isl_range.c: fix typo in comment
[isl.git] / doc / user.pod
bloba66b29cd0359240eaa2478e1d2911f43236ed61c
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.
775 The constraint C<c> represents either an equality or an inequality.
776 Use the following function to find out whether a constraint
777 represents an equality.  If not, it represents an inequality.
779         int isl_constraint_is_equality(
780                 __isl_keep isl_constraint *constraint);
782 The coefficients of the constraints can be inspected using
783 the following functions.
785         void isl_constraint_get_constant(
786                 __isl_keep isl_constraint *constraint, isl_int *v);
787         void isl_constraint_get_coefficient(
788                 __isl_keep isl_constraint *constraint,
789                 enum isl_dim_type type, int pos, isl_int *v);
791 The explicit representations of the existentially quantified
792 variables can be inspected using the following functions.
793 Note that the user is only allowed to use these functions
794 if the inspected set or map is the result of a call
795 to C<isl_set_compute_divs> or C<isl_map_compute_divs>.
797         __isl_give isl_div *isl_constraint_div(
798                 __isl_keep isl_constraint *constraint, int pos);
799         void isl_div_get_constant(__isl_keep isl_div *div,
800                 isl_int *v);
801         void isl_div_get_denominator(__isl_keep isl_div *div,
802                 isl_int *v);
803         void isl_div_get_coefficient(__isl_keep isl_div *div,
804                 enum isl_dim_type type, int pos, isl_int *v);
806 =head2 Properties
808 =head3 Unary Properties
810 =over
812 =item * Emptiness
814 The following functions test whether the given set or relation
815 contains any integer points.  The ``fast'' variants do not perform
816 any computations, but simply check if the given set or relation
817 is already known to be empty.
819         int isl_basic_set_fast_is_empty(__isl_keep isl_basic_set *bset);
820         int isl_basic_set_is_empty(__isl_keep isl_basic_set *bset);
821         int isl_set_is_empty(__isl_keep isl_set *set);
822         int isl_basic_map_fast_is_empty(__isl_keep isl_basic_map *bmap);
823         int isl_basic_map_is_empty(__isl_keep isl_basic_map *bmap);
824         int isl_map_fast_is_empty(__isl_keep isl_map *map);
825         int isl_map_is_empty(__isl_keep isl_map *map);
827 =item * Universality
829         int isl_basic_set_is_universe(__isl_keep isl_basic_set *bset);
830         int isl_basic_map_is_universe(__isl_keep isl_basic_map *bmap);
831         int isl_set_fast_is_universe(__isl_keep isl_set *set);
833 =item * Single-valuedness
835         int isl_map_is_single_valued(__isl_keep isl_map *map);
837 =back
839 =head3 Binary Properties
841 =over
843 =item * Equality
845         int isl_set_fast_is_equal(__isl_keep isl_set *set1,
846                 __isl_keep isl_set *set2);
847         int isl_set_is_equal(__isl_keep isl_set *set1,
848                 __isl_keep isl_set *set2);
849         int isl_map_is_equal(__isl_keep isl_map *map1,
850                 __isl_keep isl_map *map2);
851         int isl_map_fast_is_equal(__isl_keep isl_map *map1,
852                 __isl_keep isl_map *map2);
853         int isl_basic_map_is_equal(
854                 __isl_keep isl_basic_map *bmap1,
855                 __isl_keep isl_basic_map *bmap2);
857 =item * Disjointness
859         int isl_set_fast_is_disjoint(__isl_keep isl_set *set1,
860                 __isl_keep isl_set *set2);
862 =item * Subset
864         int isl_set_is_subset(__isl_keep isl_set *set1,
865                 __isl_keep isl_set *set2);
866         int isl_set_is_strict_subset(
867                 __isl_keep isl_set *set1,
868                 __isl_keep isl_set *set2);
869         int isl_basic_map_is_subset(
870                 __isl_keep isl_basic_map *bmap1,
871                 __isl_keep isl_basic_map *bmap2);
872         int isl_basic_map_is_strict_subset(
873                 __isl_keep isl_basic_map *bmap1,
874                 __isl_keep isl_basic_map *bmap2);
875         int isl_map_is_subset(
876                 __isl_keep isl_map *map1,
877                 __isl_keep isl_map *map2);
878         int isl_map_is_strict_subset(
879                 __isl_keep isl_map *map1,
880                 __isl_keep isl_map *map2);
882 =back
884 =head2 Unary Operations
886 =over
888 =item * Complement
890         __isl_give isl_set *isl_set_complement(
