isl_tab_pip.c: find_solutions: fix error handling
[isl.git] / doc / user.pod
blob1f4f7d11028ff185d0aaea0616aeb3c7f9841575
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 * Deltas
923         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_map_deltas(
924                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
925         __isl_give isl_set *isl_map_deltas(__isl_take isl_map *map);
927 These functions return a (basic) set containing the differences
928 between image elements and corresponding domain elements in the input.
930 =item * Coalescing
932 Simplify the representation of a set or relation by trying
933 to combine pairs of basic sets or relations into a single
934 basic set or relation.
936         __isl_give isl_set *isl_set_coalesce(__isl_take isl_set *set);
937         __isl_give isl_map *isl_map_coalesce(__isl_take isl_map *map);
939 =item * Convex hull
941         __isl_give isl_basic_set *isl_set_convex_hull(
942                 __isl_take isl_set *set);
943         __isl_give isl_basic_map *isl_map_convex_hull(
944                 __isl_take isl_map *map);
946 If the input set or relation has any existentially quantified
947 variables, then the result of these operations is currently undefined.
949 =item * Simple hull
951         __isl_give isl_basic_set *isl_set_simple_hull(
952                 __isl_take isl_set *set);
953         __isl_give isl_basic_map *isl_map_simple_hull(
954                 __isl_take isl_map *map);
956 These functions compute a single basic set or relation
957 that contains the whole input set or relation.
958 In particular, the output is described by translates
959 of the constraints describing the basic sets or relations in the input.
961 =begin latex
963 (See \autoref{s:simple hull}.)
965 =end latex
967 =item * Affine hull
969         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_affine_hull(
970                 __isl_take isl_basic_set *bset);
971         __isl_give isl_basic_set *isl_set_affine_hull(
972                 __isl_take isl_set *set);
973         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_affine_hull(
974                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
975         __isl_give isl_basic_map *isl_map_affine_hull(
976                 __isl_take isl_map *map);
978 =item * Power
980         __isl_give isl_map *isl_map_power(__isl_take isl_map *map,
981                 unsigned param, int *exact);
983 Compute a parametric representation for all positive powers I<k> of C<map>.
984 The power I<k> is equated to the parameter at position C<param>.
985 The result may be an overapproximation.  If the result is exact,
986 then C<*exact> is set to C<1>.
987 The current implementation only produces exact results for particular
988 cases of piecewise translations (i.e., piecewise uniform dependences).
990 =item * Transitive closure
992         __isl_give isl_map *isl_map_transitive_closure(
993                 __isl_take isl_map *map, int *exact);
995 Compute the transitive closure of C<map>.
996 The result may be an overapproximation.  If the result is known to be exact,
997 then C<*exact> is set to C<1>.
998 The current implementation only produces exact results for particular
999 cases of piecewise translations (i.e., piecewise uniform dependences).
1001 =back
1003 =head2 Binary Operations
1005 The two arguments of a binary operation not only need to live
1006 in the same C<isl_ctx>, they currently also need to have
1007 the same (number of) parameters.
1009 =head3 Basic Operations
1011 =over
1013 =item * Intersection
1015         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_intersect(
1016                 __isl_take isl_basic_set *bset1,
1017                 __isl_take isl_basic_set *bset2);
1018         __isl_give isl_set *isl_set_intersect(
1019                 __isl_take isl_set *set1,
1020                 __isl_take isl_set *set2);
1021         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_intersect_domain(
1022                 __isl_take isl_basic_map *bmap,
1023                 __isl_take isl_basic_set *bset);
1024         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_intersect_range(
1025                 __isl_take isl_basic_map *bmap,
1026                 __isl_take isl_basic_set *bset);
1027         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_intersect(
1028                 __isl_take isl_basic_map *bmap1,
1029                 __isl_take isl_basic_map *bmap2);
1030         __isl_give isl_map *isl_map_intersect_domain(
1031                 __isl_take isl_map *map,
1032                 __isl_take isl_set *set);
1033         __isl_give isl_map *isl_map_intersect_range(
1034                 __isl_take isl_map *map,
1035                 __isl_take isl_set *set);
1036         __isl_give isl_map *isl_map_intersect(
1037                 __isl_take isl_map *map1,
1038                 __isl_take isl_map *map2);
1040 =item * Union
1042         __isl_give isl_set *isl_basic_set_union(
1043                 __isl_take isl_basic_set *bset1,
1044                 __isl_take isl_basic_set *bset2);
