok>
1238 library for representing the number of elements in a parametric set or map.
1239 For example, the piecewise quasipolynomial above represents
1240 the number of point in the map
1242         [n] -> { [x] -> [y] : x,y >= 0 and 0 <= x + y <= n }
1244 =head3 Printing (Piecewise) Quasipolynomials
1246 Quasipolynomials and piecewise quasipolynomials can be printed
1247 using the following functions.
1249         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_qpolynomial(
1250                 __isl_take isl_printer *p,
1251                 __isl_keep isl_qpolynomial *qp);
1253         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_pw_qpolynomial(
1254                 __isl_take isl_printer *p,
1255                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial *pwqp);
1257 The output format of the printer
1258 needs to be set to either C<ISL_FORMAT_ISL> or C<ISL_FORMAT_C>.
1260 =head3 Creating New (Piecewise) Quasipolynomials
1262 Some simple quasipolynomials can be created using the following functions.
1263 More complicated quasipolynomials can be created by applying
1264 operations such as addition and multiplication
1265 on the resulting quasipolynomials
1267         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_zero(
1268                 __isl_take isl_dim *dim);
1269         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_infty(
1270                 __isl_take isl_dim *dim);
1271         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_neginfty(
1272                 __isl_take isl_dim *dim);
1273         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_nan(
1274                 __isl_take isl_dim *dim);
1275         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_rat_cst(
1276                 __isl_take isl_dim *dim,
1277                 const isl_int n, const isl_int d);
1278         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_div(
1279                 __isl_take isl_div *div);
1280         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_var(
1281                 __isl_take isl_dim *dim,
1282                 enum isl_dim_type type, unsigned pos);
1284 The zero piecewise quasipolynomial or a piecewise quasipolynomial
1285 with a single cell can be created using the following functions.
1286 Multiple of these single cell piecewise quasipolynomials can
1287 be combined to create more complicated piecewise quasipolynomials.
1289         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_zero(
1290                 __isl_take isl_dim *dim);
1291         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_alloc(
1292                 __isl_take isl_set *set,
1293                 __isl_take isl_qpolynomial *qp);
1295 Quasipolynomials can be copied and freed again using the following
1296 functions.
1298         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_copy(
1299                 __isl_keep isl_qpolynomial *qp);
1300         void isl_qpolynomial_free(__isl_take isl_qpolynomial *qp);
1302         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_copy(
1303                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial *pwqp);
1304         void isl_pw_qpolynomial_free(
1305                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp);
1307 =head3 Inspecting (Piecewise) Quasipolynomials
1309 To iterate over the cells in a piecewise quasipolynomial,
1310 use either of the following two functions
1312         int isl_pw_qpolynomial_foreach_piece(
1313                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial *pwqp,
1314                 int (*fn)(__isl_take isl_set *set,
1315                           __isl_take isl_qpolynomial *qp,
1316                           void *user), void *user);
1317         int isl_pw_qpolynomial_foreach_lifted_piece(
1318                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial *pwqp,
1319                 int (*fn)(__isl_take isl_set *set,
1320                           __isl_take isl_qpolynomial *qp,
1321                           void *user), void *user);
1323 As usual, the function C<fn> should return C<0> on success
1324 and C<-1> on failure.  The difference between
1325 C<isl_pw_qpolynomial_foreach_piece> and
1326 C<isl_pw_qpolynomial_foreach_lifted_piece> is that
1327 C<isl_pw_qpolynomial_foreach_lifted_piece> will first
1328 compute unique representations for all existentially quantified
1329 variables and then turn these existentially quantified variables
1330 into extra set variables, adapting the associated quasipolynomial
1331 accordingly.  This means that the C<set> passed to C<fn>
1332 will not have any existentially quantified variables, but that
1333 the dimensions of the sets may be different for different
1334 invocations of C<fn>.