891                 __isl_take isl_set *set);
893 =item * Inverse map
895         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_reverse(
896                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
897         __isl_give isl_map *isl_map_reverse(
898                 __isl_take isl_map *map);
900 =item * Projection
902         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_project_out(
903                 __isl_take isl_basic_set *bset,
904                 enum isl_dim_type type, unsigned first, unsigned n);
905         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_project_out(
906                 __isl_take isl_basic_map *bmap,
907                 enum isl_dim_type type, unsigned first, unsigned n);
908         __isl_give isl_set *isl_set_project_out(__isl_take isl_set *set,
909                 enum isl_dim_type type, unsigned first, unsigned n);
910         __isl_give isl_map *isl_map_project_out(__isl_take isl_map *map,
911                 enum isl_dim_type type, unsigned first, unsigned n);
912         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_map_domain(
913                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
914         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_map_range(
915                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
916         __isl_give isl_set *isl_map_domain(
917                 __isl_take isl_map *bmap);
918         __isl_give isl_set *isl_map_range(
919                 __isl_take isl_map *map);
921 =item * Coalescing
923 Simplify the representation of a set or relation by trying
924 to combine pairs of basic sets or relations into a single
925 basic set or relation.
927         __isl_give isl_set *isl_set_coalesce(__isl_take isl_set *set);
928         __isl_give isl_map *isl_map_coalesce(__isl_take isl_map *map);
930 =item * Convex hull
932         __isl_give isl_basic_set *isl_set_convex_hull(
933                 __isl_take isl_set *set);
934         __isl_give isl_basic_map *isl_map_convex_hull(
935                 __isl_take isl_map *map);
937 If the input set or relation has any existentially quantified
938 variables, then the result of these operations is currently undefined.
940 =item * Simple hull
942         __isl_give isl_basic_set *isl_set_simple_hull(
943                 __isl_take isl_set *set);
944         __isl_give isl_basic_map *isl_map_simple_hull(
945                 __isl_take isl_map *map);
947 These functions compute a single basic set or relation
948 that contains the whole input set or relation.
949 In particular, the output is described by translates
950 of the constraints describing the basic sets or relations in the input.
952 =begin latex
954 (See \autoref{s:simple hull}.)
956 =end latex
958 =item * Affine hull
960         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_affine_hull(
961                 __isl_take isl_basic_set *bset);
962         __isl_give isl_basic_set *isl_set_affine_hull(
963                 __isl_take isl_set *set);
964         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_affine_hull(
965                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
966         __isl_give isl_basic_map *isl_map_affine_hull(
967                 __isl_take isl_map *map);
969 =item * Power
971         __isl_give isl_map *isl_map_power(__isl_take isl_map *map,
972                 unsigned param, int *exact);
974 Compute a parametric representation for all positive powers I<k> of C<map>.
975 The power I<k> is equated to the parameter at position C<param>.
976 The result may be an overapproximation.  If the result is exact,
977 then C<*exact> is set to C<1>.
978 The current implementation only produces exact results for particular
979 cases of piecewise translations (i.e., piecewise uniform dependences).
981 =item * Transitive closure
983         __isl_give isl_map *isl_map_transitive_closure(
984                 __isl_take isl_map *map, int *exact);
986 Compute the transitive closure of C<map>.
987 The result may be an overapproximation.  If the result is known to be exact,
988 then C<*exact> is set to C<1>.
989 The current implementation only produces exact results for particular
990 cases of piecewise translations (i.e., piecewise uniform dependences).
992 =back
994 =head2 Binary Operations
996 The two arguments of a binary operation not only need to live
997 in the same C<isl_ctx>, they currently also need to have
998 the same (number of) parameters.