1045         __isl_give isl_map *isl_basic_map_union(
1046                 __isl_take isl_basic_map *bmap1,
1047                 __isl_take isl_basic_map *bmap2);
1048         __isl_give isl_set *isl_set_union(
1049                 __isl_take isl_set *set1,
1050                 __isl_take isl_set *set2);
1051         __isl_give isl_map *isl_map_union(
1052                 __isl_take isl_map *map1,
1053                 __isl_take isl_map *map2);
1055 =item * Set difference
1057         __isl_give isl_set *isl_set_subtract(
1058                 __isl_take isl_set *set1,
1059                 __isl_take isl_set *set2);
1060         __isl_give isl_map *isl_map_subtract(
1061                 __isl_take isl_map *map1,
1062                 __isl_take isl_map *map2);
1064 =item * Application
1066         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_apply(
1067                 __isl_take isl_basic_set *bset,
1068                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1069         __isl_give isl_set *isl_set_apply(
1070                 __isl_take isl_set *set,
1071                 __isl_take isl_map *map);
1072         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_apply_domain(
1073                 __isl_take isl_basic_map *bmap1,
1074                 __isl_take isl_basic_map *bmap2);
1075         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_apply_range(
1076                 __isl_take isl_basic_map *bmap1,
1077                 __isl_take isl_basic_map *bmap2);
1078         __isl_give isl_map *isl_map_apply_domain(
1079                 __isl_take isl_map *map1,
1080                 __isl_take isl_map *map2);
1081         __isl_give isl_map *isl_map_apply_range(
1082                 __isl_take isl_map *map1,
1083                 __isl_take isl_map *map2);
1085 =item * Simplification
1087         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_gist(
1088                 __isl_take isl_basic_set *bset,
1089                 __isl_take isl_basic_set *context);
1090         __isl_give isl_set *isl_set_gist(__isl_take isl_set *set,
1091                 __isl_take isl_set *context);
1092         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_gist(
1093                 __isl_take isl_basic_map *bmap,
1094                 __isl_take isl_basic_map *context);
1095         __isl_give isl_map *isl_map_gist(__isl_take isl_map *map,
1096                 __isl_take isl_map *context);
1098 The gist operation returns a set or relation that has the
1099 same intersection with the context as the input set or relation.
1100 Any implicit equality in the intersection is made explicit in the result,
1101 while all inequalities that are redundant with respect to the intersection
1102 are removed.
1104 =back
1106 =head3 Lexicographic Optimization
1108 Given a (basic) set C<set> (or C<bset>) and a zero-dimensional domain C<dom>,
1109 the following functions
1110 compute a set that contains the lexicographic minimum or maximum
1111 of the elements in C<set> (or C<bset>) for those values of the parameters
1112 that satisfy C<dom>.
1113 If C<empty> is not C<NULL>, then C<*empty> is assigned a set
1114 that contains the parameter values in C<dom> for which C<set> (or C<bset>)
1115 has no elements.
1116 In other words, the union of the parameter values
1117 for which the result is non-empty and of C<*empty>
1118 is equal to C<dom>.
1120         __isl_give isl_set *isl_basic_set_partial_lexmin(
1121                 __isl_take isl_basic_set *bset,
1122                 __isl_take isl_basic_set *dom,
1123                 __isl_give isl_set **empty);
1124         __isl_give isl_set *isl_basic_set_partial_lexmax(
1125                 __isl_take isl_basic_set *bset,
1126                 __isl_take isl_basic_set *dom,
1127                 __isl_give isl_set **empty);
1128         __isl_give isl_set *isl_set_partial_lexmin(
1129                 __isl_take isl_set *set, __isl_take isl_set *dom,
1130                 __isl_give isl_set **empty);
1131         __isl_give isl_set *isl_set_partial_lexmax(
1132                 __isl_take isl_set *set, __isl_take isl_set *dom,
1133                 __isl_give isl_set **empty);
1135 Given a (basic) set C<set> (or C<bset>), the following functions simply
1136 return a set containing the lexicographic minimum or maximum
1137 of the elements in C<set> (or C<bset>).
1139         __isl_give isl_set *isl_basic_set_lexmin(
1140                 __isl_take isl_basic_set *bset);
1141         __isl_give isl_set *isl_basic_set_lexmax(
1142                 __isl_take isl_basic_set *bset);
1143         __isl_give isl_set *isl_set_lexmin(
1144                 __isl_take isl_set *set);
1145         __isl_give isl_set *isl_set_lexmax(
1146                 __isl_take isl_set *set);
1148 Given a (basic) relation C<map> (or C<bmap>) and a domain C<dom>,
1149 the following functions
1150 compute a relation that maps each element of C<dom>
1151 to the single lexicographic minimum or maximum
1152 of the elements that are associated to that same
1153 element in C<map> (or C<bmap>).
