Home | History | Annotate | Line # | Download | only in dist
isl_polynomial.c revision 1.1.1.1
      1 /*
      2  * Copyright 2010      INRIA Saclay
      3  *
      4  * Use of this software is governed by the MIT license
      5  *
      6  * Written by Sven Verdoolaege, INRIA Saclay - Ile-de-France,
      7  * Parc Club Orsay Universite, ZAC des vignes, 4 rue Jacques Monod,
      8  * 91893 Orsay, France
      9  */
     10 
     11 #include <stdlib.h>
     12 #include <isl_ctx_private.h>
     13 #include <isl_map_private.h>
     14 #include <isl_factorization.h>
     15 #include <isl_lp_private.h>
     16 #include <isl_seq.h>
     17 #include <isl_union_map_private.h>
     18 #include <isl_constraint_private.h>
     19 #include <isl_polynomial_private.h>
     20 #include <isl_point_private.h>
     21 #include <isl_space_private.h>
     22 #include <isl_mat_private.h>
     23 #include <isl_vec_private.h>
     24 #include <isl_range.h>
     25 #include <isl_local.h>
     26 #include <isl_local_space_private.h>
     27 #include <isl_aff_private.h>
     28 #include <isl_val_private.h>
     29 #include <isl_config.h>
     30 
     31 #undef EL_BASE
     32 #define EL_BASE qpolynomial
     33 
     34 #include <isl_list_templ.c>
     35 
     36 #undef EL_BASE
     37 #define EL_BASE pw_qpolynomial
     38 
     39 #include <isl_list_templ.c>
     40 
     41 static unsigned pos(__isl_keep isl_space *space, enum isl_dim_type type)
     42 {
     43 	switch (type) {
     44 	case isl_dim_param:	return 0;
     45 	case isl_dim_in:	return space->nparam;
     46 	case isl_dim_out:	return space->nparam + space->n_in;
     47 	default:		return 0;
     48 	}
     49 }
     50 
     51 isl_bool isl_poly_is_cst(__isl_keep isl_poly *poly)
     52 {
     53 	if (!poly)
     54 		return isl_bool_error;
     55 
     56 	return isl_bool_ok(poly->var < 0);
     57 }
     58 
     59 __isl_keep isl_poly_cst *isl_poly_as_cst(__isl_keep isl_poly *poly)
     60 {
     61 	if (!poly)
     62 		return NULL;
     63 
     64 	isl_assert(poly->ctx, poly->var < 0, return NULL);
     65 
     66 	return (isl_poly_cst *) poly;
     67 }
     68 
     69 __isl_keep isl_poly_rec *isl_poly_as_rec(__isl_keep isl_poly *poly)
     70 {
     71 	if (!poly)
     72 		return NULL;
     73 
     74 	isl_assert(poly->ctx, poly->var >= 0, return NULL);
     75 
     76 	return (isl_poly_rec *) poly;
     77 }
     78 
     79 /* Compare two polynomials.
     80  *
     81  * Return -1 if "poly1" is "smaller" than "poly2", 1 if "poly1" is "greater"
     82  * than "poly2" and 0 if they are equal.
     83  */
     84 static int isl_poly_plain_cmp(__isl_keep isl_poly *poly1,
     85 	__isl_keep isl_poly *poly2)
     86 {
     87 	int i;
     88 	isl_bool is_cst1;
     89 	isl_poly_rec *rec1, *rec2;
     90 
     91 	if (poly1 == poly2)
     92 		return 0;
     93 	is_cst1 = isl_poly_is_cst(poly1);
     94 	if (is_cst1 < 0)
     95 		return -1;
     96 	if (!poly2)
     97 		return 1;
     98 	if (poly1->var != poly2->var)
     99 		return poly1->var - poly2->var;
    100 
    101 	if (is_cst1) {
    102 		isl_poly_cst *cst1, *cst2;
    103 		int cmp;
    104 
    105 		cst1 = isl_poly_as_cst(poly1);
    106 		cst2 = isl_poly_as_cst(poly2);
    107 		if (!cst1 || !cst2)
    108 			return 0;
    109 		cmp = isl_int_cmp(cst1->n, cst2->n);
    110 		if (cmp != 0)
    111 			return cmp;
    112 		return isl_int_cmp(cst1->d, cst2->d);
    113 	}
    114 
    115 	rec1 = isl_poly_as_rec(poly1);
    116 	rec2 = isl_poly_as_rec(poly2);
    117 	if (!rec1 || !rec2)
    118 		return 0;
    119 
    120 	if (rec1->n != rec2->n)
    121 		return rec1->n - rec2->n;
    122 
    123 	for (i = 0; i < rec1->n; ++i) {
    124 		int cmp = isl_poly_plain_cmp(rec1->p[i], rec2->p[i]);
    125 		if (cmp != 0)
    126 			return cmp;
    127 	}
    128 
    129 	return 0;
    130 }
    131 
    132 isl_bool isl_poly_is_equal(__isl_keep isl_poly *poly1,
    133 	__isl_keep isl_poly *poly2)
    134 {
    135 	int i;
    136 	isl_bool is_cst1;
    137 	isl_poly_rec *rec1, *rec2;
    138 
    139 	is_cst1 = isl_poly_is_cst(poly1);
    140 	if (is_cst1 < 0 || !poly2)
    141 		return isl_bool_error;
    142 	if (poly1 == poly2)
    143 		return isl_bool_true;
    144 	if (poly1->var != poly2->var)
    145 		return isl_bool_false;
    146 	if (is_cst1) {
    147 		isl_poly_cst *cst1, *cst2;
    148 		int r;
    149 		cst1 = isl_poly_as_cst(poly1);
    150 		cst2 = isl_poly_as_cst(poly2);
    151 		if (!cst1 || !cst2)
    152 			return isl_bool_error;
    153 		r = isl_int_eq(cst1->n, cst2->n) &&
    154 		    isl_int_eq(cst1->d, cst2->d);
    155 		return isl_bool_ok(r);
    156 	}
    157 
    158 	rec1 = isl_poly_as_rec(poly1);
    159 	rec2 = isl_poly_as_rec(poly2);
    160 	if (!rec1 || !rec2)
    161 		return isl_bool_error;
    162 
    163 	if (rec1->n != rec2->n)
    164 		return isl_bool_false;
    165 
    166 	for (i = 0; i < rec1->n; ++i) {
    167 		isl_bool eq = isl_poly_is_equal(rec1->p[i], rec2->p[i]);
    168 		if (eq < 0 || !eq)
    169 			return eq;
    170 	}
    171 
    172 	return isl_bool_true;
    173 }
    174 
    175 isl_bool isl_poly_is_zero(__isl_keep isl_poly *poly)
    176 {
    177 	isl_bool is_cst;
    178 	isl_poly_cst *cst;
    179 
    180 	is_cst = isl_poly_is_cst(poly);
    181 	if (is_cst < 0 || !is_cst)
    182 		return is_cst;
    183 
    184 	cst = isl_poly_as_cst(poly);
    185 	if (!cst)
    186 		return isl_bool_error;
    187 
    188 	return isl_bool_ok(isl_int_is_zero(cst->n) && isl_int_is_pos(cst->d));
    189 }
    190 
    191 int isl_poly_sgn(__isl_keep isl_poly *poly)
    192 {
    193 	isl_bool is_cst;
    194 	isl_poly_cst *cst;
    195 
    196 	is_cst = isl_poly_is_cst(poly);
    197 	if (is_cst < 0 || !is_cst)
    198 		return 0;
    199 
    200 	cst = isl_poly_as_cst(poly);
    201 	if (!cst)
    202 		return 0;
    203 
    204 	return isl_int_sgn(cst->n);
    205 }
    206 
    207 isl_bool isl_poly_is_nan(__isl_keep isl_poly *poly)
    208 {
    209 	isl_bool is_cst;
    210 	isl_poly_cst *cst;
    211 
    212 	is_cst = isl_poly_is_cst(poly);
    213 	if (is_cst < 0 || !is_cst)
    214 		return is_cst;
    215 
    216 	cst = isl_poly_as_cst(poly);
    217 	if (!cst)
    218 		return isl_bool_error;
    219 
    220 	return isl_bool_ok(isl_int_is_zero(cst->n) && isl_int_is_zero(cst->d));
    221 }
    222 
    223 isl_bool isl_poly_is_infty(__isl_keep isl_poly *poly)
    224 {
    225 	isl_bool is_cst;
    226 	isl_poly_cst *cst;
    227 
    228 	is_cst = isl_poly_is_cst(poly);
    229 	if (is_cst < 0 || !is_cst)
    230 		return is_cst;
    231 
    232 	cst = isl_poly_as_cst(poly);
    233 	if (!cst)
    234 		return isl_bool_error;
    235 
    236 	return isl_bool_ok(isl_int_is_pos(cst->n) && isl_int_is_zero(cst->d));
    237 }
    238 
    239 isl_bool isl_poly_is_neginfty(__isl_keep isl_poly *poly)
    240 {
    241 	isl_bool is_cst;
    242 	isl_poly_cst *cst;
    243 
    244 	is_cst = isl_poly_is_cst(poly);
    245 	if (is_cst < 0 || !is_cst)
    246 		return is_cst;
    247 
    248 	cst = isl_poly_as_cst(poly);
    249 	if (!cst)
    250 		return isl_bool_error;
    251 
    252 	return isl_bool_ok(isl_int_is_neg(cst->n) && isl_int_is_zero(cst->d));
    253 }
    254 
    255 isl_bool isl_poly_is_one(__isl_keep isl_poly *poly)
    256 {
    257 	isl_bool is_cst;
    258 	isl_poly_cst *cst;
    259 	int r;
    260 
    261 	is_cst = isl_poly_is_cst(poly);
    262 	if (is_cst < 0 || !is_cst)
    263 		return is_cst;
    264 
    265 	cst = isl_poly_as_cst(poly);
    266 	if (!cst)
    267 		return isl_bool_error;
    268 
    269 	r = isl_int_eq(cst->n, cst->d) && isl_int_is_pos(cst->d);
    270 	return isl_bool_ok(r);
    271 }
    272 
    273 isl_bool isl_poly_is_negone(__isl_keep isl_poly *poly)
    274 {
    275 	isl_bool is_cst;
    276 	isl_poly_cst *cst;
    277 
    278 	is_cst = isl_poly_is_cst(poly);
    279 	if (is_cst < 0 || !is_cst)
    280 		return is_cst;
    281 
    282 	cst = isl_poly_as_cst(poly);
    283 	if (!cst)
    284 		return isl_bool_error;
    285 
    286 	return isl_bool_ok(isl_int_is_negone(cst->n) && isl_int_is_one(cst->d));
    287 }
    288 
    289 __isl_give isl_poly_cst *isl_poly_cst_alloc(isl_ctx *ctx)
    290 {
    291 	isl_poly_cst *cst;
    292 
    293 	cst = isl_alloc_type(ctx, struct isl_poly_cst);
    294 	if (!cst)
    295 		return NULL;
    296 
    297 	cst->poly.ref = 1;
    298 	cst->poly.ctx = ctx;
    299 	isl_ctx_ref(ctx);
    300 	cst->poly.var = -1;
    301 
    302 	isl_int_init(cst->n);
    303 	isl_int_init(cst->d);
    304 
    305 	return cst;
    306 }
    307 
    308 __isl_give isl_poly *isl_poly_zero(isl_ctx *ctx)
    309 {
    310 	isl_poly_cst *cst;
    311 
    312 	cst = isl_poly_cst_alloc(ctx);
    313 	if (!cst)
    314 		return NULL;
    315 
    316 	isl_int_set_si(cst->n, 0);
    317 	isl_int_set_si(cst->d, 1);
    318 
    319 	return &cst->poly;
    320 }
    321 
    322 __isl_give isl_poly *isl_poly_one(isl_ctx *ctx)
    323 {
    324 	isl_poly_cst *cst;
    325 
    326 	cst = isl_poly_cst_alloc(ctx);
    327 	if (!cst)
    328 		return NULL;
    329 
    330 	isl_int_set_si(cst->n, 1);
    331 	isl_int_set_si(cst->d, 1);
    332 
    333 	return &cst->poly;
    334 }
    335 
    336 __isl_give isl_poly *isl_poly_infty(isl_ctx *ctx)
    337 {
    338 	isl_poly_cst *cst;
    339 
    340 	cst = isl_poly_cst_alloc(ctx);
    341 	if (!cst)
    342 		return NULL;
    343 
    344 	isl_int_set_si(cst->n, 1);
    345 	isl_int_set_si(cst->d, 0);
    346 
    347 	return &cst->poly;
    348 }
    349 
    350 __isl_give isl_poly *isl_poly_neginfty(isl_ctx *ctx)
    351 {
    352 	isl_poly_cst *cst;
    353 
    354 	cst = isl_poly_cst_alloc(ctx);
    355 	if (!cst)
    356 		return NULL;
    357 
    358 	isl_int_set_si(cst->n, -1);
    359 	isl_int_set_si(cst->d, 0);
    360 
    361 	return &cst->poly;
    362 }
    363 
    364 __isl_give isl_poly *isl_poly_nan(isl_ctx *ctx)
    365 {
    366 	isl_poly_cst *cst;
    367 
    368 	cst = isl_poly_cst_alloc(ctx);
    369 	if (!cst)
    370 		return NULL;
    371 
    372 	isl_int_set_si(cst->n, 0);
    373 	isl_int_set_si(cst->d, 0);
    374 
    375 	return &cst->poly;
    376 }
    377 
    378 __isl_give isl_poly *isl_poly_rat_cst(isl_ctx *ctx, isl_int n, isl_int d)
    379 {
    380 	isl_poly_cst *cst;
    381 
    382 	cst = isl_poly_cst_alloc(ctx);
    383 	if (!cst)
    384 		return NULL;
    385 
    386 	isl_int_set(cst->n, n);
    387 	isl_int_set(cst->d, d);
    388 
    389 	return &cst->poly;
    390 }
    391 
    392 __isl_give isl_poly_rec *isl_poly_alloc_rec(isl_ctx *ctx, int var, int size)
    393 {
    394 	isl_poly_rec *rec;
    395 
    396 	isl_assert(ctx, var >= 0, return NULL);
    397 	isl_assert(ctx, size >= 0, return NULL);
    398 	rec = isl_calloc(ctx, struct isl_poly_rec,
    399 			sizeof(struct isl_poly_rec) +
    400 			size * sizeof(struct isl_poly *));
    401 	if (!rec)
    402 		return NULL;
    403 
    404 	rec->poly.ref = 1;
    405 	rec->poly.ctx = ctx;
    406 	isl_ctx_ref(ctx);
    407 	rec->poly.var = var;
    408 
    409 	rec->n = 0;
    410 	rec->size = size;
    411 
    412 	return rec;
    413 }
    414 
    415 /* Return the domain space of "qp".
    416  * This may be either a copy or the space itself
    417  * if there is only one reference to "qp".
    418  * This allows the space to be modified inplace
    419  * if both the quasi-polynomial and its domain space
    420  * have only a single reference.
    421  * The caller is not allowed to modify "qp" between this call and
    422  * a subsequent call to isl_qpolynomial_restore_domain_space.
    423  * The only exception is that isl_qpolynomial_free can be called instead.
    424  */
    425 static __isl_give isl_space *isl_qpolynomial_take_domain_space(
    426 	__isl_keep isl_qpolynomial *qp)
    427 {
    428 	isl_space *space;
    429 
    430 	if (!qp)
    431 		return NULL;
    432 	if (qp->ref != 1)
    433 		return isl_qpolynomial_get_domain_space(qp);
    434 	space = qp->dim;
    435 	qp->dim = NULL;
    436 	return space;
    437 }
    438 
    439 /* Set the domain space of "qp" to "space",
    440  * where the domain space of "qp" may be missing
    441  * due to a preceding call to isl_qpolynomial_take_domain_space.
    442  * However, in this case, "qp" only has a single reference and
    443  * then the call to isl_qpolynomial_cow has no effect.
    444  */
    445 static __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_restore_domain_space(
    446 	__isl_take isl_qpolynomial *qp, __isl_take isl_space *space)
    447 {
    448 	if (!qp || !space)
    449 		goto error;
    450 
    451 	if (qp->dim == space) {
    452 		isl_space_free(space);
    453 		return qp;
    454 	}
    455 
    456 	qp = isl_qpolynomial_cow(qp);
    457 	if (!qp)
    458 		goto error;
    459 	isl_space_free(qp->dim);
    460 	qp->dim = space;
    461 
    462 	return qp;
    463 error:
    464 	isl_qpolynomial_free(qp);
    465 	isl_space_free(space);
    466 	return NULL;
    467 }
    468 
    469 __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_reset_domain_space(
    470 	__isl_take isl_qpolynomial *qp, __isl_take isl_space *space)
    471 {
    472 	return isl_qpolynomial_restore_domain_space(qp, space);
    473 }
    474 
    475 /* Reset the space of "qp".  This function is called from isl_pw_templ.c
    476  * and doesn't know if the space of an element object is represented
    477  * directly or through its domain.  It therefore passes along both.
    478  */
    479 __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_reset_space_and_domain(
    480 	__isl_take isl_qpolynomial *qp, __isl_take isl_space *space,
    481 	__isl_take isl_space *domain)
    482 {
    483 	isl_space_free(space);
    484 	return isl_qpolynomial_reset_domain_space(qp, domain);
    485 }
    486 
    487 isl_ctx *isl_qpolynomial_get_ctx(__isl_keep isl_qpolynomial *qp)
    488 {
    489 	return qp ? qp->dim->ctx : NULL;
    490 }
    491 
    492 /* Return the domain space of "qp".
    493  */
    494 static __isl_keep isl_space *isl_qpolynomial_peek_domain_space(
    495 	__isl_keep isl_qpolynomial *qp)
    496 {
    497 	return qp ? qp->dim : NULL;
    498 }
    499 
    500 /* Return a copy of the domain space of "qp".
    501  */
    502 __isl_give isl_space *isl_qpolynomial_get_domain_space(
    503 	__isl_keep isl_qpolynomial *qp)
    504 {
    505 	return isl_space_copy(isl_qpolynomial_peek_domain_space(qp));
    506 }
    507 
    508 #undef TYPE
    509 #define TYPE		isl_qpolynomial
    510 #undef PEEK_SPACE
    511 #define PEEK_SPACE	peek_domain_space
    512 
    513 static
    514 #include "isl_type_has_equal_space_bin_templ.c"
    515 static
    516 #include "isl_type_check_equal_space_templ.c"
    517 
    518 #undef PEEK_SPACE
    519 
    520 /* Return a copy of the local variables of "qp".