1000 =head3 Basic Operations
1002 =over
1004 =item * Intersection
1006         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_intersect(
1007                 __isl_take isl_basic_set *bset1,
1008                 __isl_take isl_basic_set *bset2);
1009         __isl_give isl_set *isl_set_intersect(
1010                 __isl_take isl_set *set1,
1011                 __isl_take isl_set *set2);
1012         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_intersect_domain(
1013                 __isl_take isl_basic_map *bmap,
1014                 __isl_take isl_basic_set *bset);
1015         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_intersect_range(
1016                 __isl_take isl_basic_map *bmap,
1017                 __isl_take isl_basic_set *bset);
1018         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_intersect(
1019                 __isl_take isl_basic_map *bmap1,
1020                 __isl_take isl_basic_map *bmap2);
1021         __isl_give isl_map *isl_map_intersect_domain(
1022                 __isl_take isl_map *map,
1023                 __isl_take isl_set *set);
1024         __isl_give isl_map *isl_map_intersect_range(
1025                 __isl_take isl_map *map,
1026                 __isl_take isl_set *set);
1027         __isl_give isl_map *isl_map_intersect(
1028                 __isl_take isl_map *map1,
1029                 __isl_take isl_map *map2);
1031 =item * Union
1033         __isl_give isl_set *isl_basic_set_union(
1034                 __isl_take isl_basic_set *bset1,
1035                 __isl_take isl_basic_set *bset2);
1036         __isl_give isl_map *isl_basic_map_union(
1037                 __isl_take isl_basic_map *bmap1,
1038                 __isl_take isl_basic_map *bmap2);
1039         __isl_give isl_set *isl_set_union(
1040                 __isl_take isl_set *set1,
1041                 __isl_take isl_set *set2);
1042         __isl_give isl_map *isl_map_union(
1043                 __isl_take isl_map *map1,
1044                 __isl_take isl_map *map2);
1046 =item * Set difference
1048         __isl_give isl_set *isl_set_subtract(
1049                 __isl_take isl_set *set1,
1050                 __isl_take isl_set *set2);
1051         __isl_give isl_map *isl_map_subtract(
1052                 __isl_take isl_map *map1,
1053                 __isl_take isl_map *map2);
1055 =item * Application
1057         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_apply(
1058                 __isl_take isl_basic_set *bset,
1059                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1060         __isl_give isl_set *isl_set_apply(
1061                 __isl_take isl_set *set,
1062                 __isl_take isl_map *map);
1063         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_apply_domain(
1064                 __isl_take isl_basic_map *bmap1,
1065                 __isl_take isl_basic_map *bmap2);
1066         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_apply_range(
1067                 __isl_take isl_basic_map *bmap1,
1068                 __isl_take isl_basic_map *bmap2);
1069         __isl_give isl_map *isl_map_apply_domain(
1070                 __isl_take isl_map *map1,
1071                 __isl_take isl_map *map2);
1072         __isl_give isl_map *isl_map_apply_range(
1073                 __isl_take isl_map *map1,
1074                 __isl_take isl_map *map2);
1076 =item * Simplification
1078         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_gist(
1079                 __isl_take isl_basic_set *bset,
1080                 __isl_take isl_basic_set *context);
1081         __isl_give isl_set *isl_set_gist(__isl_take isl_set *set,
1082                 __isl_take isl_set *context);
1083         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_gist(
1084                 __isl_take isl_basic_map *bmap,
1085                 __isl_take isl_basic_map *context);
1086         __isl_give isl_map *isl_map_gist(__isl_take isl_map *map,
1087                 __isl_take isl_map *context);
1089 The gist operation returns a set or relation that has the
1090 same intersection with the context as the input set or relation.
1091 Any implicit equality in the intersection is made explicit in the result,
1092 while all inequalities that are redundant with respect to the intersection
1093 are removed.
1095 =back
1097 =head3 Lexicographic Optimization
1099 Given a (basic) set C<set> (or C<bset>) and a zero-dimensional domain C<dom>,
1100 the following functions
1101 compute a set that contains the lexicographic minimum or maximum
1102 of the elements in C<set> (or C<bset>) for those values of the parameters
1103 that satisfy C<dom>.
1104 If C<empty> is not C<NULL>, then C<*empty> is assigned a set
1105 that contains the parameter values in C<dom> for which C<set> (or C<bset>)
1106 has no elements.
1107 In other words, the union of the parameter values
1108 for which the result is non-empty and of C<*empty>
1109 is equal to C<dom>.