1336 To iterate over all terms in a quasipolynomial,
1339         int isl_qpolynomial_foreach_term(
1340                 __isl_keep isl_qpolynomial *qp,
1341                 int (*fn)(__isl_take isl_term *term,
1342                           void *user), void *user);
1344 The terms themselves can be inspected and freed using
1345 these functions
1347         unsigned isl_term_dim(__isl_keep isl_term *term,
1348                 enum isl_dim_type type);
1349         void isl_term_get_num(__isl_keep isl_term *term,
1350                 isl_int *n);
1351         void isl_term_get_den(__isl_keep isl_term *term,
1352                 isl_int *d);
1353         int isl_term_get_exp(__isl_keep isl_term *term,
1354                 enum isl_dim_type type, unsigned pos);
1355         __isl_give isl_div *isl_term_get_div(
1356                 __isl_keep isl_term *term, unsigned pos);
1357         void isl_term_free(__isl_take isl_term *term);
1359 Each term is a product of parameters, set variables and
1360 integer divisions.  The function C<isl_term_get_exp>
1361 returns the exponent of a given dimensions in the given term.
1362 The C<isl_int>s in the arguments of C<isl_term_get_num>
1363 and C<isl_term_get_den> need to have been initialized
1364 using C<isl_int_init> before calling these functions.
1366 =head3 Properties of (Piecewise) Quasipolynomials
1368 To check whether a quasipolynomial is actually a constant,
1369 use the following function.
1371         int isl_qpolynomial_is_cst(__isl_keep isl_qpolynomial *qp,
1372                 isl_int *n, isl_int *d);
1374 If C<qp> is a constant and if C<n> and C<d> are not C<NULL>
1375 then the numerator and denominator of the constant
1376 are returned in C<*n> and C<*d>, respectively.
1378 =head3 Operations on (Piecewise) Quasipolynomials
1380         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_neg(
1381                 __isl_take isl_qpolynomial *qp);
1382         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_add(
1383                 __isl_take isl_qpolynomial *qp1,
1384                 __isl_take isl_qpolynomial *qp2);
1385         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_sub(
1386                 __isl_take isl_qpolynomial *qp1,
1387                 __isl_take isl_qpolynomial *qp2);
1388         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_mul(
1389                 __isl_take isl_qpolynomial *qp1,
1390                 __isl_take isl_qpolynomial *qp2);
1392         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_add(
1393                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp1,
1394                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp2);
1395         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_sub(
1396                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp1,
1397                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp2);
1398         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_add_disjoint(
1399                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp1,
1400                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp2);
1401         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_neg(
1402                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp);
1403         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_mul(
1404                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp1,
1405                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp2);
1407         __isl_give isl_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_eval(
1408                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp,
1409                 __isl_take isl_point *pnt);
1411         __isl_give isl_set *isl_pw_qpolynomial_domain(
1412                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp);
1413         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_intersect_domain(
1414                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwpq,
1415                 __isl_take isl_set *set);
1417 =head2 Dependence Analysis
1419 C<isl> contains specialized functionality for performing
1420 array dataflow analysis.  That is, given a I<sink> access relation
1421 and a collection of possible I<source> access relations,
1422 C<isl> can compute relations that describe
1423 for each iteration of the sink access, which iteration
1424 of which of the source access relations was the last
1425 to access the same data element before the given iteration
1426 of the sink access.
1427 To compute standard flow dependences, the sink should be
1428 a read, while the sources should be writes.
1430         #include <isl_flow.h>
1432         __isl_give isl_access_info *isl_access_info_alloc(
1433                 __isl_take isl_map *sink,
1434                 void *sink_user, isl_access_level_before fn,
1435                 int max_source);
1436         __isl_give isl_access_info *isl_access_info_add_source(
1437                 __isl_take isl_access_info *acc,
1438                 __isl_take isl_map *source, void *source_user);
1440         __isl_give isl_flow *isl_access_info_compute_flow(
1441                 __isl_take isl_access_info *acc);
1443         int isl_flow_foreach(__isl_keep isl_flow *deps,
1444                 int (*fn)(__isl_take isl_map *dep, void *dep_user,
1445                           void *user),
1446                 void *user);
1447         __isl_give isl_set *isl_flow_get_no_source(
1448                 __isl_keep isl_flow *deps);
1449         void isl_flow_free(__isl_take isl_flow *deps);
1451 The function C<isl_access_info_compute_flow> performs the actual
1452 dependence analysis.  The other functions are used to construct
1453 the input for this function or to read off the output.
1455 The input is collected in an C<isl_access_info>, which can
1456 be created through a call to C<isl_access_info_alloc>.
1457 The arguments to this functions are the sink access relation
1458 C<sink>, a token C<sink_user> used to identify the sink
1459 access to the user, a callback function for specifying the
1460 relative order of source and sink accesses, and the number
1461 of source access relations that will be added.