    521  */
    522 __isl_keep isl_local *isl_qpolynomial_get_local(
    523 	__isl_keep isl_qpolynomial *qp)
    524 {
    525 	return qp ? isl_local_copy(qp->div) : NULL;
    526 }
    527 
    528 /* Return the local variables of "qp".
    529  * This may be either a copy or the local variables themselves
    530  * if there is only one reference to "qp".
    531  * This allows the local variables to be modified in-place
    532  * if both the quasi-polynomial and its local variables
    533  * have only a single reference.
    534  * The caller is not allowed to modify "qp" between this call and
    535  * the subsequent call to isl_qpolynomial_restore_local.
    536  * The only exception is that isl_qpolynomial_free can be called instead.
    537  */
    538 static __isl_give isl_local *isl_qpolynomial_take_local(
    539 	__isl_keep isl_qpolynomial *qp)
    540 {
    541 	isl_local *local;
    542 
    543 	if (!qp)
    544 		return NULL;
    545 	if (qp->ref != 1)
    546 		return isl_qpolynomial_get_local(qp);
    547 	local = qp->div;
    548 	qp->div = NULL;
    549 	return local;
    550 }
    551 
    552 /* Set the local variables of "qp" to "local",
    553  * where the local variables of "qp" may be missing
    554  * due to a preceding call to isl_qpolynomial_take_local.
    555  * However, in this case, "qp" only has a single reference and
    556  * then the call to isl_qpolynomial_cow has no effect.
    557  */
    558 static __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_restore_local(
    559 	__isl_keep isl_qpolynomial *qp, __isl_take isl_local *local)
    560 {
    561 	if (!qp || !local)
    562 		goto error;
    563 
    564 	if (qp->div == local) {
    565 		isl_local_free(local);
    566 		return qp;
    567 	}
    568 
    569 	qp = isl_qpolynomial_cow(qp);
    570 	if (!qp)
    571 		goto error;
    572 	isl_local_free(qp->div);
    573 	qp->div = local;
    574 
    575 	return qp;
    576 error:
    577 	isl_qpolynomial_free(qp);
    578 	isl_local_free(local);
    579 	return NULL;
    580 }
    581 
    582 /* Return a copy of the local space on which "qp" is defined.
    583  */
    584 static __isl_give isl_local_space *isl_qpolynomial_get_domain_local_space(
    585 	__isl_keep isl_qpolynomial *qp)
    586 {
    587 	isl_space *space;
    588 	isl_local *local;
    589 
    590 	if (!qp)
    591 		return NULL;
    592 
    593 	space = isl_qpolynomial_get_domain_space(qp);
    594 	local = isl_qpolynomial_get_local(qp);
    595 	return isl_local_space_alloc_div(space, local);
    596 }
    597 
    598 __isl_give isl_space *isl_qpolynomial_get_space(__isl_keep isl_qpolynomial *qp)
    599 {
    600 	isl_space *space;
    601 	if (!qp)
    602 		return NULL;
    603 	space = isl_space_copy(qp->dim);
    604 	space = isl_space_from_domain(space);
    605 	space = isl_space_add_dims(space, isl_dim_out, 1);
    606 	return space;
    607 }
    608 
    609 /* Return the number of variables of the given type in the domain of "qp".
    610  */
    611 isl_size isl_qpolynomial_domain_dim(__isl_keep isl_qpolynomial *qp,
    612 	enum isl_dim_type type)
    613 {
    614 	isl_space *space;
    615 	isl_size dim;
    616 
    617 	space = isl_qpolynomial_peek_domain_space(qp);
    618 
    619 	if (!space)
    620 		return isl_size_error;
    621 	if (type == isl_dim_div)
    622 		return qp->div->n_row;
    623 	dim = isl_space_dim(space, type);
    624 	if (dim < 0)
    625 		return isl_size_error;
    626 	if (type == isl_dim_all) {
    627 		isl_size n_div;
    628 
    629 		n_div = isl_qpolynomial_domain_dim(qp, isl_dim_div);
    630 		if (n_div < 0)
    631 			return isl_size_error;
    632 		dim += n_div;
    633 	}
    634 	return dim;
    635 }
    636 
    637 /* Given the type of a dimension of an isl_qpolynomial,
    638  * return the type of the corresponding dimension in its domain.
    639  * This function is only called for "type" equal to isl_dim_in or
    640  * isl_dim_param.
    641  */
    642 static enum isl_dim_type domain_type(enum isl_dim_type type)
    643 {
    644 	return type == isl_dim_in ? isl_dim_set : type;
    645 }
    646 
    647 /* Externally, an isl_qpolynomial has a map space, but internally, the
    648  * ls field corresponds to the domain of that space.
    649  */
    650 isl_size isl_qpolynomial_dim(__isl_keep isl_qpolynomial *qp,
    651 	enum isl_dim_type type)
    652 {
    653 	if (!qp)
    654 		return isl_size_error;
    655 	if (type == isl_dim_out)
    656 		return 1;
    657 	type = domain_type(type);
    658 	return isl_qpolynomial_domain_dim(qp, type);
    659 }
    660 
    661 /* Return the offset of the first variable of type "type" within
    662  * the variables of the domain of "qp".
    663  */
    664 static isl_size isl_qpolynomial_domain_var_offset(
    665 	__isl_keep isl_qpolynomial *qp, enum isl_dim_type type)
    666 {
    667 	isl_space *space;
    668 
    669 	space = isl_qpolynomial_peek_domain_space(qp);
    670 
    671 	switch (type) {
    672 	case isl_dim_param:
    673 	case isl_dim_set:	return isl_space_offset(space, type);
    674 	case isl_dim_div:	return isl_space_dim(space, isl_dim_all);
    675 	case isl_dim_cst:
    676 	default:
    677 		isl_die(isl_qpolynomial_get_ctx(qp), isl_error_invalid,
    678 			"invalid dimension type", return isl_size_error);
    679 	}
    680 }
    681 
    682 /* Return the offset of the first coefficient of type "type" in
    683  * the domain of "qp".
    684  */
    685 unsigned isl_qpolynomial_domain_offset(__isl_keep isl_qpolynomial *qp,
    686 	enum isl_dim_type type)
    687 {
    688 	switch (type) {
    689 	case isl_dim_cst:
    690 		return 0;
    691 	case isl_dim_param:
    692 	case isl_dim_set:
    693 	case isl_dim_div:
    694 		return 1 + isl_qpolynomial_domain_var_offset(qp, type);
    695 	default:
    696 		return 0;
    697 	}
    698 }
    699 
    700 isl_bool isl_qpolynomial_is_zero(__isl_keep isl_qpolynomial *qp)
    701 {
    702 	return qp ? isl_poly_is_zero(qp->poly) : isl_bool_error;
    703 }
    704 
    705 isl_bool isl_qpolynomial_is_one(__isl_keep isl_qpolynomial *qp)
    706 {
    707 	return qp ? isl_poly_is_one(qp->poly) : isl_bool_error;
    708 }
    709 
    710 isl_bool isl_qpolynomial_is_nan(__isl_keep isl_qpolynomial *qp)
    711 {
    712 	return qp ? isl_poly_is_nan(qp->poly) : isl_bool_error;
    713 }
    714 
    715 isl_bool isl_qpolynomial_is_infty(__isl_keep isl_qpolynomial *qp)
    716 {
    717 	return qp ? isl_poly_is_infty(qp->poly) : isl_bool_error;
    718 }
    719 
    720 isl_bool isl_qpolynomial_is_neginfty(__isl_keep isl_qpolynomial *qp)
    721 {
    722 	return qp ? isl_poly_is_neginfty(qp->poly) : isl_bool_error;
    723 }
    724 
    725 int isl_qpolynomial_sgn(__isl_keep isl_qpolynomial *qp)
    726 {
    727 	return qp ? isl_poly_sgn(qp->poly) : 0;
    728 }
    729 
    730 static void poly_free_cst(__isl_take isl_poly_cst *cst)
    731 {
    732 	isl_int_clear(cst->n);
    733 	isl_int_clear(cst->d);
    734 }
    735 
    736 static void poly_free_rec(__isl_take isl_poly_rec *rec)
    737 {
    738 	int i;
    739 
    740 	for (i = 0; i < rec->n; ++i)
    741 		isl_poly_free(rec->p[i]);
    742 }
    743 
    744 __isl_give isl_poly *isl_poly_copy(__isl_keep isl_poly *poly)
    745 {
    746 	if (!poly)
    747 		return NULL;
    748 
    749 	poly->ref++;
    750 	return poly;
    751 }
    752 
    753 __isl_give isl_poly *isl_poly_dup_cst(__isl_keep isl_poly *poly)
    754 {
    755 	isl_poly_cst *cst;
    756 	isl_poly_cst *dup;
    757 
    758 	cst = isl_poly_as_cst(poly);
    759 	if (!cst)
    760 		return NULL;
    761 
    762 	dup = isl_poly_as_cst(isl_poly_zero(poly->ctx));
    763 	if (!dup)
    764 		return NULL;
    765 	isl_int_set(dup->n, cst->n);
    766 	isl_int_set(dup->d, cst->d);
    767 
    768 	return &dup->poly;
    769 }
    770 
    771 __isl_give isl_poly *isl_poly_dup_rec(__isl_keep isl_poly *poly)
    772 {
    773 	int i;
    774 	isl_poly_rec *rec;
    775 	isl_poly_rec *dup;
    776 
    777 	rec = isl_poly_as_rec(poly);
    778 	if (!rec)
    779 		return NULL;
    780 
    781 	dup = isl_poly_alloc_rec(poly->ctx, poly->var, rec->n);
    782 	if (!dup)
    783 		return NULL;
    784 
    785 	for (i = 0; i < rec->n; ++i) {
    786 		dup->p[i] = isl_poly_copy(rec->p[i]);
    787 		if (!dup->p[i])
    788 			goto error;
    789 		dup->n++;
    790 	}
    791 
    792 	return &dup->poly;
    793 error:
    794 	isl_poly_free(&dup->poly);
    795 	return NULL;
    796 }
    797 
    798 __isl_give isl_poly *isl_poly_dup(__isl_keep isl_poly *poly)
    799 {
    800 	isl_bool is_cst;
    801 
    802 	is_cst = isl_poly_is_cst(poly);
    803 	if (is_cst < 0)
    804 		return NULL;
    805 	if (is_cst)
    806 		return isl_poly_dup_cst(poly);
    807 	else
    808 		return isl_poly_dup_rec(poly);
    809 }
    810 
    811 __isl_give isl_poly *isl_poly_cow(__isl_take isl_poly *poly)
    812 {
    813 	if (!poly)
    814 		return NULL;
    815 
    816 	if (poly->ref == 1)
    817 		return poly;
    818 	poly->ref--;
    819 	return isl_poly_dup(poly);
    820 }
    821 
    822 __isl_null isl_poly *isl_poly_free(__isl_take isl_poly *poly)
    823 {
    824 	if (!poly)
    825 		return NULL;
    826 
    827 	if (--poly->ref > 0)
    828 		return NULL;
    829 
    830 	if (poly->var < 0)
    831 		poly_free_cst((isl_poly_cst *) poly);
    832 	else
    833 		poly_free_rec((isl_poly_rec *) poly);
    834 
    835 	isl_ctx_deref(poly->ctx);
    836 	free(poly);
    837 	return NULL;
    838 }
    839 
    840 static void isl_poly_cst_reduce(__isl_keep isl_poly_cst *cst)
    841 {
    842 	isl_int gcd;
    843 
    844 	isl_int_init(gcd);
    845 	isl_int_gcd(gcd, cst->n, cst->d);
    846 	if (!isl_int_is_zero(gcd) && !isl_int_is_one(gcd)) {
    847 		isl_int_divexact(cst->n, cst->n, gcd);
    848 		isl_int_divexact(cst->d, cst->d, gcd);
    849 	}
    850 	isl_int_clear(gcd);
    851 }
    852 
    853 __isl_give isl_poly *isl_poly_sum_cst(__isl_take isl_poly *poly1,
    854 	__isl_take isl_poly *poly2)
    855 {
    856 	isl_poly_cst *cst1;
    857 	isl_poly_cst *cst2;
    858 
    859 	poly1 = isl_poly_cow(poly1);
    860 	if (!poly1 || !poly2)
    861 		goto error;
    862 
    863 	cst1 = isl_poly_as_cst(poly1);
    864 	cst2 = isl_poly_as_cst(poly2);
    865 
    866 	if (isl_int_eq(cst1->d, cst2->d))
    867 		isl_int_add(cst1->n, cst1->n, cst2->n);
    868 	else {
    869 		isl_int_mul(cst1->n, cst1->n, cst2->d);
    870 		isl_int_addmul(cst1->n, cst2->n, cst1->d);
    871 		isl_int_mul(cst1->d, cst1->d, cst2->d);
    872 	}
    873 
    874 	isl_poly_cst_reduce(cst1);
    875 
    876 	isl_poly_free(poly2);
    877 	return poly1;
    878 error:
    879 	isl_poly_free(poly1);
    880 	isl_poly_free(poly2);
    881 	return NULL;
    882 }
    883 
    884 static __isl_give isl_poly *replace_by_zero(__isl_take isl_poly *poly)
    885 {
    886 	struct isl_ctx *ctx;
    887 
    888 	if (!poly)
    889 		return NULL;
    890 	ctx = poly->ctx;
    891 	isl_poly_free(poly);
    892 	return isl_poly_zero(ctx);
    893 }
    894 
    895 static __isl_give isl_poly *replace_by_constant_term(__isl_take isl_poly *poly)
    896 {
    897 	isl_poly_rec *rec;
    898 	isl_poly *cst;
    899 
    900 	if (!poly)
    901 		return NULL;
    902 
    903 	rec = isl_poly_as_rec(poly);
    904 	if (!rec)
    905 		goto error;
    906 	cst = isl_poly_copy(rec->p[0]);
    907 	isl_poly_free(poly);
    908 	return cst;
    909 error:
    910 	isl_poly_free(poly);
    911 	return NULL;
    912 }
    913 
    914 __isl_give isl_poly *isl_poly_sum(__isl_take isl_poly *poly1,
    915 	__isl_take isl_poly *poly2)
    916 {
    917 	int i;
    918 	isl_bool is_zero, is_nan, is_cst;
    919 	isl_poly_rec *rec1, *rec2;
    920 
    921 	if (!poly1 || !poly2)
    922 		goto error;
    923 
    924 	is_nan = isl_poly_is_nan(poly1);
    925 	if (is_nan < 0)
    926 		goto error;
    927 	if (is_nan) {
    928 		isl_poly_free(poly2);
    929 		return poly1;
    930 	}
    931 
    932 	is_nan = isl_poly_is_nan(poly2);
    933 	if (is_nan < 0)
    934 		goto error;
    935 	if (is_nan) {
    936 		isl_poly_free(poly1);
    937 		return poly2;
    938 	}
    939 
    940 	is_zero = isl_poly_is_zero(poly1);
    941 	if (is_zero < 0)
    942 		goto error;
    943 	if (is_zero) {
    944 		isl_poly_free(poly1);
    945 		return poly2;
    946 	}
    947 
    948 	is_zero = isl_poly_is_zero(poly2);
    949 	if (is_zero < 0)
    950 		goto error;
    951 	if (is_zero) {
    952 		isl_poly_free(poly2);
    953 		return poly1;
    954 	}
    955 
    956 	if (poly1->var < poly2->var)
    957 		return isl_poly_sum(poly2, poly1);
    958 
    959 	if (poly2->var < poly1->var) {
    960 		isl_poly_rec *rec;
    961 		isl_bool is_infty;
    962 
    963 		is_infty = isl_poly_is_infty(poly2);
    964 		if (is_infty >= 0 && !is_infty)
    965 			is_infty = isl_poly_is_neginfty(poly2);
    966 		if (is_infty < 0)
    967 			goto error;
    968 		if (is_infty) {
    969 			isl_poly_free(poly1);
    970 			return poly2;
    971 		}
    972 		poly1 = isl_poly_cow(poly1);
    973 		rec = isl_poly_as_rec(poly1);
    974 		if (!rec)
    975 			goto error;
    976 		rec->p[0] = isl_poly_sum(rec->p[0], poly2);
    977 		if (rec->n == 1)
    978 			poly1 = replace_by_constant_term(poly1);
    979 		return poly1;
    980 	}
    981 
    982 	is_cst = isl_poly_is_cst(poly1);
    983 	if (is_cst < 0)
    984 		goto error;
    985 	if (is_cst)
    986 		return isl_poly_sum_cst(poly1, poly2);
    987 
    988 	rec1 = isl_poly_as_rec(poly1);
    989 	rec2 = isl_poly_as_rec(poly2);
    990 	if (!rec1 || !rec2)
    991 		goto error;
    992 
    993 	if (rec1->n < rec2->n)
    994 		return isl_poly_sum(poly2, poly1);
    995 
    996 	poly1 = isl_poly_cow(poly1);
    997 	rec1 = isl_poly_as_rec(poly1);
    998 	if (!rec1)
    999 		goto error;
   1000 
   1001 	for (i = rec2->n - 1; i >= 0; --i) {
   1002 		isl_bool is_zero;
   1003 
   1004 		rec1->p[i] = isl_poly_sum(rec1->p[i],
   1005 					    isl_poly_copy(rec2->p[i]));
   1006 		if (!rec1->p[i])
   1007 			goto error;
   1008 		if (i != rec1->n - 1)
   1009 			continue;
   1010 		is_zero = isl_poly_is_zero(rec1->p[i]);
   1011 		if (is_zero < 0)
   1012 			goto error;
   1013 		if (is_zero) {
   1014 			isl_poly_free(rec1->p[i]);
   1015 			rec1->n--;
   1016 		}
   1017 	}
   1018 
   1019 	if (rec1->n == 0)
   1020 		poly1 = replace_by_zero(poly1);
   1021 	else if (rec1->n == 1)
   1022 		poly1 = replace_by_constant_term(poly1);
   1023 
   1024 	isl_poly_free(poly2);
   1025 
   1026 	return poly1;
   1027 error:
   1028 	isl_poly_free(poly1);
   1029 	isl_poly_free(poly2);
   1030 	return NULL;
   1031 }
   1032 
   1033 __isl_give isl_poly *isl_poly_cst_add_isl_int(__isl_take isl_poly *poly,
   1034 	isl_int v)
   1035 {
   1036 	isl_poly_cst *cst;
   1037 
   1038 	poly = isl_poly_cow(poly);
   1039 	if (!poly)
   1040 		return NULL;
   1041 
   1042 	cst = isl_poly_as_cst(poly);
   1043 
   1044 	isl_int_addmul(cst->n, cst->d, v);
   1045 
   1046 	return poly;
   1047 }
   1048 
   1049 __isl_give isl_poly *isl_poly_add_isl_int(__isl_take isl_poly *poly, isl_int v)
   1050 {
   1051 	isl_bool is_cst;
   1052 	isl_poly_rec *rec;
   1053 
   1054 	is_cst = isl_poly_is_cst(poly);
   1055 	if (is_cst < 0)
   1056 		return isl_poly_free(poly);
   1057 	if (is_cst)
   1058 		return isl_poly_cst_add_isl_int(poly, v);
   1059 
   1060 	poly = isl_poly_cow(poly);
   1061 	rec = isl_poly_as_rec(poly);
   1062 	if (!rec)
   1063 		goto error;
   1064 
   1065 	rec->p[0] = isl_poly_add_isl_int(rec->p[0], v);
   1066 	if (!rec->p[0])
   1067 		goto error;
   1068 
   1069 	return poly;
   1070 error:
   1071 	isl_poly_free(poly);
   1072 	return NULL;
   1073 }
   1074 
   1075 __isl_give isl_poly *isl_poly_cst_mul_isl_int(__isl_take isl_poly *poly,
   1076 	isl_int v)
   1077 {
   1078 	isl_bool is_zero;
   1079 	isl_poly_cst *cst;
   1080 
   1081 	is_zero = isl_poly_is_zero(poly);
   1082 	if (is_zero < 0)
   1083 		return isl_poly_free(poly);
   1084 	if (is_zero)
   1085 		return poly;
   1086 
   1087 	poly = isl_poly_cow(poly);
   1088 	if (!poly)
   1089 		return NULL;
   1090 
   1091 	cst = isl_poly_as_cst(poly);
   1092 
   1093 	isl_int_mul(cst->n, cst->n, v);
   1094 
   1095 	return poly;
   1096 }
   1097 
   1098 __isl_give isl_poly *isl_poly_mul_isl_int(__isl_take isl_poly *poly, isl_int v)
   1099 {
   1100 	int i;
   1101 	isl_bool is_cst;
   1102 	isl_poly_rec *rec;
   1103 
   1104 	is_cst = isl_poly_is_cst(poly);
   1105 	if (is_cst < 0)
   1106 		return isl_poly_free(poly);
   1107 	if (is_cst)
   1108 		return isl_poly_cst_mul_isl_int(poly, v);
   1109 
   1110 	poly = isl_poly_cow(poly);
   1111 	rec = isl_poly_as_rec(poly);
   1112 	if (!rec)
   1113 		goto error;
   1114 
   1115 	for (i = 0; i < rec->n; ++i) {
   1116 		rec->p[i] = isl_poly_mul_isl_int(rec->p[i], v);
   1117 		if (!rec->p[i])
   1118 			goto error;
   1119 	}
   1120 
   1121 	return poly;
   1122 error:
   1123 	isl_poly_free(poly);
   1124 	return NULL;
   1125 }
   1126 
   1127 /* Multiply the constant polynomial "poly" by "v".