1111         __isl_give isl_set *isl_basic_set_partial_lexmin(
1112                 __isl_take isl_basic_set *bset,
1113                 __isl_take isl_basic_set *dom,
1114                 __isl_give isl_set **empty);
1115         __isl_give isl_set *isl_basic_set_partial_lexmax(
1116                 __isl_take isl_basic_set *bset,
1117                 __isl_take isl_basic_set *dom,
1118                 __isl_give isl_set **empty);
1119         __isl_give isl_set *isl_set_partial_lexmin(
1120                 __isl_take isl_set *set, __isl_take isl_set *dom,
1121                 __isl_give isl_set **empty);
1122         __isl_give isl_set *isl_set_partial_lexmax(
1123                 __isl_take isl_set *set, __isl_take isl_set *dom,
1124                 __isl_give isl_set **empty);
1126 Given a (basic) set C<set> (or C<bset>), the following functions simply
1127 return a set containing the lexicographic minimum or maximum
1128 of the elements in C<set> (or C<bset>).
1130         __isl_give isl_set *isl_basic_set_lexmin(
1131                 __isl_take isl_basic_set *bset);
1132         __isl_give isl_set *isl_basic_set_lexmax(
1133                 __isl_take isl_basic_set *bset);
1134         __isl_give isl_set *isl_set_lexmin(
1135                 __isl_take isl_set *set);
1136         __isl_give isl_set *isl_set_lexmax(
1137                 __isl_take isl_set *set);
1139 Given a (basic) relation C<map> (or C<bmap>) and a domain C<dom>,
1140 the following functions
1141 compute a relation that maps each element of C<dom>
1142 to the single lexicographic minimum or maximum
1143 of the elements that are associated to that same
1144 element in C<map> (or C<bmap>).
1145 If C<empty> is not C<NULL>, then C<*empty> is assigned a set
1146 that contains the elements in C<dom> that do not map
1147 to any elements in C<map> (or C<bmap>).
1148 In other words, the union of the domain of the result and of C<*empty>
1149 is equal to C<dom>.
1151         __isl_give isl_map *isl_basic_map_partial_lexmax(
1152                 __isl_take isl_basic_map *bmap,
1153                 __isl_take isl_basic_set *dom,
1154                 __isl_give isl_set **empty);
1155         __isl_give isl_map *isl_basic_map_partial_lexmin(
1156                 __isl_take isl_basic_map *bmap,
1157                 __isl_take isl_basic_set *dom,
1158                 __isl_give isl_set **empty);
1159         __isl_give isl_map *isl_map_partial_lexmax(
1160                 __isl_take isl_map *map, __isl_take isl_set *dom,
1161                 __isl_give isl_set **empty);
1162         __isl_give isl_map *isl_map_partial_lexmin(
1163                 __isl_take isl_map *map, __isl_take isl_set *dom,
1164                 __isl_give isl_set **empty);
1166 Given a (basic) map C<map> (or C<bmap>), the following functions simply
1167 return a map mapping each element in the domain of
1168 C<map> (or C<bmap>) to the lexicographic minimum or maximum
1169 of all elements associated to that element.
1171         __isl_give isl_map *isl_basic_map_lexmin(
1172                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1173         __isl_give isl_map *isl_basic_map_lexmax(
1174                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1175         __isl_give isl_map *isl_map_lexmin(
1176                 __isl_take isl_map *map);
1177         __isl_give isl_map *isl_map_lexmax(
1178                 __isl_take isl_map *map);
1180 =head2 Points
1182 Points are elements of a set.  They can be used to construct
1183 simple sets (boxes) or they can be used to represent the
1184 individual elements of a set.