1154 If C<empty> is not C<NULL>, then C<*empty> is assigned a set
1155 that contains the elements in C<dom> that do not map
1156 to any elements in C<map> (or C<bmap>).
1157 In other words, the union of the domain of the result and of C<*empty>
1158 is equal to C<dom>.
1160         __isl_give isl_map *isl_basic_map_partial_lexmax(
1161                 __isl_take isl_basic_map *bmap,
1162                 __isl_take isl_basic_set *dom,
1163                 __isl_give isl_set **empty);
1164         __isl_give isl_map *isl_basic_map_partial_lexmin(
1165                 __isl_take isl_basic_map *bmap,
1166                 __isl_take isl_basic_set *dom,
1167                 __isl_give isl_set **empty);
1168         __isl_give isl_map *isl_map_partial_lexmax(
1169                 __isl_take isl_map *map, __isl_take isl_set *dom,
1170                 __isl_give isl_set **empty);
1171         __isl_give isl_map *isl_map_partial_lexmin(
1172                 __isl_take isl_map *map, __isl_take isl_set *dom,
1173                 __isl_give isl_set **empty);
1175 Given a (basic) map C<map> (or C<bmap>), the following functions simply
1176 return a map mapping each element in the domain of
1177 C<map> (or C<bmap>) to the lexicographic minimum or maximum
1178 of all elements associated to that element.
1180         __isl_give isl_map *isl_basic_map_lexmin(
1181                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1182         __isl_give isl_map *isl_basic_map_lexmax(
1183                 __isl_take isl_basic_map *bmap);
1184         __isl_give isl_map *isl_map_lexmin(
1185                 __isl_take isl_map *map);
1186         __isl_give isl_map *isl_map_lexmax(
1187                 __isl_take isl_map *map);
1189 =head2 Points
1191 Points are elements of a set.  They can be used to construct
1192 simple sets (boxes) or they can be used to represent the
1193 individual elements of a set.
1194 The zero point (the origin) can be created using
1196         __isl_give isl_point *isl_point_zero(__isl_take isl_dim *dim);
1198 The coordinates of a point can be inspected, set and changed
1199 using
1201         void isl_point_get_coordinate(__isl_keep isl_point *pnt,
1202                 enum isl_dim_type type, int pos, isl_int *v);
1203         __isl_give isl_point *isl_point_set_coordinate(
1204                 __isl_take isl_point *pnt,
1205                 enum isl_dim_type type, int pos, isl_int v);
1207         __isl_give isl_point *isl_point_add_ui(
1208                 __isl_take isl_point *pnt,
1209                 enum isl_dim_type type, int pos, unsigned val);
1210         __isl_give isl_point *isl_point_sub_ui(
1211                 __isl_take isl_point *pnt,
1212                 enum isl_dim_type type, int pos, unsigned val);
1214 Points can be copied or freed using
1216         __isl_give isl_point *isl_point_copy(
1217                 __isl_keep isl_point *pnt);
1218         void isl_point_free(__isl_take isl_point *pnt);
1220 A singleton set can be created from a point using
1222         __isl_give isl_set *isl_set_from_point(
1223                 __isl_take isl_point *pnt);
1225 and a box can be created from two opposite extremal points using
1227         __isl_give isl_set *isl_set_box_from_points(
1228                 __isl_take isl_point *pnt1,
1229                 __isl_take isl_point *pnt2);
1231 All elements of a B<bounded> set can be enumerated using
1232 the following function.
1234         int isl_set_foreach_point(__isl_keep isl_set *set,
1235                 int (*fn)(__isl_take isl_point *pnt, void *user),
1236                 void *user);
1238 The function C<fn> is called for each integer point in
1239 C<set> with as second argument the last argument of
1240 the C<isl_set_foreach_point> call.  The function C<fn>
1241 should return C<0> on success and C<-1> on failure.
1242 In the latter case, C<isl_set_foreach_point> will stop
1243 enumerating and return C<-1> as well.
1244 If the enumeration is performed successfully and to completion,
1245 then C<isl_set_foreach_point> returns C<0>.
1247 To obtain a single point of a set, use
1249         __isl_give isl_point *isl_set_sample_point(
1250                 __isl_take isl_set *set);
1252 If C<set> does not contain any (integer) points, then the
1253 resulting point will be ``void'', a property that can be
1254 tested using
1256         int isl_point_is_void(__isl_keep isl_point *pnt);
1258 =head2 Piecewise Quasipolynomials
1260 A piecewise quasipolynomial is a particular kind of function that maps
1261 a parametric point to a rational value.