   1128  */
   1129 static __isl_give isl_poly *isl_poly_cst_scale_val(__isl_take isl_poly *poly,
   1130 	__isl_keep isl_val *v)
   1131 {
   1132 	isl_bool is_zero;
   1133 	isl_poly_cst *cst;
   1134 
   1135 	is_zero = isl_poly_is_zero(poly);
   1136 	if (is_zero < 0)
   1137 		return isl_poly_free(poly);
   1138 	if (is_zero)
   1139 		return poly;
   1140 
   1141 	poly = isl_poly_cow(poly);
   1142 	if (!poly)
   1143 		return NULL;
   1144 
   1145 	cst = isl_poly_as_cst(poly);
   1146 
   1147 	isl_int_mul(cst->n, cst->n, v->n);
   1148 	isl_int_mul(cst->d, cst->d, v->d);
   1149 	isl_poly_cst_reduce(cst);
   1150 
   1151 	return poly;
   1152 }
   1153 
   1154 /* Multiply the polynomial "poly" by "v".
   1155  */
   1156 static __isl_give isl_poly *isl_poly_scale_val(__isl_take isl_poly *poly,
   1157 	__isl_keep isl_val *v)
   1158 {
   1159 	int i;
   1160 	isl_bool is_cst;
   1161 	isl_poly_rec *rec;
   1162 
   1163 	is_cst = isl_poly_is_cst(poly);
   1164 	if (is_cst < 0)
   1165 		return isl_poly_free(poly);
   1166 	if (is_cst)
   1167 		return isl_poly_cst_scale_val(poly, v);
   1168 
   1169 	poly = isl_poly_cow(poly);
   1170 	rec = isl_poly_as_rec(poly);
   1171 	if (!rec)
   1172 		goto error;
   1173 
   1174 	for (i = 0; i < rec->n; ++i) {
   1175 		rec->p[i] = isl_poly_scale_val(rec->p[i], v);
   1176 		if (!rec->p[i])
   1177 			goto error;
   1178 	}
   1179 
   1180 	return poly;
   1181 error:
   1182 	isl_poly_free(poly);
   1183 	return NULL;
   1184 }
   1185 
   1186 __isl_give isl_poly *isl_poly_mul_cst(__isl_take isl_poly *poly1,
   1187 	__isl_take isl_poly *poly2)
   1188 {
   1189 	isl_poly_cst *cst1;
   1190 	isl_poly_cst *cst2;
   1191 
   1192 	poly1 = isl_poly_cow(poly1);
   1193 	if (!poly1 || !poly2)
   1194 		goto error;
   1195 
   1196 	cst1 = isl_poly_as_cst(poly1);
   1197 	cst2 = isl_poly_as_cst(poly2);
   1198 
   1199 	isl_int_mul(cst1->n, cst1->n, cst2->n);
   1200 	isl_int_mul(cst1->d, cst1->d, cst2->d);
   1201 
   1202 	isl_poly_cst_reduce(cst1);
   1203 
   1204 	isl_poly_free(poly2);
   1205 	return poly1;
   1206 error:
   1207 	isl_poly_free(poly1);
   1208 	isl_poly_free(poly2);
   1209 	return NULL;
   1210 }
   1211 
   1212 __isl_give isl_poly *isl_poly_mul_rec(__isl_take isl_poly *poly1,
   1213 	__isl_take isl_poly *poly2)
   1214 {
   1215 	isl_poly_rec *rec1;
   1216 	isl_poly_rec *rec2;
   1217 	isl_poly_rec *res = NULL;
   1218 	int i, j;
   1219 	int size;
   1220 
   1221 	rec1 = isl_poly_as_rec(poly1);
   1222 	rec2 = isl_poly_as_rec(poly2);
   1223 	if (!rec1 || !rec2)
   1224 		goto error;
   1225 	size = rec1->n + rec2->n - 1;
   1226 	res = isl_poly_alloc_rec(poly1->ctx, poly1->var, size);
   1227 	if (!res)
   1228 		goto error;
   1229 
   1230 	for (i = 0; i < rec1->n; ++i) {
   1231 		res->p[i] = isl_poly_mul(isl_poly_copy(rec2->p[0]),
   1232 					    isl_poly_copy(rec1->p[i]));
   1233 		if (!res->p[i])
   1234 			goto error;
   1235 		res->n++;
   1236 	}
   1237 	for (; i < size; ++i) {
   1238 		res->p[i] = isl_poly_zero(poly1->ctx);
   1239 		if (!res->p[i])
   1240 			goto error;
   1241 		res->n++;
   1242 	}
   1243 	for (i = 0; i < rec1->n; ++i) {
   1244 		for (j = 1; j < rec2->n; ++j) {
   1245 			isl_poly *poly;
   1246 			poly = isl_poly_mul(isl_poly_copy(rec2->p[j]),
   1247 					    isl_poly_copy(rec1->p[i]));
   1248 			res->p[i + j] = isl_poly_sum(res->p[i + j], poly);
   1249 			if (!res->p[i + j])
   1250 				goto error;
   1251 		}
   1252 	}
   1253 
   1254 	isl_poly_free(poly1);
   1255 	isl_poly_free(poly2);
   1256 
   1257 	return &res->poly;
   1258 error:
   1259 	isl_poly_free(poly1);
   1260 	isl_poly_free(poly2);
   1261 	isl_poly_free(&res->poly);
   1262 	return NULL;
   1263 }
   1264 
   1265 __isl_give isl_poly *isl_poly_mul(__isl_take isl_poly *poly1,
   1266 	__isl_take isl_poly *poly2)
   1267 {
   1268 	isl_bool is_zero, is_nan, is_one, is_cst;
   1269 
   1270 	if (!poly1 || !poly2)
   1271 		goto error;
   1272 
   1273 	is_nan = isl_poly_is_nan(poly1);
   1274 	if (is_nan < 0)
   1275 		goto error;
   1276 	if (is_nan) {
   1277 		isl_poly_free(poly2);
   1278 		return poly1;
   1279 	}
   1280 
   1281 	is_nan = isl_poly_is_nan(poly2);
   1282 	if (is_nan < 0)
   1283 		goto error;
   1284 	if (is_nan) {
   1285 		isl_poly_free(poly1);
   1286 		return poly2;
   1287 	}
   1288 
   1289 	is_zero = isl_poly_is_zero(poly1);
   1290 	if (is_zero < 0)
   1291 		goto error;
   1292 	if (is_zero) {
   1293 		isl_poly_free(poly2);
   1294 		return poly1;
   1295 	}
   1296 
   1297 	is_zero = isl_poly_is_zero(poly2);
   1298 	if (is_zero < 0)
   1299 		goto error;
   1300 	if (is_zero) {
   1301 		isl_poly_free(poly1);
   1302 		return poly2;
   1303 	}
   1304 
   1305 	is_one = isl_poly_is_one(poly1);
   1306 	if (is_one < 0)
   1307 		goto error;
   1308 	if (is_one) {
   1309 		isl_poly_free(poly1);
   1310 		return poly2;
   1311 	}
   1312 
   1313 	is_one = isl_poly_is_one(poly2);
   1314 	if (is_one < 0)
   1315 		goto error;
   1316 	if (is_one) {
   1317 		isl_poly_free(poly2);
   1318 		return poly1;
   1319 	}
   1320 
   1321 	if (poly1->var < poly2->var)
   1322 		return isl_poly_mul(poly2, poly1);
   1323 
   1324 	if (poly2->var < poly1->var) {
   1325 		int i;
   1326 		isl_poly_rec *rec;
   1327 		isl_bool is_infty;
   1328 
   1329 		is_infty = isl_poly_is_infty(poly2);
   1330 		if (is_infty >= 0 && !is_infty)
   1331 			is_infty = isl_poly_is_neginfty(poly2);
   1332 		if (is_infty < 0)
   1333 			goto error;
   1334 		if (is_infty) {
   1335 			isl_ctx *ctx = poly1->ctx;
   1336 			isl_poly_free(poly1);
   1337 			isl_poly_free(poly2);
   1338 			return isl_poly_nan(ctx);
   1339 		}
   1340 		poly1 = isl_poly_cow(poly1);
   1341 		rec = isl_poly_as_rec(poly1);
   1342 		if (!rec)
   1343 			goto error;
   1344 
   1345 		for (i = 0; i < rec->n; ++i) {
   1346 			rec->p[i] = isl_poly_mul(rec->p[i],
   1347 						isl_poly_copy(poly2));
   1348 			if (!rec->p[i])
   1349 				goto error;
   1350 		}
   1351 		isl_poly_free(poly2);
   1352 		return poly1;
   1353 	}
   1354 
   1355 	is_cst = isl_poly_is_cst(poly1);
   1356 	if (is_cst < 0)
   1357 		goto error;
   1358 	if (is_cst)
   1359 		return isl_poly_mul_cst(poly1, poly2);
   1360 
   1361 	return isl_poly_mul_rec(poly1, poly2);
   1362 error:
   1363 	isl_poly_free(poly1);
   1364 	isl_poly_free(poly2);
   1365 	return NULL;
   1366 }
   1367 
   1368 __isl_give isl_poly *isl_poly_pow(__isl_take isl_poly *poly, unsigned power)
   1369 {
   1370 	isl_poly *res;
   1371 
   1372 	if (!poly)
   1373 		return NULL;
   1374 	if (power == 1)
   1375 		return poly;
   1376 
   1377 	if (power % 2)
   1378 		res = isl_poly_copy(poly);
   1379 	else
   1380 		res = isl_poly_one(poly->ctx);
   1381 
   1382 	while (power >>= 1) {
   1383 		poly = isl_poly_mul(poly, isl_poly_copy(poly));
   1384 		if (power % 2)
   1385 			res = isl_poly_mul(res, isl_poly_copy(poly));
   1386 	}
   1387 
   1388 	isl_poly_free(poly);
   1389 	return res;
   1390 }
   1391 
   1392 __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_alloc(__isl_take isl_space *space,
   1393 	unsigned n_div, __isl_take isl_poly *poly)
   1394 {
   1395 	struct isl_qpolynomial *qp = NULL;
   1396 	isl_size total;
   1397 
   1398 	total = isl_space_dim(space, isl_dim_all);
   1399 	if (total < 0 || !poly)
   1400 		goto error;
   1401 
   1402 	if (!isl_space_is_set(space))
   1403 		isl_die(isl_space_get_ctx(space), isl_error_invalid,
   1404 			"domain of polynomial should be a set", goto error);
   1405 
   1406 	qp = isl_calloc_type(space->ctx, struct isl_qpolynomial);
   1407 	if (!qp)
   1408 		goto error;
   1409 
   1410 	qp->ref = 1;
   1411 	qp->div = isl_mat_alloc(space->ctx, n_div, 1 + 1 + total + n_div);
   1412 	if (!qp->div)
   1413 		goto error;
   1414 
   1415 	qp->dim = space;
   1416 	qp->poly = poly;
   1417 
   1418 	return qp;
   1419 error:
   1420 	isl_space_free(space);
   1421 	isl_poly_free(poly);
   1422 	isl_qpolynomial_free(qp);
   1423 	return NULL;
   1424 }
   1425 
   1426 __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_copy(__isl_keep isl_qpolynomial *qp)
   1427 {
   1428 	if (!qp)
   1429 		return NULL;
   1430 
   1431 	qp->ref++;
   1432 	return qp;
   1433 }
   1434 
   1435 /* Return a copy of the polynomial expression of "qp".
   1436  */
   1437 __isl_give isl_poly *isl_qpolynomial_get_poly(__isl_keep isl_qpolynomial *qp)
   1438 {
   1439 	return qp ? isl_poly_copy(qp->poly) : NULL;
   1440 }
   1441 
   1442 /* Return the polynomial expression of "qp".
   1443  * This may be either a copy or the polynomial expression itself
   1444  * if there is only one reference to "qp".
   1445  * This allows the polynomial expression to be modified inplace
   1446  * if both the quasi-polynomial and its polynomial expression
   1447  * have only a single reference.
   1448  * The caller is not allowed to modify "qp" between this call and
   1449  * a subsequent call to isl_qpolynomial_restore_poly.
   1450  * The only exception is that isl_qpolynomial_free can be called instead.
   1451  */
   1452 static __isl_give isl_poly *isl_qpolynomial_take_poly(
   1453 	__isl_keep isl_qpolynomial *qp)
   1454 {
   1455 	isl_poly *poly;
   1456 
   1457 	if (!qp)
   1458 		return NULL;
   1459 	if (qp->ref != 1)
   1460 		return isl_qpolynomial_get_poly(qp);
   1461 	poly = qp->poly;
   1462 	qp->poly = NULL;
   1463 	return poly;
   1464 }
   1465 
   1466 /* Set the polynomial expression of "qp" to "space",
   1467  * where the polynomial expression of "qp" may be missing
   1468  * due to a preceding call to isl_qpolynomial_take_poly.
   1469  * However, in this case, "qp" only has a single reference and
   1470  * then the call to isl_qpolynomial_cow has no effect.
   1471  */
   1472 static __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_restore_poly(
   1473 	__isl_keep isl_qpolynomial *qp, __isl_take isl_poly *poly)
   1474 {
   1475 	if (!qp || !poly)
   1476 		goto error;
   1477 
   1478 	if (qp->poly == poly) {
   1479 		isl_poly_free(poly);
   1480 		return qp;
   1481 	}
   1482 
   1483 	qp = isl_qpolynomial_cow(qp);
   1484 	if (!qp)
   1485 		goto error;
   1486 	isl_poly_free(qp->poly);
   1487 	qp->poly = poly;
   1488 
   1489 	return qp;
   1490 error:
   1491 	isl_qpolynomial_free(qp);
   1492 	isl_poly_free(poly);
   1493 	return NULL;
   1494 }
   1495 
   1496 __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_dup(__isl_keep isl_qpolynomial *qp)
   1497 {
   1498 	isl_poly *poly;
   1499 	struct isl_qpolynomial *dup;
   1500 
   1501 	if (!qp)
   1502 		return NULL;
   1503 
   1504 	poly = isl_qpolynomial_get_poly(qp);
   1505 	dup = isl_qpolynomial_alloc(isl_space_copy(qp->dim), qp->div->n_row,
   1506 				    poly);
   1507 	if (!dup)
   1508 		return NULL;
   1509 	isl_mat_free(dup->div);
   1510 	dup->div = isl_qpolynomial_get_local(qp);
   1511 	if (!dup->div)
   1512 		goto error;
   1513 
   1514 	return dup;
   1515 error:
   1516 	isl_qpolynomial_free(dup);
   1517 	return NULL;
   1518 }
   1519 
   1520 __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_cow(__isl_take isl_qpolynomial *qp)
   1521 {
   1522 	if (!qp)
   1523 		return NULL;
   1524 
   1525 	if (qp->ref == 1)
   1526 		return qp;
   1527 	qp->ref--;
   1528 	return isl_qpolynomial_dup(qp);
   1529 }
   1530 
   1531 __isl_null isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_free(
   1532 	__isl_take isl_qpolynomial *qp)
   1533 {
   1534 	if (!qp)
   1535 		return NULL;
   1536 
   1537 	if (--qp->ref > 0)
   1538 		return NULL;
   1539 
   1540 	isl_space_free(qp->dim);
   1541 	isl_mat_free(qp->div);
   1542 	isl_poly_free(qp->poly);
   1543 
   1544 	free(qp);
   1545 	return NULL;
   1546 }
   1547 
   1548 __isl_give isl_poly *isl_poly_var_pow(isl_ctx *ctx, int pos, int power)
   1549 {
   1550 	int i;
   1551 	isl_poly_rec *rec;
   1552 	isl_poly_cst *cst;
   1553 
   1554 	rec = isl_poly_alloc_rec(ctx, pos, 1 + power);
   1555 	if (!rec)
   1556 		return NULL;
   1557 	for (i = 0; i < 1 + power; ++i) {
   1558 		rec->p[i] = isl_poly_zero(ctx);
   1559 		if (!rec->p[i])
   1560 			goto error;
   1561 		rec->n++;
   1562 	}
   1563 	cst = isl_poly_as_cst(rec->p[power]);
   1564 	isl_int_set_si(cst->n, 1);
   1565 
   1566 	return &rec->poly;
   1567 error:
   1568 	isl_poly_free(&rec->poly);
   1569 	return NULL;
   1570 }
   1571 
   1572 /* r array maps original positions to new positions.