1185 The zero point (the origin) can be created using
1187         __isl_give isl_point *isl_point_zero(__isl_take isl_dim *dim);
1189 The coordinates of a point can be inspected, set and changed
1190 using
1192         void isl_point_get_coordinate(__isl_keep isl_point *pnt,
1193                 enum isl_dim_type type, int pos, isl_int *v);
1194         __isl_give isl_point *isl_point_set_coordinate(
1195                 __isl_take isl_point *pnt,
1196                 enum isl_dim_type type, int pos, isl_int v);
1198         __isl_give isl_point *isl_point_add_ui(
1199                 __isl_take isl_point *pnt,
1200                 enum isl_dim_type type, int pos, unsigned val);
1201         __isl_give isl_point *isl_point_sub_ui(
1202                 __isl_take isl_point *pnt,
1203                 enum isl_dim_type type, int pos, unsigned val);
1205 Points can be copied or freed using
1207         __isl_give isl_point *isl_point_copy(
1208                 __isl_keep isl_point *pnt);
1209         void isl_point_free(__isl_take isl_point *pnt);
1211 A singleton set can be created from a point using
1213         __isl_give isl_set *isl_set_from_point(
1214                 __isl_take isl_point *pnt);
1216 and a box can be created from two opposite extremal points using
1218         __isl_give isl_set *isl_set_box_from_points(
1219                 __isl_take isl_point *pnt1,
1220                 __isl_take isl_point *pnt2);
1222 All elements of a B<bounded> set can be enumerated using
1223 the following function.
1225         int isl_set_foreach_point(__isl_keep isl_set *set,
1226                 int (*fn)(__isl_take isl_point *pnt, void *user),
1227                 void *user);
1229 The function C<fn> is called for each integer point in
1230 C<set> with as second argument the last argument of
1231 the C<isl_set_foreach_point> call.  The function C<fn>
1232 should return C<0> on success and C<-1> on failure.
1233 In the latter case, C<isl_set_foreach_point> will stop
1234 enumerating and return C<-1> as well.
1235 If the enumeration is performed successfully and to completion,
1236 then C<isl_set_foreach_point> returns C<0>.
1238 To obtain a single point of a set, use
1240         __isl_give isl_point *isl_set_sample_point(
1241                 __isl_take isl_set *set);
1243 If C<set> does not contain any (integer) points, then the
1244 resulting point will be ``void'', a property that can be
1245 tested using
1247         int isl_point_is_void(__isl_keep isl_point *pnt);
1249 =head2 Piecewise Quasipolynomials
1251 A piecewise quasipolynomial is a particular kind of function that maps
1252 a parametric point to a rational value.
1253 More specifically, a quasipolynomial is a polynomial expression in greatest
1254 integer parts of affine expressions of parameters and variables.
1255 A piecewise quasipolynomial is a subdivision of a given parametric
1256 domain into disjoint cells with a quasipolynomial associated to
1257 each cell.  The value of the piecewise quasipolynomial at a given
1258 point is the value of the quasipolynomial associated to the cell
1259 that contains the point.  Outside of the union of cells,
1260 the value is assumed to be zero.
1261 For example, the piecewise quasipolynomial
1263         [n] -> { [x] -> ((1 + n) - x) : x <= n and x >= 0 }
1265 maps C<x> to C<1 + n - x> for values of C<x> between C<0> and C<n>.
1266 Piecewise quasipolynomials are mainly used by the C<barvinok>
1267 library for representing the number of elements in a parametric set or map.
1268 For example, the piecewise quasipolynomial above represents
1269 the number of point in the map
1271         [n] -> { [x] -> [y] : x,y >= 0 and 0 <= x + y <= n }
1273 =head3 Printing (Piecewise) Quasipolynomials
1275 Quasipolynomials and piecewise quasipolynomials can be printed
1276 using the following functions.
1278         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_qpolynomial(
1279                 __isl_take isl_printer *p,
1280                 __isl_keep isl_qpolynomial *qp);
1282         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_pw_qpolynomial(
1283                 __isl_take isl_printer *p,
1284                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial *pwqp);
1286 The output format of the printer
1287 needs to be set to either C<ISL_FORMAT_ISL> or C<ISL_FORMAT_C>.
1289 =head3 Creating New (Piecewise) Quasipolynomials
1291 Some simple quasipolynomials can be created using the following functions.
1292 More complicated quasipolynomials can be created by applying
1293 operations such as addition and multiplication
1294 on the resulting quasipolynomials
1296         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_zero(
1297                 __isl_take isl_dim *dim);
1298         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_infty(
1299                 __isl_take isl_dim *dim);
1300         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_neginfty(
1301                 __isl_take isl_dim *dim);
1302         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_nan(
1303                 __isl_take isl_dim *dim);
1304         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_rat_cst(
1305                 __isl_take isl_dim *dim,
1306                 const isl_int n, const isl_int d);
1307         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_div(
1308                 __isl_take isl_div *div);
1309         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_var(
1310                 __isl_take isl_dim *dim,
1311                 enum isl_dim_type type, unsigned pos);
1313 The zero piecewise quasipolynomial or a piecewise quasipolynomial
1314 with a single cell can be created using the following functions.