1462 The callback function has type C<int (*)(void *first, void *second)>.
1463 The function is called with two user supplied tokens identifying
1464 either a source or the sink and it should return the shared nesting
1465 level and the relative order of the two accesses.
1466 In particular, let I<n> be the number of loops shared by
1467 the two accesses.  If C<first> precedes C<second> textually,
1468 then the function should return I<2 * n + 1>; otherwise,
1469 it should return I<2 * n>.
1470 The sources can be added to the C<isl_access_info> by performing
1471 (at most) C<max_source> calls to C<isl_access_info_add_source>.
1472 The C<source_user> token is again used to identify
1473 the source access.  The range of the source access relation
1474 C<source> should have the same dimension as the range
1475 of the sink access relation.
1477 The result of the dependence analysis is collected in an
1478 C<isl_flow>.  There may be elements in the domain of
1479 the sink access for which no preceding source access could be
1480 find.  The set of these elements can be obtained through
1481 a call to C<isl_flow_get_no_source>.
1482 In the case of standard flow dependence analysis,
1483 this set corresponds to the reads from uninitialized
1484 array elements.
1485 The actual flow dependences can be extracted using
1486 C<isl_flow_foreach>.  This function will call the user-specified
1487 callback function C<fn> for each B<non-empty> dependence between
1488 a source and the sink.  The callback function is called
1489 with three arguments, the actual flow dependence relation
1490 mapping source iterations to sink iterations, a token
1491 identifying the source and an additional C<void *> with value
1492 equal to the third argument of the C<isl_flow_foreach> call.
1494 After finishing with an C<isl_flow>, the user should call
1495 C<isl_flow_free> to free all associated memory.
1497 =head1 Applications
1499 Although C<isl> is mainly meant to be used as a library,
1500 it also contains some basic applications that use some
1501 of the functionality of C<isl>.
1502 The input may be specified in either the L<isl format>
1503 or the L<PolyLib format>.
1505 =head2 C<isl_polyhedron_sample>
1507 C<isl_polyhedron_sample> takes a polyhedron as input and prints
1508 an integer element of the polyhedron, if there is any.
1509 The first column in the output is the denominator and is always
1510 equal to 1.  If the polyhedron contains no integer points,
1511 then a vector of length zero is printed.
1513 =head2 C<isl_pip>
1515 C<isl_pip> takes the same input as the C<example> program
1516 from the C<piplib> distribution, i.e., a set of constraints
1517 on the parameters, a line contains only -1 and finally a set
1518 of constraints on a parametric polyhedron.
1519 The coefficients of the parameters appear in the last columns
1520 (but before the final constant column).
1521 The output is the lexicographic minimum of the parametric polyhedron.
1522 As C<isl> currently does not have its own output format, the output
1523 is just a dump of the internal state.
1525 =head2 C<isl_polyhedron_minimize>
1527 C<isl_polyhedron_minimize> computes the minimum of some linear
1528 or affine objective function over the integer points in a polyhedron.
1529 If an affine objective function
1530 is given, then the constant should appear in the last column.
1532 =head2 C<isl_polytope_scan>
1534 Given a polytope, C<isl_polytope_scan> prints
1535 all integer points in the polytope.
1537 =head1 C<isl-polylib>
1539 The C<isl-polylib> library provides the following functions for converting
1540 between C<isl> objects and C<PolyLib> objects.
1541 The library is distributed separately for licensing reasons.
1543         #include <isl_set_polylib.h>
1544         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_new_from_polylib(
1545                 Polyhedron *P, __isl_take isl_dim *dim);
1546         Polyhedron *isl_basic_set_to_polylib(
1547                 __isl_keep isl_basic_set *bset);
1548         __isl_give isl_set *isl_set_new_from_polylib(Polyhedron *D,
1549                 __isl_take isl_dim *dim);
1550         Polyhedron *isl_set_to_polylib(__isl_keep isl_set *set);
1552         #include <isl_map_polylib.h>
1553         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_new_from_polylib(
1554                 Polyhedron *P, __isl_take isl_dim *dim);
1555         __isl_give isl_map *isl_map_new_from_polylib(Polyhedron *D,
1556                 __isl_take isl_dim *dim);
1557         Polyhedron *isl_basic_map_to_polylib(
1558                 __isl_keep isl_basic_map *bmap);
1559         Polyhedron *isl_map_to_polylib(__isl_keep isl_map *map);