   1573  */
   1574 static __isl_give isl_poly *reorder(__isl_take isl_poly *poly, int *r)
   1575 {
   1576 	int i;
   1577 	isl_bool is_cst;
   1578 	isl_poly_rec *rec;
   1579 	isl_poly *base;
   1580 	isl_poly *res;
   1581 
   1582 	is_cst = isl_poly_is_cst(poly);
   1583 	if (is_cst < 0)
   1584 		return isl_poly_free(poly);
   1585 	if (is_cst)
   1586 		return poly;
   1587 
   1588 	rec = isl_poly_as_rec(poly);
   1589 	if (!rec)
   1590 		goto error;
   1591 
   1592 	isl_assert(poly->ctx, rec->n >= 1, goto error);
   1593 
   1594 	base = isl_poly_var_pow(poly->ctx, r[poly->var], 1);
   1595 	res = reorder(isl_poly_copy(rec->p[rec->n - 1]), r);
   1596 
   1597 	for (i = rec->n - 2; i >= 0; --i) {
   1598 		res = isl_poly_mul(res, isl_poly_copy(base));
   1599 		res = isl_poly_sum(res, reorder(isl_poly_copy(rec->p[i]), r));
   1600 	}
   1601 
   1602 	isl_poly_free(base);
   1603 	isl_poly_free(poly);
   1604 
   1605 	return res;
   1606 error:
   1607 	isl_poly_free(poly);
   1608 	return NULL;
   1609 }
   1610 
   1611 static isl_bool compatible_divs(__isl_keep isl_mat *div1,
   1612 	__isl_keep isl_mat *div2)
   1613 {
   1614 	int n_row, n_col;
   1615 	isl_bool equal;
   1616 
   1617 	isl_assert(div1->ctx, div1->n_row >= div2->n_row &&
   1618 				div1->n_col >= div2->n_col,
   1619 		    return isl_bool_error);
   1620 
   1621 	if (div1->n_row == div2->n_row)
   1622 		return isl_mat_is_equal(div1, div2);
   1623 
   1624 	n_row = div1->n_row;
   1625 	n_col = div1->n_col;
   1626 	div1->n_row = div2->n_row;
   1627 	div1->n_col = div2->n_col;
   1628 
   1629 	equal = isl_mat_is_equal(div1, div2);
   1630 
   1631 	div1->n_row = n_row;
   1632 	div1->n_col = n_col;
   1633 
   1634 	return equal;
   1635 }
   1636 
   1637 static int cmp_row(__isl_keep isl_mat *div, int i, int j)
   1638 {
   1639 	int li, lj;
   1640 
   1641 	li = isl_seq_last_non_zero(div->row[i], div->n_col);
   1642 	lj = isl_seq_last_non_zero(div->row[j], div->n_col);
   1643 
   1644 	if (li != lj)
   1645 		return li - lj;
   1646 
   1647 	return isl_seq_cmp(div->row[i], div->row[j], div->n_col);
   1648 }
   1649 
   1650 struct isl_div_sort_info {
   1651 	isl_mat	*div;
   1652 	int	 row;
   1653 };
   1654 
   1655 static int div_sort_cmp(const void *p1, const void *p2)
   1656 {
   1657 	const struct isl_div_sort_info *i1, *i2;
   1658 	i1 = (const struct isl_div_sort_info *) p1;
   1659 	i2 = (const struct isl_div_sort_info *) p2;
   1660 
   1661 	return cmp_row(i1->div, i1->row, i2->row);
   1662 }
   1663 
   1664 /* Sort divs and remove duplicates.
   1665  */
   1666 static __isl_give isl_qpolynomial *sort_divs(__isl_take isl_qpolynomial *qp)
   1667 {
   1668 	int i;
   1669 	int skip;
   1670 	int len;
   1671 	struct isl_div_sort_info *array = NULL;
   1672 	int *pos = NULL, *at = NULL;
   1673 	int *reordering = NULL;
   1674 	isl_size div_pos;
   1675 
   1676 	if (!qp)
   1677 		return NULL;
   1678 	if (qp->div->n_row <= 1)
   1679 		return qp;
   1680 
   1681 	div_pos = isl_qpolynomial_domain_var_offset(qp, isl_dim_div);
   1682 	if (div_pos < 0)
   1683 		return isl_qpolynomial_free(qp);
   1684 
   1685 	array = isl_alloc_array(qp->div->ctx, struct isl_div_sort_info,
   1686 				qp->div->n_row);
   1687 	pos = isl_alloc_array(qp->div->ctx, int, qp->div->n_row);
   1688 	at = isl_alloc_array(qp->div->ctx, int, qp->div->n_row);
   1689 	len = qp->div->n_col - 2;
   1690 	reordering = isl_alloc_array(qp->div->ctx, int, len);
   1691 	if (!array || !pos || !at || !reordering)
   1692 		goto error;
   1693 
   1694 	for (i = 0; i < qp->div->n_row; ++i) {
   1695 		array[i].div = qp->div;
   1696 		array[i].row = i;
   1697 		pos[i] = i;
   1698 		at[i] = i;
   1699 	}
   1700 
   1701 	qsort(array, qp->div->n_row, sizeof(struct isl_div_sort_info),
   1702 		div_sort_cmp);
   1703 
   1704 	for (i = 0; i < div_pos; ++i)
   1705 		reordering[i] = i;
   1706 
   1707 	for (i = 0; i < qp->div->n_row; ++i) {
   1708 		if (pos[array[i].row] == i)
   1709 			continue;
   1710 		qp->div = isl_mat_swap_rows(qp->div, i, pos[array[i].row]);
   1711 		pos[at[i]] = pos[array[i].row];
   1712 		at[pos[array[i].row]] = at[i];
   1713 		at[i] = array[i].row;
   1714 		pos[array[i].row] = i;
   1715 	}
   1716 
   1717 	skip = 0;
   1718 	for (i = 0; i < len - div_pos; ++i) {
   1719 		if (i > 0 &&
   1720 		    isl_seq_eq(qp->div->row[i - skip - 1],
   1721 			       qp->div->row[i - skip], qp->div->n_col)) {
   1722 			qp->div = isl_mat_drop_rows(qp->div, i - skip, 1);
   1723 			isl_mat_col_add(qp->div, 2 + div_pos + i - skip - 1,
   1724 						 2 + div_pos + i - skip);
   1725 			qp->div = isl_mat_drop_cols(qp->div,
   1726 						    2 + div_pos + i - skip, 1);
   1727 			skip++;
   1728 		}
   1729 		reordering[div_pos + array[i].row] = div_pos + i - skip;
   1730 	}
   1731 
   1732 	qp->poly = reorder(qp->poly, reordering);
   1733 
   1734 	if (!qp->poly || !qp->div)
   1735 		goto error;
   1736 
   1737 	free(at);
   1738 	free(pos);
   1739 	free(array);
   1740 	free(reordering);
   1741 
   1742 	return qp;
   1743 error:
   1744 	free(at);
   1745 	free(pos);
   1746 	free(array);
   1747 	free(reordering);
   1748 	isl_qpolynomial_free(qp);
   1749 	return NULL;
   1750 }
   1751 
   1752 static __isl_give isl_poly *expand(__isl_take isl_poly *poly, int *exp,
   1753 	int first)
   1754 {
   1755 	int i;
   1756 	isl_bool is_cst;
   1757 	isl_poly_rec *rec;
   1758 
   1759 	is_cst = isl_poly_is_cst(poly);
   1760 	if (is_cst < 0)
   1761 		return isl_poly_free(poly);
   1762 	if (is_cst)
   1763 		return poly;
   1764 
   1765 	if (poly->var < first)
   1766 		return poly;
   1767 
   1768 	if (exp[poly->var - first] == poly->var - first)
   1769 		return poly;
   1770 
   1771 	poly = isl_poly_cow(poly);
   1772 	if (!poly)
   1773 		goto error;
   1774 
   1775 	poly->var = exp[poly->var - first] + first;
   1776 
   1777 	rec = isl_poly_as_rec(poly);
   1778 	if (!rec)
   1779 		goto error;
   1780 
   1781 	for (i = 0; i < rec->n; ++i) {
   1782 		rec->p[i] = expand(rec->p[i], exp, first);
   1783 		if (!rec->p[i])
   1784 			goto error;
   1785 	}
   1786 
   1787 	return poly;
   1788 error:
   1789 	isl_poly_free(poly);
   1790 	return NULL;
   1791 }
   1792 
   1793 static __isl_give isl_qpolynomial *with_merged_divs(
   1794 	__isl_give isl_qpolynomial *(*fn)(__isl_take isl_qpolynomial *qp1,
   1795 					  __isl_take isl_qpolynomial *qp2),
   1796 	__isl_take isl_qpolynomial *qp1, __isl_take isl_qpolynomial *qp2)
   1797 {
   1798 	int *exp1 = NULL;
   1799 	int *exp2 = NULL;
   1800 	isl_mat *div = NULL;
   1801 	int n_div1, n_div2;
   1802 
   1803 	qp1 = isl_qpolynomial_cow(qp1);
   1804 	qp2 = isl_qpolynomial_cow(qp2);
   1805 
   1806 	if (!qp1 || !qp2)
   1807 		goto error;
   1808 
   1809 	isl_assert(qp1->div->ctx, qp1->div->n_row >= qp2->div->n_row &&
   1810 				qp1->div->n_col >= qp2->div->n_col, goto error);
   1811 
   1812 	n_div1 = qp1->div->n_row;
   1813 	n_div2 = qp2->div->n_row;
   1814 	exp1 = isl_alloc_array(qp1->div->ctx, int, n_div1);
   1815 	exp2 = isl_alloc_array(qp2->div->ctx, int, n_div2);
   1816 	if ((n_div1 && !exp1) || (n_div2 && !exp2))
   1817 		goto error;
   1818 
   1819 	div = isl_merge_divs(qp1->div, qp2->div, exp1, exp2);
   1820 	if (!div)
   1821 		goto error;
   1822 
   1823 	isl_mat_free(qp1->div);
   1824 	qp1->div = isl_mat_copy(div);
   1825 	isl_mat_free(qp2->div);
   1826 	qp2->div = isl_mat_copy(div);
   1827 
   1828 	qp1->poly = expand(qp1->poly, exp1, div->n_col - div->n_row - 2);
   1829 	qp2->poly = expand(qp2->poly, exp2, div->n_col - div->n_row - 2);
   1830 
   1831 	if (!qp1->poly || !qp2->poly)
   1832 		goto error;
   1833 
   1834 	isl_mat_free(div);
   1835 	free(exp1);
   1836 	free(exp2);
   1837 
   1838 	return fn(qp1, qp2);
   1839 error:
   1840 	isl_mat_free(div);
   1841 	free(exp1);
   1842 	free(exp2);
   1843 	isl_qpolynomial_free(qp1);
   1844 	isl_qpolynomial_free(qp2);
   1845 	return NULL;
   1846 }
   1847 
   1848 __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_add(__isl_take isl_qpolynomial *qp1,
   1849 	__isl_take isl_qpolynomial *qp2)
   1850 {
   1851 	isl_bool compatible;
   1852 	isl_poly *poly;
   1853 
   1854 	if (isl_qpolynomial_check_equal_space(qp1, qp2) < 0)
   1855 		goto error;
   1856 
   1857 	if (qp1->div->n_row < qp2->div->n_row)
   1858 		return isl_qpolynomial_add(qp2, qp1);
   1859 
   1860 	compatible = compatible_divs(qp1->div, qp2->div);
   1861 	if (compatible < 0)
   1862 		goto error;
   1863 	if (!compatible)
   1864 		return with_merged_divs(isl_qpolynomial_add, qp1, qp2);
   1865 
   1866 	poly = isl_qpolynomial_take_poly(qp1);
   1867 	poly = isl_poly_sum(poly, isl_qpolynomial_get_poly(qp2));
   1868 	qp1 = isl_qpolynomial_restore_poly(qp1, poly);
   1869 
   1870 	isl_qpolynomial_free(qp2);
   1871 
   1872 	return qp1;
   1873 error:
   1874 	isl_qpolynomial_free(qp1);
   1875 	isl_qpolynomial_free(qp2);
   1876 	return NULL;
   1877 }
   1878 
   1879 __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_add_on_domain(
   1880 	__isl_keep isl_set *dom,
   1881 	__isl_take isl_qpolynomial *qp1,
   1882 	__isl_take isl_qpolynomial *qp2)
   1883 {
   1884 	qp1 = isl_qpolynomial_add(qp1, qp2);
   1885 	qp1 = isl_qpolynomial_gist(qp1, isl_set_copy(dom));
   1886 	return qp1;
   1887 }
   1888 
   1889 __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_sub(__isl_take isl_qpolynomial *qp1,
   1890 	__isl_take isl_qpolynomial *qp2)
   1891 {
   1892 	return isl_qpolynomial_add(qp1, isl_qpolynomial_neg(qp2));
   1893 }
   1894 
   1895 __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_add_isl_int(
   1896 	__isl_take isl_qpolynomial *qp, isl_int v)
   1897 {
   1898 	isl_poly *poly;
   1899 
   1900 	if (isl_int_is_zero(v))
   1901 		return qp;
   1902 
   1903 	poly = isl_qpolynomial_take_poly(qp);
   1904 	poly = isl_poly_add_isl_int(poly, v);
   1905 	qp = isl_qpolynomial_restore_poly(qp, poly);
   1906 
   1907 	return qp;
   1908 }
   1909 
   1910 __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_neg(__isl_take isl_qpolynomial *qp)
   1911 {
   1912 	if (!qp)
   1913 		return NULL;
   1914 
   1915 	return isl_qpolynomial_mul_isl_int(qp, qp->dim->ctx->negone);
   1916 }
   1917 
   1918 __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_mul_isl_int(
   1919 	__isl_take isl_qpolynomial *qp, isl_int v)
   1920 {
   1921 	isl_poly *poly;
   1922 
   1923 	if (isl_int_is_one(v))
   1924 		return qp;
   1925 
   1926 	if (qp && isl_int_is_zero(v)) {
   1927 		isl_qpolynomial *zero;
   1928 		zero = isl_qpolynomial_zero_on_domain(isl_space_copy(qp->dim));
   1929 		isl_qpolynomial_free(qp);
   1930 		return zero;
   1931 	}
   1932 
   1933 	poly = isl_qpolynomial_take_poly(qp);
   1934 	poly = isl_poly_mul_isl_int(poly, v);
   1935 	qp = isl_qpolynomial_restore_poly(qp, poly);
   1936 
   1937 	return qp;
   1938 }
   1939 
   1940 __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_scale(
   1941 	__isl_take isl_qpolynomial *qp, isl_int v)
   1942 {
   1943 	return isl_qpolynomial_mul_isl_int(qp, v);
   1944 }
   1945 
   1946 /* Multiply "qp" by "v".
   1947  */
   1948 __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_scale_val(
   1949 	__isl_take isl_qpolynomial *qp, __isl_take isl_val *v)
   1950 {
   1951 	isl_poly *poly;
   1952 
   1953 	if (!qp || !v)
   1954 		goto error;
   1955 
   1956 	if (!isl_val_is_rat(v))
   1957 		isl_die(isl_qpolynomial_get_ctx(qp), isl_error_invalid,
   1958 			"expecting rational factor", goto error);
   1959 
   1960 	if (isl_val_is_one(v)) {
   1961 		isl_val_free(v);
   1962 		return qp;
   1963 	}
   1964 
   1965 	if (isl_val_is_zero(v)) {
   1966 		isl_space *space;
   1967 
   1968 		space = isl_qpolynomial_get_domain_space(qp);
   1969 		isl_qpolynomial_free(qp);
   1970 		isl_val_free(v);
   1971 		return isl_qpolynomial_zero_on_domain(space);
   1972 	}
   1973 
   1974 	poly = isl_qpolynomial_take_poly(qp);
   1975 	poly = isl_poly_scale_val(poly, v);
   1976 	qp = isl_qpolynomial_restore_poly(qp, poly);
   1977 
   1978 	isl_val_free(v);
   1979 	return qp;
   1980 error:
   1981 	isl_val_free(v);
   1982 	isl_qpolynomial_free(qp);
   1983 	return NULL;
   1984 }
   1985 
   1986 /* Divide "qp" by "v".