1315 Multiple of these single cell piecewise quasipolynomials can
1316 be combined to create more complicated piecewise quasipolynomials.
1318         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_zero(
1319                 __isl_take isl_dim *dim);
1320         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_alloc(
1321                 __isl_take isl_set *set,
1322                 __isl_take isl_qpolynomial *qp);
1324 Quasipolynomials can be copied and freed again using the following
1325 functions.
1327         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_copy(
1328                 __isl_keep isl_qpolynomial *qp);
1329         void isl_qpolynomial_free(__isl_take isl_qpolynomial *qp);
1331         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_copy(
1332                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial *pwqp);
1333         void isl_pw_qpolynomial_free(
1334                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp);
1336 =head3 Inspecting (Piecewise) Quasipolynomials
1338 To iterate over the cells in a piecewise quasipolynomial,
1339 use either of the following two functions
1341         int isl_pw_qpolynomial_foreach_piece(
1342                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial *pwqp,
1343                 int (*fn)(__isl_take isl_set *set,
1344                           __isl_take isl_qpolynomial *qp,
1345                           void *user), void *user);
1346         int isl_pw_qpolynomial_foreach_lifted_piece(
1347                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial *pwqp,
1348                 int (*fn)(__isl_take isl_set *set,
1349                           __isl_take isl_qpolynomial *qp,
1350                           void *user), void *user);
1352 As usual, the function C<fn> should return C<0> on success
1353 and C<-1> on failure.  The difference between
1354 C<isl_pw_qpolynomial_foreach_piece> and
1355 C<isl_pw_qpolynomial_foreach_lifted_piece> is that
1356 C<isl_pw_qpolynomial_foreach_lifted_piece> will first
1357 compute unique representations for all existentially quantified
1358 variables and then turn these existentially quantified variables
1359 into extra set variables, adapting the associated quasipolynomial
1360 accordingly.  This means that the C<set> passed to C<fn>
1361 will not have any existentially quantified variables, but that
1362 the dimensions of the sets may be different for different
1363 invocations of C<fn>.
1365 To iterate over all terms in a quasipolynomial,
1368         int isl_qpolynomial_foreach_term(
1369                 __isl_keep isl_qpolynomial *qp,
1370                 int (*fn)(__isl_take isl_term *term,
1371                           void *user), void *user);
1373 The terms themselves can be inspected and freed using
1374 these functions
1376         unsigned isl_term_dim(__isl_keep isl_term *term,
1377                 enum isl_dim_type type);
1378         void isl_term_get_num(__isl_keep isl_term *term,
1379                 isl_int *n);
1380         void isl_term_get_den(__isl_keep isl_term *term,
1381                 isl_int *d);
1382         int isl_term_get_exp(__isl_keep isl_term *term,
1383                 enum isl_dim_type type, unsigned pos);
1384         __isl_give isl_div *isl_term_get_div(
1385                 __isl_keep isl_term *term, unsigned pos);
1386         void isl_term_free(__isl_take isl_term *term);
1388 Each term is a product of parameters, set variables and
1389 integer divisions.  The function C<isl_term_get_exp>
1390 returns the exponent of a given dimensions in the given term.
1391 The C<isl_int>s in the arguments of C<isl_term_get_num>
1392 and C<isl_term_get_den> need to have been initialized
1393 using C<isl_int_init> before calling these functions.
1395 =head3 Properties of (Piecewise) Quasipolynomials
1397 To check whether a quasipolynomial is actually a constant,
1398 use the following function.
1400         int isl_qpolynomial_is_cst(__isl_keep isl_qpolynomial *qp,
1401                 isl_int *n, isl_int *d);
1403 If C<qp> is a constant and if C<n> and C<d> are not C<NULL>
1404 then the numerator and denominator of the constant
1405 are returned in C<*n> and C<*d>, respectively.