1262 More specifically, a quasipolynomial is a polynomial expression in greatest
1263 integer parts of affine expressions of parameters and variables.
1264 A piecewise quasipolynomial is a subdivision of a given parametric
1265 domain into disjoint cells with a quasipolynomial associated to
1266 each cell.  The value of the piecewise quasipolynomial at a given
1267 point is the value of the quasipolynomial associated to the cell
1268 that contains the point.  Outside of the union of cells,
1269 the value is assumed to be zero.
1270 For example, the piecewise quasipolynomial
1272         [n] -> { [x] -> ((1 + n) - x) : x <= n and x >= 0 }
1274 maps C<x> to C<1 + n - x> for values of C<x> between C<0> and C<n>.
1275 Piecewise quasipolynomials are mainly used by the C<barvinok>
1276 library for representing the number of elements in a parametric set or map.
1277 For example, the piecewise quasipolynomial above represents
1278 the number of points in the map
1280         [n] -> { [x] -> [y] : x,y >= 0 and 0 <= x + y <= n }
1282 =head3 Printing (Piecewise) Quasipolynomials
1284 Quasipolynomials and piecewise quasipolynomials can be printed
1285 using the following functions.
1287         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_qpolynomial(
1288                 __isl_take isl_printer *p,
1289                 __isl_keep isl_qpolynomial *qp);
1291         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_pw_qpolynomial(
1292                 __isl_take isl_printer *p,
1293                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial *pwqp);
1295 The output format of the printer
1296 needs to be set to either C<ISL_FORMAT_ISL> or C<ISL_FORMAT_C>.
1298 =head3 Creating New (Piecewise) Quasipolynomials
1300 Some simple quasipolynomials can be created using the following functions.
1301 More complicated quasipolynomials can be created by applying
1302 operations such as addition and multiplication
1303 on the resulting quasipolynomials
1305         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_zero(
1306                 __isl_take isl_dim *dim);
1307         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_infty(
1308                 __isl_take isl_dim *dim);
1309         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_neginfty(
1310                 __isl_take isl_dim *dim);
1311         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_nan(
1312                 __isl_take isl_dim *dim);
1313         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_rat_cst(
1314                 __isl_take isl_dim *dim,
1315                 const isl_int n, const isl_int d);
1316         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_div(
1317                 __isl_take isl_div *div);
1318         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_var(
1319                 __isl_take isl_dim *dim,
1320                 enum isl_dim_type type, unsigned pos);
1322 The zero piecewise quasipolynomial or a piecewise quasipolynomial
1323 with a single cell can be created using the following functions.
1324 Multiple of these single cell piecewise quasipolynomials can
1325 be combined to create more complicated piecewise quasipolynomials.
1327         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_zero(
1328                 __isl_take isl_dim *dim);
1329         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_alloc(
1330                 __isl_take isl_set *set,
1331                 __isl_take isl_qpolynomial *qp);
1333 Quasipolynomials can be copied and freed again using the following
1334 functions.
1336         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_copy(
1337                 __isl_keep isl_qpolynomial *qp);
1338         void isl_qpolynomial_free(__isl_take isl_qpolynomial *qp);
1340         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_copy(
1341                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial *pwqp);
1342         void isl_pw_qpolynomial_free(
1343                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp);
1345 =head3 Inspecting (Piecewise) Quasipolynomials
1347 To iterate over the cells in a piecewise quasipolynomial,
1348 use either of the following two functions
1350         int isl_pw_qpolynomial_foreach_piece(
1351                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial *pwqp,
1352                 int (*fn)(__isl_take isl_set *set,
1353                           __isl_take isl_qpolynomial *qp,
1354                           void *user), void *user);
1355         int isl_pw_qpolynomial_foreach_lifted_piece(
1356                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial *pwqp,
1357                 int (*fn)(__isl_take isl_set *set,
1358                           __isl_take isl_qpolynomial *qp,
1359                           void *user), void *user);
1361 As usual, the function C<fn> should return C<0> on success
1362 and C<-1> on failure.  The difference between
1363 C<isl_pw_qpolynomial_foreach_piece> and
1364 C<isl_pw_qpolynomial_foreach_lifted_piece> is that
1365 C<isl_pw_qpolynomial_foreach_lifted_piece> will first
1366 compute unique representations for all existentially quantified
1367 variables and then turn these existentially quantified variables
1368 into extra set variables, adapting the associated quasipolynomial
1369 accordingly.  This means that the C<set> passed to C<fn>
1370 will not have any existentially quantified variables, but that
1371 the dimensions of the sets may be different for different
1372 invocations of C<fn>.