   1987  */
   1988 __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_scale_down_val(
   1989 	__isl_take isl_qpolynomial *qp, __isl_take isl_val *v)
   1990 {
   1991 	if (!qp || !v)
   1992 		goto error;
   1993 
   1994 	if (!isl_val_is_rat(v))
   1995 		isl_die(isl_qpolynomial_get_ctx(qp), isl_error_invalid,
   1996 			"expecting rational factor", goto error);
   1997 	if (isl_val_is_zero(v))
   1998 		isl_die(isl_val_get_ctx(v), isl_error_invalid,
   1999 			"cannot scale down by zero", goto error);
   2000 
   2001 	return isl_qpolynomial_scale_val(qp, isl_val_inv(v));
   2002 error:
   2003 	isl_val_free(v);
   2004 	isl_qpolynomial_free(qp);
   2005 	return NULL;
   2006 }
   2007 
   2008 __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_mul(__isl_take isl_qpolynomial *qp1,
   2009 	__isl_take isl_qpolynomial *qp2)
   2010 {
   2011 	isl_bool compatible;
   2012 	isl_poly *poly;
   2013 
   2014 	if (isl_qpolynomial_check_equal_space(qp1, qp2) < 0)
   2015 		goto error;
   2016 
   2017 	if (qp1->div->n_row < qp2->div->n_row)
   2018 		return isl_qpolynomial_mul(qp2, qp1);
   2019 
   2020 	compatible = compatible_divs(qp1->div, qp2->div);
   2021 	if (compatible < 0)
   2022 		goto error;
   2023 	if (!compatible)
   2024 		return with_merged_divs(isl_qpolynomial_mul, qp1, qp2);
   2025 
   2026 	poly = isl_qpolynomial_take_poly(qp1);
   2027 	poly = isl_poly_mul(poly, isl_qpolynomial_get_poly(qp2));
   2028 	qp1 = isl_qpolynomial_restore_poly(qp1, poly);
   2029 
   2030 	isl_qpolynomial_free(qp2);
   2031 
   2032 	return qp1;
   2033 error:
   2034 	isl_qpolynomial_free(qp1);
   2035 	isl_qpolynomial_free(qp2);
   2036 	return NULL;
   2037 }
   2038 
   2039 __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_pow(__isl_take isl_qpolynomial *qp,
   2040 	unsigned power)
   2041 {
   2042 	isl_poly *poly;
   2043 
   2044 	poly = isl_qpolynomial_take_poly(qp);
   2045 	poly = isl_poly_pow(poly, power);
   2046 	qp = isl_qpolynomial_restore_poly(qp, poly);
   2047 
   2048 	return qp;
   2049 }
   2050 
   2051 __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_pow(
   2052 	__isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp, unsigned power)
   2053 {
   2054 	int i;
   2055 
   2056 	if (power == 1)
   2057 		return pwqp;
   2058 
   2059 	pwqp = isl_pw_qpolynomial_cow(pwqp);
   2060 	if (!pwqp)
   2061 		return NULL;
   2062 
   2063 	for (i = 0; i < pwqp->n; ++i) {
   2064 		pwqp->p[i].qp = isl_qpolynomial_pow(pwqp->p[i].qp, power);
   2065 		if (!pwqp->p[i].qp)
   2066 			return isl_pw_qpolynomial_free(pwqp);
   2067 	}
   2068 
   2069 	return pwqp;
   2070 }
   2071 
   2072 __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_zero_on_domain(
   2073 	__isl_take isl_space *domain)
   2074 {
   2075 	if (!domain)
   2076 		return NULL;
   2077 	return isl_qpolynomial_alloc(domain, 0, isl_poly_zero(domain->ctx));
   2078 }
   2079 
   2080 __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_one_on_domain(
   2081 	__isl_take isl_space *domain)
   2082 {
   2083 	if (!domain)
   2084 		return NULL;
   2085 	return isl_qpolynomial_alloc(domain, 0, isl_poly_one(domain->ctx));
   2086 }
   2087 
   2088 __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_infty_on_domain(
   2089 	__isl_take isl_space *domain)
   2090 {
   2091 	if (!domain)
   2092 		return NULL;
   2093 	return isl_qpolynomial_alloc(domain, 0, isl_poly_infty(domain->ctx));
   2094 }
   2095 
   2096 __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_neginfty_on_domain(
   2097 	__isl_take isl_space *domain)
   2098 {
   2099 	if (!domain)
   2100 		return NULL;
   2101 	return isl_qpolynomial_alloc(domain, 0, isl_poly_neginfty(domain->ctx));
   2102 }
   2103 
   2104 __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_nan_on_domain(
   2105 	__isl_take isl_space *domain)
   2106 {
   2107 	if (!domain)
   2108 		return NULL;
   2109 	return isl_qpolynomial_alloc(domain, 0, isl_poly_nan(domain->ctx));
   2110 }
   2111 
   2112 __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_cst_on_domain(
   2113 	__isl_take isl_space *domain,
   2114 	isl_int v)
   2115 {
   2116 	struct isl_qpolynomial *qp;
   2117 	isl_poly_cst *cst;
   2118 
   2119 	qp = isl_qpolynomial_zero_on_domain(domain);
   2120 	if (!qp)
   2121 		return NULL;
   2122 
   2123 	cst = isl_poly_as_cst(qp->poly);
   2124 	isl_int_set(cst->n, v);
   2125 
   2126 	return qp;
   2127 }
   2128 
   2129 isl_bool isl_qpolynomial_is_cst(__isl_keep isl_qpolynomial *qp,
   2130 	isl_int *n, isl_int *d)
   2131 {
   2132 	isl_bool is_cst;
   2133 	isl_poly_cst *cst;
   2134 
   2135 	if (!qp)
   2136 		return isl_bool_error;
   2137 
   2138 	is_cst = isl_poly_is_cst(qp->poly);
   2139 	if (is_cst < 0 || !is_cst)
   2140 		return is_cst;
   2141 
   2142 	cst = isl_poly_as_cst(qp->poly);
   2143 	if (!cst)
   2144 		return isl_bool_error;
   2145 
   2146 	if (n)
   2147 		isl_int_set(*n, cst->n);
   2148 	if (d)
   2149 		isl_int_set(*d, cst->d);
   2150 
   2151 	return isl_bool_true;
   2152 }
   2153 
   2154 /* Return the constant term of "poly".
   2155  */
   2156 static __isl_give isl_val *isl_poly_get_constant_val(__isl_keep isl_poly *poly)
   2157 {
   2158 	isl_bool is_cst;
   2159 	isl_poly_cst *cst;
   2160 
   2161 	if (!poly)
   2162 		return NULL;
   2163 
   2164 	while ((is_cst = isl_poly_is_cst(poly)) == isl_bool_false) {
   2165 		isl_poly_rec *rec;
   2166 
   2167 		rec = isl_poly_as_rec(poly);
   2168 		if (!rec)
   2169 			return NULL;
   2170 		poly = rec->p[0];
   2171 	}
   2172 	if (is_cst < 0)
   2173 		return NULL;
   2174 
   2175 	cst = isl_poly_as_cst(poly);
   2176 	if (!cst)
   2177 		return NULL;
   2178 	return isl_val_rat_from_isl_int(cst->poly.ctx, cst->n, cst->d);
   2179 }
   2180 
   2181 /* Return the constant term of "qp".
   2182  */
   2183 __isl_give isl_val *isl_qpolynomial_get_constant_val(
   2184 	__isl_keep isl_qpolynomial *qp)
   2185 {
   2186 	if (!qp)
   2187 		return NULL;
   2188 
   2189 	return isl_poly_get_constant_val(qp->poly);
   2190 }
   2191 
   2192 isl_bool isl_poly_is_affine(__isl_keep isl_poly *poly)
   2193 {
   2194 	isl_bool is_cst;
   2195 	isl_poly_rec *rec;
   2196 
   2197 	if (!poly)
   2198 		return isl_bool_error;
   2199 
   2200 	if (poly->var < 0)
   2201 		return isl_bool_true;
   2202 
   2203 	rec = isl_poly_as_rec(poly);
   2204 	if (!rec)
   2205 		return isl_bool_error;
   2206 
   2207 	if (rec->n > 2)
   2208 		return isl_bool_false;
   2209 
   2210 	isl_assert(poly->ctx, rec->n > 1, return isl_bool_error);
   2211 
   2212 	is_cst = isl_poly_is_cst(rec->p[1]);
   2213 	if (is_cst < 0 || !is_cst)
   2214 		return is_cst;
   2215 
   2216 	return isl_poly_is_affine(rec->p[0]);
   2217 }
   2218 
   2219 isl_bool isl_qpolynomial_is_affine(__isl_keep isl_qpolynomial *qp)
   2220 {
   2221 	if (!qp)
   2222 		return isl_bool_error;
   2223 
   2224 	if (qp->div->n_row > 0)
   2225 		return isl_bool_false;
   2226 
   2227 	return isl_poly_is_affine(qp->poly);
   2228 }
   2229 
   2230 static void update_coeff(__isl_keep isl_vec *aff,
   2231 	__isl_keep isl_poly_cst *cst, int pos)
   2232 {
   2233 	isl_int gcd;
   2234 	isl_int f;
   2235 
   2236 	if (isl_int_is_zero(cst->n))
   2237 		return;
   2238 
   2239 	isl_int_init(gcd);
   2240 	isl_int_init(f);
   2241 	isl_int_gcd(gcd, cst->d, aff->el[0]);
   2242 	isl_int_divexact(f, cst->d, gcd);
   2243 	isl_int_divexact(gcd, aff->el[0], gcd);
   2244 	isl_seq_scale(aff->el, aff->el, f, aff->size);
   2245 	isl_int_mul(aff->el[1 + pos], gcd, cst->n);
   2246 	isl_int_clear(gcd);
   2247 	isl_int_clear(f);
   2248 }
   2249 
   2250 int isl_poly_update_affine(__isl_keep isl_poly *poly, __isl_keep isl_vec *aff)
   2251 {
   2252 	isl_poly_cst *cst;
   2253 	isl_poly_rec *rec;
   2254 
   2255 	if (!poly || !aff)
   2256 		return -1;
   2257 
   2258 	if (poly->var < 0) {
   2259 		isl_poly_cst *cst;
   2260 
   2261 		cst = isl_poly_as_cst(poly);
   2262 		if (!cst)
   2263 			return -1;
   2264 		update_coeff(aff, cst, 0);
   2265 		return 0;
   2266 	}
   2267 
   2268 	rec = isl_poly_as_rec(poly);
   2269 	if (!rec)
   2270 		return -1;
   2271 	isl_assert(poly->ctx, rec->n == 2, return -1);
   2272 
   2273 	cst = isl_poly_as_cst(rec->p[1]);
   2274 	if (!cst)
   2275 		return -1;
   2276 	update_coeff(aff, cst, 1 + poly->var);
   2277 
   2278 	return isl_poly_update_affine(rec->p[0], aff);
   2279 }
   2280 
   2281 __isl_give isl_vec *isl_qpolynomial_extract_affine(
   2282 	__isl_keep isl_qpolynomial *qp)
   2283 {
   2284 	isl_vec *aff;
   2285 	isl_size d;
   2286 
   2287 	d = isl_qpolynomial_domain_dim(qp, isl_dim_all);
   2288 	if (d < 0)
   2289 		return NULL;
   2290 
   2291 	aff = isl_vec_alloc(qp->div->ctx, 2 + d);
   2292 	if (!aff)
   2293 		return NULL;
   2294 
   2295 	isl_seq_clr(aff->el + 1, 1 + d);
   2296 	isl_int_set_si(aff->el[0], 1);
   2297 
   2298 	if (isl_poly_update_affine(qp->poly, aff) < 0)
   2299 		goto error;
   2300 
   2301 	return aff;
   2302 error:
   2303 	isl_vec_free(aff);
   2304 	return NULL;
   2305 }
   2306 
   2307 /* Compare two quasi-polynomials.
   2308  *
   2309  * Return -1 if "qp1" is "smaller" than "qp2", 1 if "qp1" is "greater"
   2310  * than "qp2" and 0 if they are equal.
   2311  */
   2312 int isl_qpolynomial_plain_cmp(__isl_keep isl_qpolynomial *qp1,
   2313 	__isl_keep isl_qpolynomial *qp2)
   2314 {
   2315 	int cmp;
   2316 
   2317 	if (qp1 == qp2)
   2318 		return 0;
   2319 	if (!qp1)
   2320 		return -1;
   2321 	if (!qp2)
   2322 		return 1;
   2323 
   2324 	cmp = isl_space_cmp(qp1->dim, qp2->dim);
   2325 	if (cmp != 0)
   2326 		return cmp;
   2327 
   2328 	cmp = isl_local_cmp(qp1->div, qp2->div);
   2329 	if (cmp != 0)
   2330 		return cmp;
   2331 
   2332 	return isl_poly_plain_cmp(qp1->poly, qp2->poly);
   2333 }
   2334 
   2335 /* Is "qp1" obviously equal to "qp2"?
   2336  *
   2337  * NaN is not equal to anything, not even to another NaN.
   2338  */
   2339 isl_bool isl_qpolynomial_plain_is_equal(__isl_keep isl_qpolynomial *qp1,
   2340 	__isl_keep isl_qpolynomial *qp2)
   2341 {
   2342 	isl_bool equal;
   2343 
   2344 	if (!qp1 || !qp2)
   2345 		return isl_bool_error;
   2346 
   2347 	if (isl_qpolynomial_is_nan(qp1) || isl_qpolynomial_is_nan(qp2))
   2348 		return isl_bool_false;
   2349 
   2350 	equal = isl_space_is_equal(qp1->dim, qp2->dim);
   2351 	if (equal < 0 || !equal)
   2352 		return equal;
   2353 
   2354 	equal = isl_mat_is_equal(qp1->div, qp2->div);
   2355 	if (equal < 0 || !equal)
   2356 		return equal;
   2357 
   2358 	return isl_poly_is_equal(qp1->poly, qp2->poly);
   2359 }
   2360 
   2361 static isl_stat poly_update_den(__isl_keep isl_poly *poly, isl_int *d)
   2362 {
   2363 	int i;
   2364 	isl_bool is_cst;
   2365 	isl_poly_rec *rec;
   2366 
   2367 	is_cst = isl_poly_is_cst(poly);
   2368 	if (is_cst < 0)
   2369 		return isl_stat_error;
   2370 	if (is_cst) {
   2371 		isl_poly_cst *cst;
   2372 		cst = isl_poly_as_cst(poly);
   2373 		if (!cst)
   2374 			return isl_stat_error;
   2375 		isl_int_lcm(*d, *d, cst->d);
   2376 		return isl_stat_ok;
   2377 	}
   2378 
   2379 	rec = isl_poly_as_rec(poly);
   2380 	if (!rec)
   2381 		return isl_stat_error;
   2382 
   2383 	for (i = 0; i < rec->n; ++i)
   2384 		poly_update_den(rec->p[i], d);
   2385 
   2386 	return isl_stat_ok;
   2387 }
   2388 
   2389 __isl_give isl_val *isl_qpolynomial_get_den(__isl_keep isl_qpolynomial *qp)
   2390 {
   2391 	isl_val *d;
   2392 
   2393 	if (!qp)
   2394 		return NULL;
   2395 	d = isl_val_one(isl_qpolynomial_get_ctx(qp));
   2396 	if (!d)
   2397 		return NULL;
   2398 	if (poly_update_den(qp->poly, &d->n) < 0)
   2399 		return isl_val_free(d);
   2400 	return d;
   2401 }
   2402 
   2403 __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_var_pow_on_domain(
   2404 	__isl_take isl_space *domain, int pos, int power)
   2405 {
   2406 	struct isl_ctx *ctx;
   2407 
   2408 	if (!domain)
   2409 		return NULL;
   2410 
   2411 	ctx = domain->ctx;
   2412 
   2413 	return isl_qpolynomial_alloc(domain, 0,
   2414 					isl_poly_var_pow(ctx, pos, power));
   2415 }
   2416 
   2417 __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_var_on_domain(
   2418 	__isl_take isl_space *domain, enum isl_dim_type type, unsigned pos)
   2419 {
   2420 	isl_size off;
   2421 
   2422 	if (isl_space_check_is_set(domain ) < 0)
   2423 		goto error;
   2424 	if (isl_space_check_range(domain, type, pos, 1) < 0)
   2425 		goto error;
   2426 
   2427 	off = isl_space_offset(domain, type);
   2428 	if (off < 0)
   2429 		goto error;
   2430 
   2431 	return isl_qpolynomial_var_pow_on_domain(domain, off + pos, 1);
   2432 error:
   2433 	isl_space_free(domain);
   2434 	return NULL;
   2435 }
   2436 
   2437 __isl_give isl_poly *isl_poly_subs(__isl_take isl_poly *poly,
   2438 	unsigned first, unsigned n, __isl_keep isl_poly **subs)
   2439 {
   2440 	int i;
   2441 	isl_bool is_cst;
   2442 	isl_poly_rec *rec;
   2443 	isl_poly *base, *res;
   2444 
   2445 	is_cst = isl_poly_is_cst(poly);
   2446 	if (is_cst < 0)
   2447 		return isl_poly_free(poly);
   2448 	if (is_cst)
   2449 		return poly;
   2450 
   2451 	if (poly->var < first)
   2452 		return poly;
   2453 
   2454 	rec = isl_poly_as_rec(poly);
   2455 	if (!rec)
   2456 		goto error;
   2457 
   2458 	isl_assert(poly->ctx, rec->n >= 1, goto error);
   2459 
   2460 	if (poly->var >= first + n)
   2461 		base = isl_poly_var_pow(poly->ctx, poly->var, 1);
   2462 	else
   2463 		base = isl_poly_copy(subs[poly->var - first]);
   2464 
   2465 	res = isl_poly_subs(isl_poly_copy(rec->p[rec->n - 1]), first, n, subs);
   2466 	for (i = rec->n - 2; i >= 0; --i) {
   2467 		isl_poly *t;
   2468 		t = isl_poly_subs(isl_poly_copy(rec->p[i]), first, n, subs);
   2469 		res = isl_poly_mul(res, isl_poly_copy(base));
   2470 		res = isl_poly_sum(res, t);
   2471 	}
   2472 
   2473 	isl_poly_free(base);
   2474 	isl_poly_free(poly);
   2475 
   2476 	return res;
   2477 error:
   2478 	isl_poly_free(poly);
   2479 	return NULL;
   2480 }
   2481 
   2482 __isl_give isl_poly *isl_poly_from_affine(isl_ctx *ctx, isl_int *f,
   2483 	isl_int denom, unsigned len)
   2484 {
   2485 	int i;
   2486 	isl_poly *poly;
   2487 
   2488 	isl_assert(ctx, len >= 1, return NULL);
   2489 
   2490 	poly = isl_poly_rat_cst(ctx, f[0], denom);
   2491 	for (i = 0; i < len - 1; ++i) {
   2492 		isl_poly *t;
   2493 		isl_poly *c;
   2494 
   2495 		if (isl_int_is_zero(f[1 + i]))
   2496 			continue;
   2497 
   2498 		c = isl_poly_rat_cst(ctx, f[1 + i], denom);
   2499 		t = isl_poly_var_pow(ctx, i, 1);
   2500 		t = isl_poly_mul(c, t);
   2501 		poly = isl_poly_sum(poly, t);
   2502 	}
   2503 
   2504 	return poly;
   2505 }
   2506 
   2507 /* Remove common factor of non-constant terms and denominator.
   2508  */
   2509 static void normalize_div(__isl_keep isl_qpolynomial *qp, int div)
   2510 {
   2511 	isl_ctx *ctx = qp->div->ctx;
   2512 	unsigned total = qp->div->n_col - 2;
   2513 
   2514 	isl_seq_gcd(qp->div->row[div] + 2, total, &ctx->normalize_gcd);
   2515 	isl_int_gcd(ctx->normalize_gcd,
   2516 		    ctx->normalize_gcd, qp->div->row[div][0]);
   2517 	if (isl_int_is_one(ctx->normalize_gcd))
   2518 		return;
   2519 
   2520 	isl_seq_scale_down(qp->div->row[div] + 2, qp->div->row[div] + 2,
   2521 			    ctx->normalize_gcd, total);
   2522 	isl_int_divexact(qp->div->row[div][0], qp->div->row[div][0],
   2523 			    ctx->normalize_gcd);
   2524 	isl_int_fdiv_q(qp->div->row[div][1], qp->div->row[div][1],
   2525 			    ctx->normalize_gcd);
   2526 }
   2527 
   2528 /* Replace the integer division identified by "div" by the polynomial "s".
   2529  * The integer division is assumed not to appear in the definition
   2530  * of any other integer divisions.