1407 =head3 Operations on (Piecewise) Quasipolynomials
1409         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_neg(
1410                 __isl_take isl_qpolynomial *qp);
1411         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_add(
1412                 __isl_take isl_qpolynomial *qp1,
1413                 __isl_take isl_qpolynomial *qp2);
1414         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_sub(
1415                 __isl_take isl_qpolynomial *qp1,
1416                 __isl_take isl_qpolynomial *qp2);
1417         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_mul(
1418                 __isl_take isl_qpolynomial *qp1,
1419                 __isl_take isl_qpolynomial *qp2);
1421         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_add(
1422                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp1,
1423                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp2);
1424         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_sub(
1425                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp1,
1426                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp2);
1427         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_add_disjoint(
1428                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp1,
1429                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp2);
1430         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_neg(
1431                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp);
1432         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_mul(
1433                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp1,
1434                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp2);
1436         __isl_give isl_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_eval(
1437                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp,
1438                 __isl_take isl_point *pnt);
1440         __isl_give isl_set *isl_pw_qpolynomial_domain(
1441                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp);
1442         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_intersect_domain(
1443                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwpq,
1444                 __isl_take isl_set *set);
1446         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_gist(
1447                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp,
1448                 __isl_take isl_set *context);
1450 The gist operation applies the gist operation to each of
1451 the cells in the domain of the input piecewise quasipolynomial.
1452 In future, the operation will also exploit the context
1453 to simplify the quasipolynomials associated to each cell.
1455 =head2 Dependence Analysis
1457 C<isl> contains specialized functionality for performing
1458 array dataflow analysis.  That is, given a I<sink> access relation
1459 and a collection of possible I<source> access relations,
1460 C<isl> can compute relations that describe
1461 for each iteration of the sink access, which iteration
1462 of which of the source access relations was the last
1463 to access the same data element before the given iteration
1464 of the sink access.
1465 To compute standard flow dependences, the sink should be
1466 a read, while the sources should be writes.
1467 If any of the source accesses are marked as being I<may>
1468 accesses, then there will be a dependence to the last
1469 I<must> access B<and> to any I<may> access that follows
1470 this last I<must> access.
1471 In particular, if I<all> sources are I<may> accesses,
1472 then memory based dependence analysis is performed.
1473 If, on the other hand, all sources are I<must> accesses,
1474 then value based dependence analysis is performed.
1476         #include <isl_flow.h>
1478         __isl_give isl_access_info *isl_access_info_alloc(
1479                 __isl_take isl_map *sink,
1480                 void *sink_user, isl_access_level_before fn,
1481                 int max_source);
1482         __isl_give isl_access_info *isl_access_info_add_source(
1483                 __isl_take isl_access_info *acc,
1484                 __isl_take isl_map *source, int must,
1485                 void *source_user);
1487         __isl_give isl_flow *isl_access_info_compute_flow(
1488                 __isl_take isl_access_info *acc);
1490         int isl_flow_foreach(__isl_keep isl_flow *deps,
1491                 int (*fn)(__isl_take isl_map *dep, int must,
1492                           void *dep_user, void *user),
1493                 void *user);
1494         __isl_give isl_set *isl_flow_get_no_source(
1495                 __isl_keep isl_flow *deps, int must);
1496         void isl_flow_free(__isl_take isl_flow *deps);
1498 The function C<isl_access_info_compute_flow> performs the actual
1499 dependence analysis.  The other functions are used to construct
1500 the input for this function or to read off the output.
1502 The input is collected in an C<isl_access_info>, which can
1503 be created through a call to C<isl_access_info_alloc>.
1504 The arguments to this functions are the sink access relation
1505 C<sink>, a token C<sink_user> used to identify the sink
1506 access to the user, a callback function for specifying the
1507 relative order of source and sink accesses, and the number
1508 of source access relations that will be added.
1509 The callback function has type C<int (*)(void *first, void *second)>.
1510 The function is called with two user supplied tokens identifying
1511 either a source or the sink and it should return the shared nesting
1512 level and the relative order of the two accesses.
1513 In particular, let I<n> be the number of loops shared by
1514 the two accesses.  If C<first> precedes C<second> textually,
1515 then the function should return I<2 * n + 1>; otherwise,
1516 it should return I<2 * n>.
1517 The sources can be added to the C<isl_access_info> by performing
1518 (at most) C<max_source> calls to C<isl_access_info_add_source>.
1519 C<must> indicates whether the source is a I<must> access
1520 or a I<may> access.  Note that a multi-valued access relation
1521 should only be marked I<must> if every iteration in the domain
1522 of the relation accesses I<all> elements in its image.