1374 To iterate over all terms in a quasipolynomial,
1377         int isl_qpolynomial_foreach_term(
1378                 __isl_keep isl_qpolynomial *qp,
1379                 int (*fn)(__isl_take isl_term *term,
1380                           void *user), void *user);
1382 The terms themselves can be inspected and freed using
1383 these functions
1385         unsigned isl_term_dim(__isl_keep isl_term *term,
1386                 enum isl_dim_type type);
1387         void isl_term_get_num(__isl_keep isl_term *term,
1388                 isl_int *n);
1389         void isl_term_get_den(__isl_keep isl_term *term,
1390                 isl_int *d);
1391         int isl_term_get_exp(__isl_keep isl_term *term,
1392                 enum isl_dim_type type, unsigned pos);
1393         __isl_give isl_div *isl_term_get_div(
1394                 __isl_keep isl_term *term, unsigned pos);
1395         void isl_term_free(__isl_take isl_term *term);
1397 Each term is a product of parameters, set variables and
1398 integer divisions.  The function C<isl_term_get_exp>
1399 returns the exponent of a given dimensions in the given term.
1400 The C<isl_int>s in the arguments of C<isl_term_get_num>
1401 and C<isl_term_get_den> need to have been initialized
1402 using C<isl_int_init> before calling these functions.
1404 =head3 Properties of (Piecewise) Quasipolynomials
1406 To check whether a quasipolynomial is actually a constant,
1407 use the following function.
1409         int isl_qpolynomial_is_cst(__isl_keep isl_qpolynomial *qp,
1410                 isl_int *n, isl_int *d);
1412 If C<qp> is a constant and if C<n> and C<d> are not C<NULL>
1413 then the numerator and denominator of the constant
1414 are returned in C<*n> and C<*d>, respectively.
1416 =head3 Operations on (Piecewise) Quasipolynomials
1418         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_neg(
1419                 __isl_take isl_qpolynomial *qp);
1420         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_add(
1421                 __isl_take isl_qpolynomial *qp1,
1422                 __isl_take isl_qpolynomial *qp2);
1423         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_sub(
1424                 __isl_take isl_qpolynomial *qp1,
1425                 __isl_take isl_qpolynomial *qp2);
1426         __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_mul(
1427                 __isl_take isl_qpolynomial *qp1,
1428                 __isl_take isl_qpolynomial *qp2);
1430         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_add(
1431                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp1,
1432                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp2);
1433         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_sub(
1434                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp1,
1435                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp2);
1436         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_add_disjoint(
1437                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp1,
1438                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp2);
1439         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_neg(
1440                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp);
1441         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_mul(
1442                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp1,
1443                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp2);
1445         __isl_give isl_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_eval(
1446                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp,
1447                 __isl_take isl_point *pnt);
1449         __isl_give isl_set *isl_pw_qpolynomial_domain(
1450                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp);
1451         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_intersect_domain(
1452                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwpq,
1453                 __isl_take isl_set *set);
1455         __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_gist(
1456                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp,
1457                 __isl_take isl_set *context);
1459 The gist operation applies the gist operation to each of
1460 the cells in the domain of the input piecewise quasipolynomial.
1461 In future, the operation will also exploit the context
1462 to simplify the quasipolynomials associated to each cell.
1464 =head2 Bounds on Piecewise Quasipolynomials and Piecewise Quasipolynomial Reductions
1466 A piecewise quasipolynomial reduction is a piecewise
1467 reduction (or fold) of quasipolynomials.
1468 In particular, the reduction can be maximum or a minimum.
1469 The objects are mainly used to represent the result of
1470 an upper or lower bound on a quasipolynomial over its domain,
1471 i.e., as the result of the following function.
1473         __isl_give isl_pw_qpolynomial_fold *isl_pw_qpolynomial_bound(
1474                 __isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp,
1475                 enum isl_fold type, int *tight);
1477 The C<type> argument may be either C<isl_fold_min> or C<isl_fold_max>.
1478 If C<tight> is not C<NULL>, then C<*tight> is set to C<1>
1479 is the returned bound is known be tight, i.e., for each value
1480 of the parameters there is at least
1481 one element in the domain that reaches the bound.
1483 A (piecewise) quasipolynomial reduction can be copied or freed using the
1484 following functions.