   2531  */
   2532 static __isl_give isl_qpolynomial *substitute_div(
   2533 	__isl_take isl_qpolynomial *qp, int div, __isl_take isl_poly *s)
   2534 {
   2535 	int i;
   2536 	isl_size div_pos;
   2537 	int *reordering;
   2538 	isl_ctx *ctx;
   2539 
   2540 	if (!qp || !s)
   2541 		goto error;
   2542 
   2543 	qp = isl_qpolynomial_cow(qp);
   2544 	if (!qp)
   2545 		goto error;
   2546 
   2547 	div_pos = isl_qpolynomial_domain_var_offset(qp, isl_dim_div);
   2548 	if (div_pos < 0)
   2549 		goto error;
   2550 	qp->poly = isl_poly_subs(qp->poly, div_pos + div, 1, &s);
   2551 	if (!qp->poly)
   2552 		goto error;
   2553 
   2554 	ctx = isl_qpolynomial_get_ctx(qp);
   2555 	reordering = isl_alloc_array(ctx, int, div_pos + qp->div->n_row);
   2556 	if (!reordering)
   2557 		goto error;
   2558 	for (i = 0; i < div_pos + div; ++i)
   2559 		reordering[i] = i;
   2560 	for (i = div_pos + div + 1; i < div_pos + qp->div->n_row; ++i)
   2561 		reordering[i] = i - 1;
   2562 	qp->div = isl_mat_drop_rows(qp->div, div, 1);
   2563 	qp->div = isl_mat_drop_cols(qp->div, 2 + div_pos + div, 1);
   2564 	qp->poly = reorder(qp->poly, reordering);
   2565 	free(reordering);
   2566 
   2567 	if (!qp->poly || !qp->div)
   2568 		goto error;
   2569 
   2570 	isl_poly_free(s);
   2571 	return qp;
   2572 error:
   2573 	isl_qpolynomial_free(qp);
   2574 	isl_poly_free(s);
   2575 	return NULL;
   2576 }
   2577 
   2578 /* Replace all integer divisions [e/d] that turn out to not actually be integer
   2579  * divisions because d is equal to 1 by their definition, i.e., e.
   2580  */
   2581 static __isl_give isl_qpolynomial *substitute_non_divs(
   2582 	__isl_take isl_qpolynomial *qp)
   2583 {
   2584 	int i, j;
   2585 	isl_size div_pos;
   2586 	isl_poly *s;
   2587 
   2588 	div_pos = isl_qpolynomial_domain_var_offset(qp, isl_dim_div);
   2589 	if (div_pos < 0)
   2590 		return isl_qpolynomial_free(qp);
   2591 
   2592 	for (i = 0; qp && i < qp->div->n_row; ++i) {
   2593 		if (!isl_int_is_one(qp->div->row[i][0]))
   2594 			continue;
   2595 		for (j = i + 1; j < qp->div->n_row; ++j) {
   2596 			if (isl_int_is_zero(qp->div->row[j][2 + div_pos + i]))
   2597 				continue;
   2598 			isl_seq_combine(qp->div->row[j] + 1,
   2599 				qp->div->ctx->one, qp->div->row[j] + 1,
   2600 				qp->div->row[j][2 + div_pos + i],
   2601 				qp->div->row[i] + 1, 1 + div_pos + i);
   2602 			isl_int_set_si(qp->div->row[j][2 + div_pos + i], 0);
   2603 			normalize_div(qp, j);
   2604 		}
   2605 		s = isl_poly_from_affine(qp->dim->ctx, qp->div->row[i] + 1,
   2606 					qp->div->row[i][0], qp->div->n_col - 1);
   2607 		qp = substitute_div(qp, i, s);
   2608 		--i;
   2609 	}
   2610 
   2611 	return qp;
   2612 }
   2613 
   2614 /* Reduce the coefficients of div "div" to lie in the interval [0, d-1],
   2615  * with d the denominator.  When replacing the coefficient e of x by
   2616  * d * frac(e/d) = e - d * floor(e/d), we are subtracting d * floor(e/d) * x
   2617  * inside the division, so we need to add floor(e/d) * x outside.
   2618  * That is, we replace q by q' + floor(e/d) * x and we therefore need
   2619  * to adjust the coefficient of x in each later div that depends on the
   2620  * current div "div" and also in the affine expressions in the rows of "mat"
   2621  * (if they too depend on "div").
   2622  */
   2623 static void reduce_div(__isl_keep isl_qpolynomial *qp, int div,
   2624 	__isl_keep isl_mat **mat)
   2625 {
   2626 	int i, j;
   2627 	isl_int v;
   2628 	unsigned total = qp->div->n_col - qp->div->n_row - 2;
   2629 
   2630 	isl_int_init(v);
   2631 	for (i = 0; i < 1 + total + div; ++i) {
   2632 		if (isl_int_is_nonneg(qp->div->row[div][1 + i]) &&
   2633 		    isl_int_lt(qp->div->row[div][1 + i], qp->div->row[div][0]))
   2634 			continue;
   2635 		isl_int_fdiv_q(v, qp->div->row[div][1 + i], qp->div->row[div][0]);
   2636 		isl_int_fdiv_r(qp->div->row[div][1 + i],
   2637 				qp->div->row[div][1 + i], qp->div->row[div][0]);
   2638 		*mat = isl_mat_col_addmul(*mat, i, v, 1 + total + div);
   2639 		for (j = div + 1; j < qp->div->n_row; ++j) {
   2640 			if (isl_int_is_zero(qp->div->row[j][2 + total + div]))
   2641 				continue;
   2642 			isl_int_addmul(qp->div->row[j][1 + i],
   2643 					v, qp->div->row[j][2 + total + div]);
   2644 		}
   2645 	}
   2646 	isl_int_clear(v);
   2647 }
   2648 
   2649 /* Check if the last non-zero coefficient is bigger that half of the
   2650  * denominator.  If so, we will invert the div to further reduce the number
   2651  * of distinct divs that may appear.
   2652  * If the last non-zero coefficient is exactly half the denominator,
   2653  * then we continue looking for earlier coefficients that are bigger
   2654  * than half the denominator.
   2655  */
   2656 static int needs_invert(__isl_keep isl_mat *div, int row)
   2657 {
   2658 	int i;
   2659 	int cmp;
   2660 
   2661 	for (i = div->n_col - 1; i >= 1; --i) {
   2662 		if (isl_int_is_zero(div->row[row][i]))
   2663 			continue;
   2664 		isl_int_mul_ui(div->row[row][i], div->row[row][i], 2);
   2665 		cmp = isl_int_cmp(div->row[row][i], div->row[row][0]);
   2666 		isl_int_divexact_ui(div->row[row][i], div->row[row][i], 2);
   2667 		if (cmp)
   2668 			return cmp > 0;
   2669 		if (i == 1)
   2670 			return 1;
   2671 	}
   2672 
   2673 	return 0;
   2674 }
   2675 
   2676 /* Replace div "div" q = [e/d] by -[(-e+(d-1))/d].
   2677  * We only invert the coefficients of e (and the coefficient of q in
   2678  * later divs and in the rows of "mat").  After calling this function, the
   2679  * coefficients of e should be reduced again.
   2680  */
   2681 static void invert_div(__isl_keep isl_qpolynomial *qp, int div,
   2682 	__isl_keep isl_mat **mat)
   2683 {
   2684 	unsigned total = qp->div->n_col - qp->div->n_row - 2;
   2685 
   2686 	isl_seq_neg(qp->div->row[div] + 1,
   2687 		    qp->div->row[div] + 1, qp->div->n_col - 1);
   2688 	isl_int_sub_ui(qp->div->row[div][1], qp->div->row[div][1], 1);
   2689 	isl_int_add(qp->div->row[div][1],
   2690 		    qp->div->row[div][1], qp->div->row[div][0]);
   2691 	*mat = isl_mat_col_neg(*mat, 1 + total + div);
   2692 	isl_mat_col_mul(qp->div, 2 + total + div,
   2693 			qp->div->ctx->negone, 2 + total + div);
   2694 }
   2695 
   2696 /* Reduce all divs of "qp" to have coefficients
   2697  * in the interval [0, d-1], with d the denominator and such that the
   2698  * last non-zero coefficient that is not equal to d/2 is smaller than d/2.
   2699  * The modifications to the integer divisions need to be reflected
   2700  * in the factors of the polynomial that refer to the original
   2701  * integer divisions.  To this end, the modifications are collected
   2702  * as a set of affine expressions and then plugged into the polynomial.
   2703  *
   2704  * After the reduction, some divs may have become redundant or identical,
   2705  * so we call substitute_non_divs and sort_divs.  If these functions
   2706  * eliminate divs or merge two or more divs into one, the coefficients
   2707  * of the enclosing divs may have to be reduced again, so we call
   2708  * ourselves recursively if the number of divs decreases.
   2709  */
   2710 static __isl_give isl_qpolynomial *reduce_divs(__isl_take isl_qpolynomial *qp)
   2711 {
   2712 	int i;
   2713 	isl_ctx *ctx;
   2714 	isl_mat *mat;
   2715 	isl_poly **s;
   2716 	unsigned o_div;
   2717 	isl_size n_div, total, new_n_div;
   2718 
   2719 	total = isl_qpolynomial_domain_dim(qp, isl_dim_all);
   2720 	n_div = isl_qpolynomial_domain_dim(qp, isl_dim_div);
   2721 	o_div = isl_qpolynomial_domain_offset(qp, isl_dim_div);
   2722 	if (total < 0 || n_div < 0)
   2723 		return isl_qpolynomial_free(qp);
   2724 	ctx = isl_qpolynomial_get_ctx(qp);
   2725 	mat = isl_mat_zero(ctx, n_div, 1 + total);
   2726 
   2727 	for (i = 0; i < n_div; ++i)
   2728 		mat = isl_mat_set_element_si(mat, i, o_div + i, 1);
   2729 
   2730 	for (i = 0; i < qp->div->n_row; ++i) {
   2731 		normalize_div(qp, i);
   2732 		reduce_div(qp, i, &mat);
   2733 		if (needs_invert(qp->div, i)) {
   2734 			invert_div(qp, i, &mat);
   2735 			reduce_div(qp, i, &mat);
   2736 		}
   2737 	}
   2738 	if (!mat)
   2739 		goto error;
   2740 
   2741 	s = isl_alloc_array(ctx, struct isl_poly *, n_div);
   2742 	if (n_div && !s)
   2743 		goto error;
   2744 	for (i = 0; i < n_div; ++i)
   2745 		s[i] = isl_poly_from_affine(ctx, mat->row[i], ctx->one,
   2746 					    1 + total);
   2747 	qp->poly = isl_poly_subs(qp->poly, o_div - 1, n_div, s);
   2748 	for (i = 0; i < n_div; ++i)
   2749 		isl_poly_free(s[i]);
   2750 	free(s);
   2751 	if (!qp->poly)
   2752 		goto error;
   2753 
   2754 	isl_mat_free(mat);
   2755 
   2756 	qp = substitute_non_divs(qp);
   2757 	qp = sort_divs(qp);
   2758 	new_n_div = isl_qpolynomial_domain_dim(qp, isl_dim_div);
   2759 	if (new_n_div < 0)
   2760 		return isl_qpolynomial_free(qp);
   2761 	if (new_n_div < n_div)
   2762 		return reduce_divs(qp);
   2763 
   2764 	return qp;
   2765 error:
   2766 	isl_qpolynomial_free(qp);
   2767 	isl_mat_free(mat);
   2768 	return NULL;
   2769 }
   2770 
   2771 __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_rat_cst_on_domain(
   2772 	__isl_take isl_space *domain, const isl_int n, const isl_int d)
   2773 {
   2774 	struct isl_qpolynomial *qp;
   2775 	isl_poly_cst *cst;
   2776 
   2777 	qp = isl_qpolynomial_zero_on_domain(domain);
   2778 	if (!qp)
   2779 		return NULL;
   2780 
   2781 	cst = isl_poly_as_cst(qp->poly);
   2782 	isl_int_set(cst->n, n);
   2783 	isl_int_set(cst->d, d);
   2784 
   2785 	return qp;
   2786 }
   2787 
   2788 /* Return an isl_qpolynomial that is equal to "val" on domain space "domain".
   2789  */
   2790 __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_val_on_domain(
   2791 	__isl_take isl_space *domain, __isl_take isl_val *val)
   2792 {
   2793 	isl_qpolynomial *qp;
   2794 	isl_poly_cst *cst;
   2795 
   2796 	qp = isl_qpolynomial_zero_on_domain(domain);
   2797 	if (!qp || !val)
   2798 		goto error;
   2799 
   2800 	cst = isl_poly_as_cst(qp->poly);
   2801 	isl_int_set(cst->n, val->n);
   2802 	isl_int_set(cst->d, val->d);
   2803 
   2804 	isl_val_free(val);
   2805 	return qp;
   2806 error:
   2807 	isl_val_free(val);
   2808 	isl_qpolynomial_free(qp);
   2809 	return NULL;
   2810 }
   2811 
   2812 static isl_stat poly_set_active(__isl_keep isl_poly *poly, int *active, int d)
   2813 {
   2814 	isl_bool is_cst;
   2815 	isl_poly_rec *rec;
   2816 	int i;
   2817 
   2818 	is_cst = isl_poly_is_cst(poly);
   2819 	if (is_cst < 0)
   2820 		return isl_stat_error;
   2821 	if (is_cst)
   2822 		return isl_stat_ok;
   2823 
   2824 	if (poly->var < d)
   2825 		active[poly->var] = 1;
   2826 
   2827 	rec = isl_poly_as_rec(poly);
   2828 	for (i = 0; i < rec->n; ++i)
   2829 		if (poly_set_active(rec->p[i], active, d) < 0)
   2830 			return isl_stat_error;
   2831 
   2832 	return isl_stat_ok;
   2833 }
   2834 
   2835 static isl_stat set_active(__isl_keep isl_qpolynomial *qp, int *active)
   2836 {
   2837 	int i, j;
   2838 	isl_size d;
   2839 	isl_space *space;
   2840 
   2841 	space = isl_qpolynomial_peek_domain_space(qp);
   2842 	d = isl_space_dim(space, isl_dim_all);
   2843 	if (d < 0 || !active)
   2844 		return isl_stat_error;
   2845 
   2846 	for (i = 0; i < d; ++i)
   2847 		for (j = 0; j < qp->div->n_row; ++j) {
   2848 			if (isl_int_is_zero(qp->div->row[j][2 + i]))
   2849 				continue;
   2850 			active[i] = 1;
   2851 			break;
   2852 		}
   2853 
   2854 	return poly_set_active(qp->poly, active, d);
   2855 }
   2856 
   2857 #undef TYPE
   2858 #define TYPE	isl_qpolynomial
   2859 static
   2860 #include "check_type_range_templ.c"
   2861 
   2862 isl_bool isl_qpolynomial_involves_dims(__isl_keep isl_qpolynomial *qp,
   2863 	enum isl_dim_type type, unsigned first, unsigned n)
   2864 {
   2865 	int i;
   2866 	int *active = NULL;
   2867 	isl_bool involves = isl_bool_false;
   2868 	isl_size offset;
   2869 	isl_size d;
   2870 	isl_space *space;
   2871 
   2872 	if (!qp)
   2873 		return isl_bool_error;
   2874 	if (n == 0)
   2875 		return isl_bool_false;
   2876 
   2877 	if (isl_qpolynomial_check_range(qp, type, first, n) < 0)
   2878 		return isl_bool_error;
   2879 	isl_assert(qp->dim->ctx, type == isl_dim_param ||
   2880 				 type == isl_dim_in, return isl_bool_error);
   2881 
   2882 	space = isl_qpolynomial_peek_domain_space(qp);
   2883 	d = isl_space_dim(space, isl_dim_all);
   2884 	if (d < 0)
   2885 		return isl_bool_error;
   2886 	active = isl_calloc_array(qp->dim->ctx, int, d);
   2887 	if (set_active(qp, active) < 0)
   2888 		goto error;
   2889 
   2890 	offset = isl_qpolynomial_domain_var_offset(qp, domain_type(type));
   2891 	if (offset < 0)
   2892 		goto error;
   2893 	first += offset;
   2894 	for (i = 0; i < n; ++i)
   2895 		if (active[first + i]) {
   2896 			involves = isl_bool_true;
   2897 			break;
   2898 		}
   2899 
   2900 	free(active);
   2901 
   2902 	return involves;
   2903 error:
   2904 	free(active);
   2905 	return isl_bool_error;
   2906 }
   2907 
   2908 /* Remove divs that do not appear in the quasi-polynomial, nor in any
   2909  * of the divs that do appear in the quasi-polynomial.