1523 The C<source_user> token is again used to identify
1524 the source access.  The range of the source access relation
1525 C<source> should have the same dimension as the range
1526 of the sink access relation.
1528 The result of the dependence analysis is collected in an
1529 C<isl_flow>.  There may be elements in the domain of
1530 the sink access for which no preceding source access could be
1531 found or for which all preceding sources are I<may> accesses.
1532 The sets of these elements can be obtained through
1533 calls to C<isl_flow_get_no_source>, the first with C<must> set
1534 and the second with C<must> unset.
1535 In the case of standard flow dependence analysis,
1536 with the sink a read and the sources I<must> writes,
1537 the first set corresponds to the reads from uninitialized
1538 array elements and the second set is empty.
1539 The actual flow dependences can be extracted using
1540 C<isl_flow_foreach>.  This function will call the user-specified
1541 callback function C<fn> for each B<non-empty> dependence between
1542 a source and the sink.  The callback function is called
1543 with four arguments, the actual flow dependence relation
1544 mapping source iterations to sink iterations, a boolean that
1545 indicates whether it is a I<must> or I<may> dependence, a token
1546 identifying the source and an additional C<void *> with value
1547 equal to the third argument of the C<isl_flow_foreach> call.
1548 A dependence is marked I<must> if it originates from a I<must>
1549 source and if it is not followed by any I<may> sources.
1551 After finishing with an C<isl_flow>, the user should call
1552 C<isl_flow_free> to free all associated memory.
1554 =head1 Applications
1556 Although C<isl> is mainly meant to be used as a library,
1557 it also contains some basic applications that use some
1558 of the functionality of C<isl>.
1559 The input may be specified in either the L<isl format>
1560 or the L<PolyLib format>.
1562 =head2 C<isl_polyhedron_sample>
1564 C<isl_polyhedron_sample> takes a polyhedron as input and prints
1565 an integer element of the polyhedron, if there is any.
1566 The first column in the output is the denominator and is always
1567 equal to 1.  If the polyhedron contains no integer points,
1568 then a vector of length zero is printed.
1570 =head2 C<isl_pip>
1572 C<isl_pip> takes the same input as the C<example> program
1573 from the C<piplib> distribution, i.e., a set of constraints
1574 on the parameters, a line contains only -1 and finally a set
1575 of constraints on a parametric polyhedron.
1576 The coefficients of the parameters appear in the last columns
1577 (but before the final constant column).
1578 The output is the lexicographic minimum of the parametric polyhedron.
1579 As C<isl> currently does not have its own output format, the output
1580 is just a dump of the internal state.
1582 =head2 C<isl_polyhedron_minimize>
1584 C<isl_polyhedron_minimize> computes the minimum of some linear
1585 or affine objective function over the integer points in a polyhedron.
1586 If an affine objective function
1587 is given, then the constant should appear in the last column.
1589 =head2 C<isl_polytope_scan>
1591 Given a polytope, C<isl_polytope_scan> prints
1592 all integer points in the polytope.
1594 =head1 C<isl-polylib>
1596 The C<isl-polylib> library provides the following functions for converting
1597 between C<isl> objects and C<PolyLib> objects.
1598 The library is distributed separately for licensing reasons.
1600         #include <isl_set_polylib.h>
1601         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_new_from_polylib(
1602                 Polyhedron *P, __isl_take isl_dim *dim);
1603         Polyhedron *isl_basic_set_to_polylib(
1604                 __isl_keep isl_basic_set *bset);
1605         __isl_give isl_set *isl_set_new_from_polylib(Polyhedron *D,
1606                 __isl_take isl_dim *dim);
1607         Polyhedron *isl_set_to_polylib(__isl_keep isl_set *set);
1609         #include <isl_map_polylib.h>
1610         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_new_from_polylib(
1611                 Polyhedron *P, __isl_take isl_dim *dim);
1612         __isl_give isl_map *isl_map_new_from_polylib(Polyhedron *D,
1613                 __isl_take isl_dim *dim);
1614         Polyhedron *isl_basic_map_to_polylib(
1615                 __isl_keep isl_basic_map *bmap);
1616         Polyhedron *isl_map_to_polylib(__isl_keep isl_map *map);