1486         __isl_give isl_qpolynomial_fold *isl_qpolynomial_fold_copy(
1487                 __isl_keep isl_qpolynomial_fold *fold);
1488         __isl_give isl_pw_qpolynomial_fold *isl_pw_qpolynomial_fold_copy(
1489                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial_fold *pwf);
1490         void isl_qpolynomial_fold_free(
1491                 __isl_take isl_qpolynomial_fold *fold);
1492         void isl_pw_qpolynomial_fold_free(
1493                 __isl_take isl_pw_qpolynomial_fold *pwf);
1495 =head3 Printing Piecewise Quasipolynomial Reductions
1497 Piecewise quasipolynomial reductions can be printed
1498 using the following function.
1500         __isl_give isl_printer *isl_printer_print_pw_qpolynomial_fold(
1501                 __isl_take isl_printer *p,
1502                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial_fold *pwf);
1504 The output format of the printer
1505 needs to be set to either C<ISL_FORMAT_ISL> or C<ISL_FORMAT_C>.
1507 =head3 Inspecting (Piecewise) Quasipolynomial Reductions
1509 To iterate over the cells in a piecewise quasipolynomial reduction,
1510 use either of the following two functions
1512         int isl_pw_qpolynomial_fold_foreach_piece(
1513                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial_fold *pwf,
1514                 int (*fn)(__isl_take isl_set *set,
1515                           __isl_take isl_qpolynomial_fold *fold,
1516                           void *user), void *user);
1517         int isl_pw_qpolynomial_fold_foreach_lifted_piece(
1518                 __isl_keep isl_pw_qpolynomial_fold *pwf,
1519                 int (*fn)(__isl_take isl_set *set,
1520                           __isl_take isl_qpolynomial_fold *fold,
1521                           void *user), void *user);
1523 See L<Inspecting (Piecewise) Quasipolynomials> for an explanation
1524 of the difference between these two functions.
1526 To iterate over all quasipolynomials in a reduction, use
1528         int isl_qpolynomial_fold_foreach_qpolynomial(
1529                 __isl_keep isl_qpolynomial_fold *fold,
1530                 int (*fn)(__isl_take isl_qpolynomial *qp,
1531                           void *user), void *user);
1533 =head3 Operations on Piecewise Quasipolynomial Reductions
1535         __isl_give isl_pw_qpolynomial_fold *isl_pw_qpolynomial_fold_add(
1536                 __isl_take isl_pw_qpolynomial_fold *pwf1,
1537                 __isl_take isl_pw_qpolynomial_fold *pwf2);
1539         __isl_give isl_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_fold_eval(
1540                 __isl_take isl_pw_qpolynomial_fold *pwf,
1541                 __isl_take isl_point *pnt);
1543         __isl_give isl_pw_qpolynomial_fold *isl_pw_qpolynomial_fold_coalesce(
1544                 __isl_take isl_pw_qpolynomial_fold *pwf);
1546         __isl_give isl_pw_qpolynomial_fold *isl_pw_qpolynomial_fold_gist(
1547                 __isl_take isl_pw_qpolynomial_fold *pwf,
1548                 __isl_take isl_set *context);
1550 The gist operation applies the gist operation to each of
1551 the cells in the domain of the input piecewise quasipolynomial reduction.
1552 In future, the operation will also exploit the context
1553 to simplify the quasipolynomial reductions associated to each cell.
1555 =head2 Dependence Analysis
1557 C<isl> contains specialized functionality for performing
1558 array dataflow analysis.  That is, given a I<sink> access relation
1559 and a collection of possible I<source> access relations,
1560 C<isl> can compute relations that describe
1561 for each iteration of the sink access, which iteration
1562 of which of the source access relations was the last
1563 to access the same data element before the given iteration
1564 of the sink access.
1565 To compute standard flow dependences, the sink should be
1566 a read, while the sources should be writes.
1567 If any of the source accesses are marked as being I<may>
1568 accesses, then there will be a dependence to the last
1569 I<must> access B<and> to any I<may> access that follows
1570 this last I<must> access.
1571 In particular, if I<all> sources are I<may> accesses,
1572 then memory based dependence analysis is performed.
1573 If, on the other hand, all sources are I<must> accesses,
1574 then value based dependence analysis is performed.