   2910  */
   2911 static __isl_give isl_qpolynomial *remove_redundant_divs(
   2912 	__isl_take isl_qpolynomial *qp)
   2913 {
   2914 	int i, j;
   2915 	isl_size div_pos;
   2916 	int len;
   2917 	int skip;
   2918 	int *active = NULL;
   2919 	int *reordering = NULL;
   2920 	int redundant = 0;
   2921 	int n_div;
   2922 	isl_ctx *ctx;
   2923 
   2924 	if (!qp)
   2925 		return NULL;
   2926 	if (qp->div->n_row == 0)
   2927 		return qp;
   2928 
   2929 	div_pos = isl_qpolynomial_domain_var_offset(qp, isl_dim_div);
   2930 	if (div_pos < 0)
   2931 		return isl_qpolynomial_free(qp);
   2932 	len = qp->div->n_col - 2;
   2933 	ctx = isl_qpolynomial_get_ctx(qp);
   2934 	active = isl_calloc_array(ctx, int, len);
   2935 	if (!active)
   2936 		goto error;
   2937 
   2938 	if (poly_set_active(qp->poly, active, len) < 0)
   2939 		goto error;
   2940 
   2941 	for (i = qp->div->n_row - 1; i >= 0; --i) {
   2942 		if (!active[div_pos + i]) {
   2943 			redundant = 1;
   2944 			continue;
   2945 		}
   2946 		for (j = 0; j < i; ++j) {
   2947 			if (isl_int_is_zero(qp->div->row[i][2 + div_pos + j]))
   2948 				continue;
   2949 			active[div_pos + j] = 1;
   2950 			break;
   2951 		}
   2952 	}
   2953 
   2954 	if (!redundant) {
   2955 		free(active);
   2956 		return qp;
   2957 	}
   2958 
   2959 	reordering = isl_alloc_array(qp->div->ctx, int, len);
   2960 	if (!reordering)
   2961 		goto error;
   2962 
   2963 	for (i = 0; i < div_pos; ++i)
   2964 		reordering[i] = i;
   2965 
   2966 	skip = 0;
   2967 	n_div = qp->div->n_row;
   2968 	for (i = 0; i < n_div; ++i) {
   2969 		if (!active[div_pos + i]) {
   2970 			qp->div = isl_mat_drop_rows(qp->div, i - skip, 1);
   2971 			qp->div = isl_mat_drop_cols(qp->div,
   2972 						    2 + div_pos + i - skip, 1);
   2973 			skip++;
   2974 		}
   2975 		reordering[div_pos + i] = div_pos + i - skip;
   2976 	}
   2977 
   2978 	qp->poly = reorder(qp->poly, reordering);
   2979 
   2980 	if (!qp->poly || !qp->div)
   2981 		goto error;
   2982 
   2983 	free(active);
   2984 	free(reordering);
   2985 
   2986 	return qp;
   2987 error:
   2988 	free(active);
   2989 	free(reordering);
   2990 	isl_qpolynomial_free(qp);
   2991 	return NULL;
   2992 }
   2993 
   2994 __isl_give isl_poly *isl_poly_drop(__isl_take isl_poly *poly,
   2995 	unsigned first, unsigned n)
   2996 {
   2997 	int i;
   2998 	isl_poly_rec *rec;
   2999 
   3000 	if (!poly)
   3001 		return NULL;
   3002 	if (n == 0 || poly->var < 0 || poly->var < first)
   3003 		return poly;
   3004 	if (poly->var < first + n) {
   3005 		poly = replace_by_constant_term(poly);
   3006 		return isl_poly_drop(poly, first, n);
   3007 	}
   3008 	poly = isl_poly_cow(poly);
   3009 	if (!poly)
   3010 		return NULL;
   3011 	poly->var -= n;
   3012 	rec = isl_poly_as_rec(poly);
   3013 	if (!rec)
   3014 		goto error;
   3015 
   3016 	for (i = 0; i < rec->n; ++i) {
   3017 		rec->p[i] = isl_poly_drop(rec->p[i], first, n);
   3018 		if (!rec->p[i])
   3019 			goto error;
   3020 	}
   3021 
   3022 	return poly;
   3023 error:
   3024 	isl_poly_free(poly);
   3025 	return NULL;
   3026 }
   3027 
   3028 __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_set_dim_name(
   3029 	__isl_take isl_qpolynomial *qp,
   3030 	enum isl_dim_type type, unsigned pos, const char *s)
   3031 {
   3032 	isl_space *space;
   3033 
   3034 	if (!qp)
   3035 		return NULL;
   3036 	if (type == isl_dim_out)
   3037 		isl_die(isl_qpolynomial_get_ctx(qp), isl_error_invalid,
   3038 			"cannot set name of output/set dimension",
   3039 			return isl_qpolynomial_free(qp));
   3040 	type = domain_type(type);
   3041 	space = isl_qpolynomial_take_domain_space(qp);
   3042 	space = isl_space_set_dim_name(space, type, pos, s);
   3043 	qp = isl_qpolynomial_restore_domain_space(qp, space);
   3044 	return qp;
   3045 }
   3046 
   3047 __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_drop_dims(
   3048 	__isl_take isl_qpolynomial *qp,
   3049 	enum isl_dim_type type, unsigned first, unsigned n)
   3050 {
   3051 	isl_space *space;
   3052 	isl_size offset;
   3053 
   3054 	if (!qp)
   3055 		return NULL;
   3056 	if (type == isl_dim_out)
   3057 		isl_die(qp->dim->ctx, isl_error_invalid,
   3058 			"cannot drop output/set dimension",
   3059 			goto error);
   3060 	if (isl_qpolynomial_check_range(qp, type, first, n) < 0)
   3061 		return isl_qpolynomial_free(qp);
   3062 	type = domain_type(type);
   3063 	if (n == 0 && !isl_space_is_named_or_nested(qp->dim, type))
   3064 		return qp;
   3065 
   3066 
   3067 	isl_assert(qp->dim->ctx, type == isl_dim_param ||
   3068 				 type == isl_dim_set, goto error);
   3069 
   3070 	space = isl_qpolynomial_take_domain_space(qp);
   3071 	space = isl_space_drop_dims(space, type, first, n);
   3072 	qp = isl_qpolynomial_restore_domain_space(qp, space);
   3073 
   3074 	qp = isl_qpolynomial_cow(qp);
   3075 	if (!qp)
   3076 		return NULL;
   3077 
   3078 	offset = isl_qpolynomial_domain_var_offset(qp, type);
   3079 	if (offset < 0)
   3080 		goto error;
   3081 	first += offset;
   3082 
   3083 	qp->div = isl_mat_drop_cols(qp->div, 2 + first, n);
   3084 	if (!qp->div)
   3085 		goto error;
   3086 
   3087 	qp->poly = isl_poly_drop(qp->poly, first, n);
   3088 	if (!qp->poly)
   3089 		goto error;
   3090 
   3091 	return qp;
   3092 error:
   3093 	isl_qpolynomial_free(qp);
   3094 	return NULL;
   3095 }
   3096 
   3097 /* Project the domain of the quasi-polynomial onto its parameter space.
   3098  * The quasi-polynomial may not involve any of the domain dimensions.
   3099  */
   3100 __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_project_domain_on_params(
   3101 	__isl_take isl_qpolynomial *qp)
   3102 {
   3103 	isl_space *space;
   3104 	isl_size n;
   3105 	isl_bool involves;
   3106 
   3107 	n = isl_qpolynomial_dim(qp, isl_dim_in);
   3108 	if (n < 0)
   3109 		return isl_qpolynomial_free(qp);
   3110 	involves = isl_qpolynomial_involves_dims(qp, isl_dim_in, 0, n);
   3111 	if (involves < 0)
   3112 		return isl_qpolynomial_free(qp);
   3113 	if (involves)
   3114 		isl_die(isl_qpolynomial_get_ctx(qp), isl_error_invalid,
   3115 			"polynomial involves some of the domain dimensions",
   3116 			return isl_qpolynomial_free(qp));
   3117 	qp = isl_qpolynomial_drop_dims(qp, isl_dim_in, 0, n);
   3118 	space = isl_qpolynomial_get_domain_space(qp);
   3119 	space = isl_space_params(space);
   3120 	qp = isl_qpolynomial_reset_domain_space(qp, space);
   3121 	return qp;
   3122 }
   3123 
   3124 static __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_substitute_equalities_lifted(
   3125 	__isl_take isl_qpolynomial *qp, __isl_take isl_basic_set *eq)
   3126 {
   3127 	int i, j, k;
   3128 	isl_int denom;
   3129 	unsigned total;
   3130 	unsigned n_div;
   3131 	isl_poly *poly;
   3132 
   3133 	if (!eq)
   3134 		goto error;
   3135 	if (eq->n_eq == 0) {
   3136 		isl_basic_set_free(eq);
   3137 		return qp;
   3138 	}
   3139 
   3140 	qp = isl_qpolynomial_cow(qp);
   3141 	if (!qp)
   3142 		goto error;
   3143 	qp->div = isl_mat_cow(qp->div);
   3144 	if (!qp->div)
   3145 		goto error;
   3146 
   3147 	total = isl_basic_set_offset(eq, isl_dim_div);
   3148 	n_div = eq->n_div;
   3149 	isl_int_init(denom);
   3150 	for (i = 0; i < eq->n_eq; ++i) {
   3151 		j = isl_seq_last_non_zero(eq->eq[i], total + n_div);
   3152 		if (j < 0 || j == 0 || j >= total)
   3153 			continue;
   3154 
   3155 		for (k = 0; k < qp->div->n_row; ++k) {
   3156 			if (isl_int_is_zero(qp->div->row[k][1 + j]))
   3157 				continue;
   3158 			isl_seq_elim(qp->div->row[k] + 1, eq->eq[i], j, total,
   3159 					&qp->div->row[k][0]);
   3160 			normalize_div(qp, k);
   3161 		}
   3162 
   3163 		if (isl_int_is_pos(eq->eq[i][j]))
   3164 			isl_seq_neg(eq->eq[i], eq->eq[i], total);
   3165 		isl_int_abs(denom, eq->eq[i][j]);
   3166 		isl_int_set_si(eq->eq[i][j], 0);
   3167 
   3168 		poly = isl_poly_from_affine(qp->dim->ctx,
   3169 						   eq->eq[i], denom, total);
   3170 		qp->poly = isl_poly_subs(qp->poly, j - 1, 1, &poly);
   3171 		isl_poly_free(poly);
   3172 	}
   3173 	isl_int_clear(denom);
   3174 
   3175 	if (!qp->poly)
   3176 		goto error;
   3177 
   3178 	isl_basic_set_free(eq);
   3179 
   3180 	qp = substitute_non_divs(qp);
   3181 	qp = sort_divs(qp);
   3182 
   3183 	return qp;
   3184 error:
   3185 	isl_basic_set_free(eq);
   3186 	isl_qpolynomial_free(qp);
   3187 	return NULL;
   3188 }
   3189 
   3190 /* Exploit the equalities in "eq" to simplify the quasi-polynomial.
   3191  */
   3192 __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_substitute_equalities(
   3193 	__isl_take isl_qpolynomial *qp, __isl_take isl_basic_set *eq)
   3194 {
   3195 	if (!qp || !eq)
   3196 		goto error;
   3197 	if (qp->div->n_row > 0)
   3198 		eq = isl_basic_set_add_dims(eq, isl_dim_set, qp->div->n_row);
   3199 	return isl_qpolynomial_substitute_equalities_lifted(qp, eq);
   3200 error:
   3201 	isl_basic_set_free(eq);
   3202 	isl_qpolynomial_free(qp);
   3203 	return NULL;
   3204 }
   3205 
   3206 /* Look for equalities among the variables shared by context and qp
   3207  * and the integer divisions of qp, if any.
   3208  * The equalities are then used to eliminate variables and/or integer
   3209  * divisions from qp.
   3210  */
   3211 __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_gist(
   3212 	__isl_take isl_qpolynomial *qp, __isl_take isl_set *context)
   3213 {
   3214 	isl_local_space *ls;
   3215 	isl_basic_set *aff;
   3216 
   3217 	ls = isl_qpolynomial_get_domain_local_space(qp);
   3218 	context = isl_local_space_lift_set(ls, context);
   3219 
   3220 	aff = isl_set_affine_hull(context);
   3221 	return isl_qpolynomial_substitute_equalities_lifted(qp, aff);
   3222 }
   3223 
   3224 __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_gist_params(
   3225 	__isl_take isl_qpolynomial *qp, __isl_take isl_set *context)
   3226 {
   3227 	isl_space *space = isl_qpolynomial_get_domain_space(qp);
   3228 	isl_set *dom_context = isl_set_universe(space);
   3229 	dom_context = isl_set_intersect_params(dom_context, context);
   3230 	return isl_qpolynomial_gist(qp, dom_context);
   3231 }
   3232 
   3233 /* Return a zero isl_qpolynomial in the given space.
   3234  *
   3235  * This is a helper function for isl_pw_*_as_* that ensures a uniform
   3236  * interface over all piecewise types.
   3237  */
   3238 static __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_zero_in_space(
   3239 	__isl_take isl_space *space)
   3240 {
   3241 	return isl_qpolynomial_zero_on_domain(isl_space_domain(space));
   3242 }
   3243 
   3244 #define isl_qpolynomial_involves_nan isl_qpolynomial_is_nan
   3245 
   3246 #undef PW
   3247 #define PW isl_pw_qpolynomial
   3248 #undef BASE
   3249 #define BASE qpolynomial
   3250 #undef EL_IS_ZERO
   3251 #define EL_IS_ZERO is_zero
   3252 #undef ZERO
   3253 #define ZERO zero
   3254 #undef IS_ZERO
   3255 #define IS_ZERO is_zero
   3256 #undef FIELD
   3257 #define FIELD qp
   3258 #undef DEFAULT_IS_ZERO
   3259 #define DEFAULT_IS_ZERO 1
   3260 
   3261 #include <isl_pw_templ.c>
   3262 #include <isl_pw_un_op_templ.c>
   3263 #include <isl_pw_add_disjoint_templ.c>
   3264 #include <isl_pw_domain_reverse_templ.c>
   3265 #include <isl_pw_eval.c>
   3266 #include <isl_pw_fix_templ.c>
   3267 #include <isl_pw_from_range_templ.c>
   3268 #include <isl_pw_insert_dims_templ.c>
   3269 #include <isl_pw_lift_templ.c>
   3270 #include <isl_pw_morph_templ.c>
   3271 #include <isl_pw_move_dims_templ.c>
   3272 #include <isl_pw_neg_templ.c>
   3273 #include <isl_pw_opt_templ.c>
   3274 #include <isl_pw_split_dims_templ.c>
   3275 #include <isl_pw_sub_templ.c>
   3276 
   3277 #undef BASE
   3278 #define BASE pw_qpolynomial
   3279 
   3280 #include <isl_union_single.c>
   3281 #include <isl_union_domain_reverse_templ.c>
   3282 #include <isl_union_eval.c>
   3283 #include <isl_union_neg.c>
   3284 #include <isl_union_sub_templ.c>
   3285 
   3286 int isl_pw_qpolynomial_is_one(__isl_keep isl_pw_qpolynomial *pwqp)
   3287 {
   3288 	if (!pwqp)
   3289 		return -1;
   3290 
   3291 	if (pwqp->n != -1)
   3292 		return 0;
   3293 
   3294 	if (!isl_set_plain_is_universe(pwqp->p[0].set))
   3295 		return 0;
   3296 
   3297 	return isl_qpolynomial_is_one(pwqp->p[0].qp);
   3298 }
   3299 
   3300 __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_add(
   3301 	__isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp1,
   3302 	__isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp2)
   3303 {
   3304 	return isl_pw_qpolynomial_union_add_(pwqp1, pwqp2);
   3305 }
   3306 
   3307 __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_mul(
   3308 	__isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp1,
   3309 	__isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp2)
   3310 {
   3311 	int i, j, n;
   3312 	struct isl_pw_qpolynomial *res;
   3313 
   3314 	if (!pwqp1 || !pwqp2)
   3315 		goto error;
   3316 
   3317 	isl_assert(pwqp1->dim->ctx, isl_space_is_equal(pwqp1->dim, pwqp2->dim),
   3318 			goto error);
   3319 
   3320 	if (isl_pw_qpolynomial_is_zero(pwqp1)) {
   3321 		isl_pw_qpolynomial_free(pwqp2);
   3322 		return pwqp1;
   3323 	}
   3324 
   3325 	if (isl_pw_qpolynomial_is_zero(pwqp2)) {
   3326 		isl_pw_qpolynomial_free(pwqp1);
   3327 		return pwqp2;
   3328 	}
   3329 
   3330 	if (isl_pw_qpolynomial_is_one(pwqp1)) {
   3331 		isl_pw_qpolynomial_free(pwqp1);
   3332 		return pwqp2;
   3333 	}
   3334 
   3335 	if (isl_pw_qpolynomial_is_one(pwqp2)) {
   3336 		isl_pw_qpolynomial_free(pwqp2);
   3337 		return pwqp1;
   3338 	}
   3339 
   3340 	n = pwqp1->n * pwqp2->n;
   3341 	res = isl_pw_qpolynomial_alloc_size(isl_space_copy(pwqp1->dim), n);
   3342 
   3343 	for (i = 0; i < pwqp1->n; ++i) {
   3344 		for (j = 0; j < pwqp2->n; ++j) {
   3345 			struct isl_set *common;
   3346 			struct isl_qpolynomial *prod;
   3347 			common = isl_set_intersect(isl_set_copy(pwqp1->p[i].set),
   3348 						isl_set_copy(pwqp2->p[j].set));
   3349 			if (isl_set_plain_is_empty(common)) {
   3350 				isl_set_free(common);
   3351 				continue;
   3352 			}
   3353 
   3354 			prod = isl_qpolynomial_mul(
   3355 				isl_qpolynomial_copy(pwqp1->p[i].qp),
   3356 				isl_qpolynomial_copy(pwqp2->p[j].qp));
   3357 
   3358 			res = isl_pw_qpolynomial_add_piece(res, common, prod);
   3359 		}
   3360 	}
   3361 
   3362 	isl_pw_qpolynomial_free(pwqp1);
   3363 	isl_pw_qpolynomial_free(pwqp2);
   3364 
   3365 	return res;
   3366 error:
   3367 	isl_pw_qpolynomial_free(pwqp1);
   3368 	isl_pw_qpolynomial_free(pwqp2);
   3369 	return NULL;
   3370 }
   3371 
   3372 __isl_give isl_val *isl_poly_eval(__isl_take isl_poly *poly,
   3373 	__isl_take isl_vec *vec)
   3374 {
   3375 	int i;
   3376 	isl_bool is_cst;
   3377 	isl_poly_rec *rec;
   3378 	isl_val *res;
   3379 	isl_val *base;
   3380 
   3381 	is_cst = isl_poly_is_cst(poly);
   3382 	if (is_cst < 0)
   3383 		goto error;
   3384 	if (is_cst) {
   3385 		isl_vec_free(vec);
   3386 		res = isl_poly_get_constant_val(poly);
   3387 		isl_poly_free(poly);
   3388 		return res;
   3389 	}
   3390 
   3391 	rec = isl_poly_as_rec(poly);
   3392 	if (!rec || !vec)
   3393 		goto error;
   3394 
   3395 	isl_assert(poly->ctx, rec->n >= 1, goto error);
   3396 
   3397 	base = isl_val_rat_from_isl_int(poly->ctx,
   3398 					vec->el[1 + poly->var], vec->el[0]);
   3399 
   3400 	res = isl_poly_eval(isl_poly_copy(rec->p[rec->n - 1]),
   3401 				isl_vec_copy(vec));
   3402 
   3403 	for (i = rec->n - 2; i >= 0; --i) {
   3404 		res = isl_val_mul(res, isl_val_copy(base));
   3405 		res = isl_val_add(res, isl_poly_eval(isl_poly_copy(rec->p[i]),
   3406 							    isl_vec_copy(vec)));
   3407 	}
   3408 
   3409 	isl_val_free(base);
   3410 	isl_poly_free(poly);
   3411 	isl_vec_free(vec);
   3412 	return res;
   3413 error:
   3414 	isl_poly_free(poly);
   3415 	isl_vec_free(vec);
   3416 	return NULL;
   3417 }
   3418 
   3419 /* Evaluate "qp" in the void point "pnt".
   3420  * In particular, return the value NaN.