1576         #include <isl_flow.h>
1578         __isl_give isl_access_info *isl_access_info_alloc(
1579                 __isl_take isl_map *sink,
1580                 void *sink_user, isl_access_level_before fn,
1581                 int max_source);
1582         __isl_give isl_access_info *isl_access_info_add_source(
1583                 __isl_take isl_access_info *acc,
1584                 __isl_take isl_map *source, int must,
1585                 void *source_user);
1587         __isl_give isl_flow *isl_access_info_compute_flow(
1588                 __isl_take isl_access_info *acc);
1590         int isl_flow_foreach(__isl_keep isl_flow *deps,
1591                 int (*fn)(__isl_take isl_map *dep, int must,
1592                           void *dep_user, void *user),
1593                 void *user);
1594         __isl_give isl_set *isl_flow_get_no_source(
1595                 __isl_keep isl_flow *deps, int must);
1596         void isl_flow_free(__isl_take isl_flow *deps);
1598 The function C<isl_access_info_compute_flow> performs the actual
1599 dependence analysis.  The other functions are used to construct
1600 the input for this function or to read off the output.
1602 The input is collected in an C<isl_access_info>, which can
1603 be created through a call to C<isl_access_info_alloc>.
1604 The arguments to this functions are the sink access relation
1605 C<sink>, a token C<sink_user> used to identify the sink
1606 access to the user, a callback function for specifying the
1607 relative order of source and sink accesses, and the number
1608 of source access relations that will be added.
1609 The callback function has type C<int (*)(void *first, void *second)>.
1610 The function is called with two user supplied tokens identifying
1611 either a source or the sink and it should return the shared nesting
1612 level and the relative order of the two accesses.
1613 In particular, let I<n> be the number of loops shared by
1614 the two accesses.  If C<first> precedes C<second> textually,
1615 then the function should return I<2 * n + 1>; otherwise,
1616 it should return I<2 * n>.
1617 The sources can be added to the C<isl_access_info> by performing
1618 (at most) C<max_source> calls to C<isl_access_info_add_source>.
1619 C<must> indicates whether the source is a I<must> access
1620 or a I<may> access.  Note that a multi-valued access relation
1621 should only be marked I<must> if every iteration in the domain
1622 of the relation accesses I<all> elements in its image.
1623 The C<source_user> token is again used to identify
1624 the source access.  The range of the source access relation
1625 C<source> should have the same dimension as the range
1626 of the sink access relation.
1628 The result of the dependence analysis is collected in an
1629 C<isl_flow>.  There may be elements in the domain of
1630 the sink access for which no preceding source access could be
1631 found or for which all preceding sources are I<may> accesses.
1632 The sets of these elements can be obtained through
1633 calls to C<isl_flow_get_no_source>, the first with C<must> set
1634 and the second with C<must> unset.
1635 In the case of standard flow dependence analysis,
1636 with the sink a read and the sources I<must> writes,
1637 the first set corresponds to the reads from uninitialized
1638 array elements and the second set is empty.
1639 The actual flow dependences can be extracted using
1640 C<isl_flow_foreach>.  This function will call the user-specified
1641 callback function C<fn> for each B<non-empty> dependence between
1642 a source and the sink.  The callback function is called
1643 with four arguments, the actual flow dependence relation
1644 mapping source iterations to sink iterations, a boolean that
1645 indicates whether it is a I<must> or I<may> dependence, a token
1646 identifying the source and an additional C<void *> with value
1647 equal to the third argument of the C<isl_flow_foreach> call.
1648 A dependence is marked I<must> if it originates from a I<must>
1649 source and if it is not followed by any I<may> sources.
1651 After finishing with an C<isl_flow>, the user should call
1652 C<isl_flow_free> to free all associated memory.
1654 =head2 Parametric Vertex Enumeration
1656 The parametric vertex enumeration described in this section
1657 is mainly intended to be used internally and by the C<barvinok>
1658 library.
1660         #include <isl_vertices.h>
1661         __isl_give isl_vertices *isl_basic_set_compute_vertices(
1662                 __isl_keep isl_basic_set *bset);
1664 The function C<isl_basic_set_compute_vertices> performs the
1665 actual computation of the parametric vertices and the chamber
1666 decomposition and store the result in an C<isl_vertices> object.
1667 This information can be queried by either iterating over all
1668 the vertices or iterating over all the chambers or cells
1669 and then iterating over all vertices that are active on the chamber.
1671         int isl_vertices_foreach_vertex(
1672                 __isl_keep isl_vertices *vertices,
1673                 int (*fn)(__isl_take isl_vertex *vertex, void *user),
1674                 void *user);
1676         int isl_vertices_foreach_cell(
1677                 __isl_keep isl_vertices *vertices,
1678                 int (*fn)(__isl_take isl_cell *cell, void *user),
1679                 void *user);
1680         int isl_cell_foreach_vertex(__isl_keep isl_cell *cell,
1681                 int (*fn)(__isl_take isl_vertex *vertex, void *user),
1682                 void *user);
1684 Other operations that can be performed on an C<isl_vertices> object are
1685 the following.
1687         isl_ctx *isl_vertices_get_ctx(
1688                 __isl_keep isl_vertices *vertices);
1689         int isl_vertices_get_n_vertices(
1690                 __isl_keep isl_vertices *vertices);
1691         void isl_vertices_free(__isl_take isl_vertices *vertices);
1693 Vertices can be inspected and destroyed using the following functions.
1695         isl_ctx *isl_vertex_get_ctx(__isl_keep isl_vertex *vertex);
1696         int isl_vertex_get_id(__isl_keep isl_vertex *vertex);
1697         __isl_give isl_basic_set *isl_vertex_get_domain(
1698                 __isl_keep isl_vertex *vertex);
1699         __isl_give isl_basic_set *isl_vertex_get_expr(
1700                 __isl_keep isl_vertex *vertex);
1701         void isl_vertex_free(__isl_take isl_vertex *vertex);
1703 C<isl_vertex_get_expr> returns a singleton parametric set describing
1704 the vertex, while C<isl_vertex_get_domain> returns the activity domain
1705 of the vertex.
1706 Note that C<isl_vertex_get_domain> and C<isl_vertex_get_expr> return
1707 B<rational> basic sets, so they should mainly be used for inspection
1708 and should not be mixed with integer sets.
1710 Chambers can be inspected and destroyed using the following functions.
1712         isl_ctx *isl_cell_get_ctx(__isl_keep isl_cell *cell);
1713         __isl_give isl_basic_set *isl_cell_get_domain(
1714                 __isl_keep isl_cell *cell);
1715         void isl_cell_free(__isl_take isl_cell *cell);
1717 =head1 Applications
1719 Although C<isl> is mainly meant to be used as a library,
1720 it also contains some basic applications that use some
1721 of the functionality of C<isl>.
1722 The input may be specified in either the L<isl format>
1723 or the L<PolyLib format>.
1725 =head2 C<isl_polyhedron_sample>
1727 C<isl_polyhedron_sample> takes a polyhedron as input and prints
1728 an integer element of the polyhedron, if there is any.
1729 The first column in the output is the denominator and is always
1730 equal to 1.  If the polyhedron contains no integer points,
1731 then a vector of length zero is printed.
1733 =head2 C<isl_pip>
1735 C<isl_pip> takes the same input as the C<example> program
1736 from the C<piplib> distribution, i.e., a set of constraints
1737 on the parameters, a line contains only -1 and finally a set
1738 of constraints on a parametric polyhedron.
1739 The coefficients of the parameters appear in the last columns
1740 (but before the final constant column).
1741 The output is the lexicographic minimum of the parametric polyhedron.
1742 As C<isl> currently does not have its own output format, the output
1743 is just a dump of the internal state.
1745 =head2 C<isl_polyhedron_minimize>
1747 C<isl_polyhedron_minimize> computes the minimum of some linear
1748 or affine objective function over the integer points in a polyhedron.
1749 If an affine objective function
1750 is given, then the constant should appear in the last column.
1752 =head2 C<isl_polytope_scan>
1754 Given a polytope, C<isl_polytope_scan> prints
1755 all integer points in the polytope.
1757 =head1 C<isl-polylib>
1759 The C<isl-polylib> library provides the following functions for converting
1760 between C<isl> objects and C<PolyLib> objects.
1761 The library is distributed separately for licensing reasons.
1763         #include <isl_set_polylib.h>
1764         __isl_give isl_basic_set *isl_basic_set_new_from_polylib(
1765                 Polyhedron *P, __isl_take isl_dim *dim);
1766         Polyhedron *isl_basic_set_to_polylib(
1767                 __isl_keep isl_basic_set *bset);
1768         __isl_give isl_set *isl_set_new_from_polylib(Polyhedron *D,
1769                 __isl_take isl_dim *dim);
1770         Polyhedron *isl_set_to_polylib(__isl_keep isl_set *set);
1772         #include <isl_map_polylib.h>
1773         __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_new_from_polylib(
1774                 Polyhedron *P, __isl_take isl_dim *dim);
1775         __isl_give isl_map *isl_map_new_from_polylib(Polyhedron *D,
1776                 __isl_take isl_dim *dim);
1777         Polyhedron *isl_basic_map_to_polylib(
1778                 __isl_keep isl_basic_map *bmap);
1779         Polyhedron *isl_map_to_polylib(__isl_keep isl_map *map);