   3421  */
   3422 static __isl_give isl_val *eval_void(__isl_take isl_qpolynomial *qp,
   3423 	__isl_take isl_point *pnt)
   3424 {
   3425 	isl_ctx *ctx;
   3426 
   3427 	ctx = isl_point_get_ctx(pnt);
   3428 	isl_qpolynomial_free(qp);
   3429 	isl_point_free(pnt);
   3430 	return isl_val_nan(ctx);
   3431 }
   3432 
   3433 __isl_give isl_val *isl_qpolynomial_eval(__isl_take isl_qpolynomial *qp,
   3434 	__isl_take isl_point *pnt)
   3435 {
   3436 	isl_bool is_void;
   3437 	isl_vec *ext;
   3438 	isl_val *v;
   3439 
   3440 	if (!qp || !pnt)
   3441 		goto error;
   3442 	isl_assert(pnt->dim->ctx, isl_space_is_equal(pnt->dim, qp->dim), goto error);
   3443 	is_void = isl_point_is_void(pnt);
   3444 	if (is_void < 0)
   3445 		goto error;
   3446 	if (is_void)
   3447 		return eval_void(qp, pnt);
   3448 
   3449 	ext = isl_local_extend_point_vec(qp->div, isl_vec_copy(pnt->vec));
   3450 
   3451 	v = isl_poly_eval(isl_qpolynomial_get_poly(qp), ext);
   3452 
   3453 	isl_qpolynomial_free(qp);
   3454 	isl_point_free(pnt);
   3455 
   3456 	return v;
   3457 error:
   3458 	isl_qpolynomial_free(qp);
   3459 	isl_point_free(pnt);
   3460 	return NULL;
   3461 }
   3462 
   3463 int isl_poly_cmp(__isl_keep isl_poly_cst *cst1, __isl_keep isl_poly_cst *cst2)
   3464 {
   3465 	int cmp;
   3466 	isl_int t;
   3467 	isl_int_init(t);
   3468 	isl_int_mul(t, cst1->n, cst2->d);
   3469 	isl_int_submul(t, cst2->n, cst1->d);
   3470 	cmp = isl_int_sgn(t);
   3471 	isl_int_clear(t);
   3472 	return cmp;
   3473 }
   3474 
   3475 __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_insert_dims(
   3476 	__isl_take isl_qpolynomial *qp, enum isl_dim_type type,
   3477 	unsigned first, unsigned n)
   3478 {
   3479 	unsigned total;
   3480 	unsigned g_pos;
   3481 	int *exp;
   3482 	isl_space *space;
   3483 
   3484 	if (!qp)
   3485 		return NULL;
   3486 	if (type == isl_dim_out)
   3487 		isl_die(qp->div->ctx, isl_error_invalid,
   3488 			"cannot insert output/set dimensions",
   3489 			goto error);
   3490 	if (isl_qpolynomial_check_range(qp, type, first, 0) < 0)
   3491 		return isl_qpolynomial_free(qp);
   3492 	type = domain_type(type);
   3493 	if (n == 0 && !isl_space_is_named_or_nested(qp->dim, type))
   3494 		return qp;
   3495 
   3496 	qp = isl_qpolynomial_cow(qp);
   3497 	if (!qp)
   3498 		return NULL;
   3499 
   3500 	g_pos = pos(qp->dim, type) + first;
   3501 
   3502 	qp->div = isl_mat_insert_zero_cols(qp->div, 2 + g_pos, n);
   3503 	if (!qp->div)
   3504 		goto error;
   3505 
   3506 	total = qp->div->n_col - 2;
   3507 	if (total > g_pos) {
   3508 		int i;
   3509 		exp = isl_alloc_array(qp->div->ctx, int, total - g_pos);
   3510 		if (!exp)
   3511 			goto error;
   3512 		for (i = 0; i < total - g_pos; ++i)
   3513 			exp[i] = i + n;
   3514 		qp->poly = expand(qp->poly, exp, g_pos);
   3515 		free(exp);
   3516 		if (!qp->poly)
   3517 			goto error;
   3518 	}
   3519 
   3520 	space = isl_qpolynomial_take_domain_space(qp);
   3521 	space = isl_space_insert_dims(space, type, first, n);
   3522 	qp = isl_qpolynomial_restore_domain_space(qp, space);
   3523 
   3524 	return qp;
   3525 error:
   3526 	isl_qpolynomial_free(qp);
   3527 	return NULL;
   3528 }
   3529 
   3530 __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_add_dims(
   3531 	__isl_take isl_qpolynomial *qp, enum isl_dim_type type, unsigned n)
   3532 {
   3533 	isl_size pos;
   3534 
   3535 	pos = isl_qpolynomial_dim(qp, type);
   3536 	if (pos < 0)
   3537 		return isl_qpolynomial_free(qp);
   3538 
   3539 	return isl_qpolynomial_insert_dims(qp, type, pos, n);
   3540 }
   3541 
   3542 static int *reordering_move(isl_ctx *ctx,
   3543 	unsigned len, unsigned dst, unsigned src, unsigned n)
   3544 {
   3545 	int i;
   3546 	int *reordering;
   3547 
   3548 	reordering = isl_alloc_array(ctx, int, len);
   3549 	if (!reordering)
   3550 		return NULL;
   3551 
   3552 	if (dst <= src) {
   3553 		for (i = 0; i < dst; ++i)
   3554 			reordering[i] = i;
   3555 		for (i = 0; i < n; ++i)
   3556 			reordering[src + i] = dst + i;
   3557 		for (i = 0; i < src - dst; ++i)
   3558 			reordering[dst + i] = dst + n + i;
   3559 		for (i = 0; i < len - src - n; ++i)
   3560 			reordering[src + n + i] = src + n + i;
   3561 	} else {
   3562 		for (i = 0; i < src; ++i)
   3563 			reordering[i] = i;
   3564 		for (i = 0; i < n; ++i)
   3565 			reordering[src + i] = dst + i;
   3566 		for (i = 0; i < dst - src; ++i)
   3567 			reordering[src + n + i] = src + i;
   3568 		for (i = 0; i < len - dst - n; ++i)
   3569 			reordering[dst + n + i] = dst + n + i;
   3570 	}
   3571 
   3572 	return reordering;
   3573 }
   3574 
   3575 /* Move the "n" variables starting at "src_pos" of "qp" to "dst_pos".
   3576  * Only modify the polynomial expression and the local variables of "qp".
   3577  * The caller is responsible for modifying the space accordingly.
   3578  */
   3579 static __isl_give isl_qpolynomial *local_poly_move_dims(
   3580 	__isl_take isl_qpolynomial *qp,
   3581 	unsigned dst_pos, unsigned src_pos, unsigned n)
   3582 {
   3583 	isl_ctx *ctx;
   3584 	isl_size total;
   3585 	int *reordering;
   3586 	isl_local *local;
   3587 	isl_poly *poly;
   3588 
   3589 	local = isl_qpolynomial_take_local(qp);
   3590 	local = isl_local_move_vars(local, dst_pos, src_pos, n);
   3591 	qp = isl_qpolynomial_restore_local(qp, local);
   3592 	qp = sort_divs(qp);
   3593 
   3594 	total = isl_qpolynomial_domain_dim(qp, isl_dim_all);
   3595 	if (total < 0)
   3596 		return isl_qpolynomial_free(qp);
   3597 	ctx = isl_qpolynomial_get_ctx(qp);
   3598 	reordering = reordering_move(ctx, total, dst_pos, src_pos, n);
   3599 	if (!reordering)
   3600 		return isl_qpolynomial_free(qp);
   3601 
   3602 	poly = isl_qpolynomial_take_poly(qp);
   3603 	poly = reorder(poly, reordering);
   3604 	qp = isl_qpolynomial_restore_poly(qp, poly);
   3605 	free(reordering);
   3606 
   3607 	return qp;
   3608 }
   3609 
   3610 __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_move_dims(
   3611 	__isl_take isl_qpolynomial *qp,
   3612 	enum isl_dim_type dst_type, unsigned dst_pos,
   3613 	enum isl_dim_type src_type, unsigned src_pos, unsigned n)
   3614 {
   3615 	isl_ctx *ctx;
   3616 	unsigned g_dst_pos;
   3617 	unsigned g_src_pos;
   3618 	isl_size src_off, dst_off;
   3619 	isl_space *space;
   3620 
   3621 	if (!qp)
   3622 		return NULL;
   3623 
   3624 	ctx = isl_qpolynomial_get_ctx(qp);
   3625 	if (dst_type == isl_dim_out || src_type == isl_dim_out)
   3626 		isl_die(ctx, isl_error_invalid,
   3627 			"cannot move output/set dimension",
   3628 			return isl_qpolynomial_free(qp));
   3629 	if (src_type == isl_dim_div || dst_type == isl_dim_div)
   3630 		isl_die(ctx, isl_error_invalid, "cannot move local variables",
   3631 			return isl_qpolynomial_free(qp));
   3632 	if (isl_qpolynomial_check_range(qp, src_type, src_pos, n) < 0)
   3633 		return isl_qpolynomial_free(qp);
   3634 	if (dst_type == isl_dim_in)
   3635 		dst_type = isl_dim_set;
   3636 	if (src_type == isl_dim_in)
   3637 		src_type = isl_dim_set;
   3638 
   3639 	if (n == 0 &&
   3640 	    !isl_space_is_named_or_nested(qp->dim, src_type) &&
   3641 	    !isl_space_is_named_or_nested(qp->dim, dst_type))
   3642 		return qp;
   3643 
   3644 	src_off = isl_qpolynomial_domain_var_offset(qp, src_type);
   3645 	dst_off = isl_qpolynomial_domain_var_offset(qp, dst_type);
   3646 	if (src_off < 0 || dst_off < 0)
   3647 		return isl_qpolynomial_free(qp);
   3648 
   3649 	g_dst_pos = dst_off + dst_pos;
   3650 	g_src_pos = src_off + src_pos;
   3651 	if (dst_type > src_type)
   3652 		g_dst_pos -= n;
   3653 
   3654 	qp = local_poly_move_dims(qp, g_dst_pos, g_src_pos, n);
   3655 
   3656 	space = isl_qpolynomial_take_domain_space(qp);
   3657 	space = isl_space_move_dims(space, dst_type, dst_pos,
   3658 					src_type, src_pos, n);
   3659 	qp = isl_qpolynomial_restore_domain_space(qp, space);
   3660 
   3661 	return qp;
   3662 }
   3663 
   3664 /* Given a quasi-polynomial on a domain (A -> B),
   3665  * interchange A and B in the wrapped domain
   3666  * to obtain a quasi-polynomial on the domain (B -> A).
   3667  */
   3668 __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_domain_reverse(
   3669 	__isl_take isl_qpolynomial *qp)
   3670 {
   3671 	isl_space *space;
   3672 	isl_size n_in, n_out, offset;
   3673 
   3674 	space = isl_qpolynomial_peek_domain_space(qp);
   3675 	offset = isl_space_offset(space, isl_dim_set);
   3676 	n_in = isl_space_wrapped_dim(space, isl_dim_set, isl_dim_in);
   3677 	n_out = isl_space_wrapped_dim(space, isl_dim_set, isl_dim_out);
   3678 	if (offset < 0 || n_in < 0 || n_out < 0)
   3679 		return isl_qpolynomial_free(qp);
   3680 
   3681 	qp = local_poly_move_dims(qp, offset, offset + n_in, n_out);
   3682 
   3683 	space = isl_qpolynomial_take_domain_space(qp);
   3684 	space = isl_space_wrapped_reverse(space);
   3685 	qp = isl_qpolynomial_restore_domain_space(qp, space);
   3686 
   3687 	return qp;
   3688 }
   3689 
   3690 __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_from_affine(
   3691 	__isl_take isl_space *space, isl_int *f, isl_int denom)
   3692 {
   3693 	isl_size d;
   3694 	isl_poly *poly;
   3695 
   3696 	space = isl_space_domain(space);
   3697 	if (!space)
   3698 		return NULL;
   3699 
   3700 	d = isl_space_dim(space, isl_dim_all);
   3701 	poly = d < 0 ? NULL : isl_poly_from_affine(space->ctx, f, denom, 1 + d);
   3702 
   3703 	return isl_qpolynomial_alloc(space, 0, poly);
   3704 }
   3705 
   3706 __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_from_aff(__isl_take isl_aff *aff)
   3707 {
   3708 	isl_ctx *ctx;
   3709 	isl_poly *poly;
   3710 	isl_qpolynomial *qp;
   3711 
   3712 	if (!aff)
   3713 		return NULL;
   3714 
   3715 	ctx = isl_aff_get_ctx(aff);
   3716 	poly = isl_poly_from_affine(ctx, aff->v->el + 1, aff->v->el[0],
   3717 				    aff->v->size - 1);
   3718 
   3719 	qp = isl_qpolynomial_alloc(isl_aff_get_domain_space(aff),
   3720 				    aff->ls->div->n_row, poly);
   3721 	if (!qp)
   3722 		goto error;
   3723 
   3724 	isl_mat_free(qp->div);
   3725 	qp->div = isl_mat_copy(aff->ls->div);
   3726 	qp->div = isl_mat_cow(qp->div);
   3727 	if (!qp->div)
   3728 		goto error;
   3729 
   3730 	isl_aff_free(aff);
   3731 	qp = reduce_divs(qp);
   3732 	qp = remove_redundant_divs(qp);
   3733 	return qp;
   3734 error:
   3735 	isl_aff_free(aff);
   3736 	return isl_qpolynomial_free(qp);
   3737 }
   3738 
   3739 __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_from_pw_aff(
   3740 	__isl_take isl_pw_aff *pwaff)
   3741 {
   3742 	int i;
   3743 	isl_pw_qpolynomial *pwqp;
   3744 
   3745 	if (!pwaff)
   3746 		return NULL;
   3747 
   3748 	pwqp = isl_pw_qpolynomial_alloc_size(isl_pw_aff_get_space(pwaff),
   3749 						pwaff->n);
   3750 
   3751 	for (i = 0; i < pwaff->n; ++i) {
   3752 		isl_set *dom;
   3753 		isl_qpolynomial *qp;
   3754 
   3755 		dom = isl_set_copy(pwaff->p[i].set);
   3756 		qp = isl_qpolynomial_from_aff(isl_aff_copy(pwaff->p[i].aff));
   3757 		pwqp = isl_pw_qpolynomial_add_piece(pwqp,  dom, qp);
   3758 	}
   3759 
   3760 	isl_pw_aff_free(pwaff);
   3761 	return pwqp;
   3762 }
   3763 
   3764 __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_from_constraint(
   3765 	__isl_take isl_constraint *c, enum isl_dim_type type, unsigned pos)
   3766 {
   3767 	isl_aff *aff;
   3768 
   3769 	aff = isl_constraint_get_bound(c, type, pos);
   3770 	isl_constraint_free(c);
   3771 	return isl_qpolynomial_from_aff(aff);
   3772 }
   3773 
   3774 /* For each 0 <= i < "n", replace variable "first" + i of type "type"
   3775  * in "qp" by subs[i].
   3776  */
   3777 __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_substitute(
   3778 	__isl_take isl_qpolynomial *qp,
   3779 	enum isl_dim_type type, unsigned first, unsigned n,
   3780 	__isl_keep isl_qpolynomial **subs)
   3781 {
   3782 	int i;
   3783 	isl_poly *poly;
   3784 	isl_poly **polys;
   3785 
   3786 	if (n == 0)
   3787 		return qp;
   3788 
   3789 	if (!qp)
   3790 		return NULL;
   3791 
   3792 	if (type == isl_dim_out)
   3793 		isl_die(qp->dim->ctx, isl_error_invalid,
   3794 			"cannot substitute output/set dimension",
   3795 			goto error);
   3796 	if (isl_qpolynomial_check_range(qp, type, first, n) < 0)
   3797 		return isl_qpolynomial_free(qp);
   3798 	type = domain_type(type);
   3799 
   3800 	for (i = 0; i < n; ++i)
   3801 		if (!subs[i])
   3802 			goto error;
   3803 
   3804 	for (i = 0; i < n; ++i)
   3805 		if (isl_qpolynomial_check_equal_space(qp, subs[i]) < 0)
   3806 			goto error;
   3807 
   3808 	isl_assert(qp->dim->ctx, qp->div->n_row == 0, goto error);
   3809 	for (i = 0; i < n; ++i)
   3810 		isl_assert(qp->dim->ctx, subs[i]->div->n_row == 0, goto error);
   3811 
   3812 	first += pos(qp->dim, type);
   3813 
   3814 	polys = isl_alloc_array(qp->dim->ctx, struct isl_poly *, n);
   3815 	if (!polys)
   3816 		goto error;
   3817 	for (i = 0; i < n; ++i)
   3818 		polys[i] = subs[i]->poly;
   3819 
   3820 	poly = isl_qpolynomial_take_poly(qp);
   3821 	poly = isl_poly_subs(poly, first, n, polys);
   3822 	qp = isl_qpolynomial_restore_poly(qp, poly);
   3823 
   3824 	free(polys);
   3825 
   3826 	return qp;
   3827 error:
   3828 	isl_qpolynomial_free(qp);
   3829 	return NULL;
   3830 }
   3831 
   3832 /* Extend "bset" with extra set dimensions for each integer division
   3833  * in "qp" and then call "fn" with the extended bset and the polynomial
   3834  * that results from replacing each of the integer divisions by the
   3835  * corresponding extra set dimension.
   3836  */
   3837 isl_stat isl_qpolynomial_as_polynomial_on_domain(__isl_keep isl_qpolynomial *qp,
   3838 	__isl_keep isl_basic_set *bset,
   3839 	isl_stat (*fn)(__isl_take isl_basic_set *bset,
   3840 		  __isl_take isl_qpolynomial *poly, void *user), void *user)
   3841 {
   3842 	isl_space *space;
   3843 	isl_local_space *ls;
   3844 	isl_poly *poly;
   3845 	isl_qpolynomial *polynomial;
   3846 
   3847 	if (!qp || !bset)
   3848 		return isl_stat_error;
   3849 	if (qp->div->n_row == 0)
   3850 		return fn(isl_basic_set_copy(bset), isl_qpolynomial_copy(qp),
   3851 			  user);
   3852 
   3853 	space = isl_space_copy(qp->dim);
   3854 	space = isl_space_add_dims(space, isl_dim_set, qp->div->n_row);
   3855 	poly = isl_qpolynomial_get_poly(qp);
   3856 	polynomial = isl_qpolynomial_alloc(space, 0, poly);
   3857 	bset = isl_basic_set_copy(bset);
   3858 	ls = isl_qpolynomial_get_domain_local_space(qp);
   3859 	bset = isl_local_space_lift_basic_set(ls, bset);
   3860 
   3861 	return fn(bset, polynomial, user);
   3862 }
   3863 
   3864 /* Return total degree in variables first (inclusive) up to last (exclusive).
   3865  */
   3866 int isl_poly_degree(__isl_keep isl_poly *poly, int first, int last)
   3867 {
   3868 	int deg = -1;
   3869 	int i;
   3870 	isl_bool is_zero, is_cst;
   3871 	isl_poly_rec *rec;
   3872 
   3873 	is_zero = isl_poly_is_zero(poly);
   3874 	if (is_zero < 0)
   3875 		return -2;
   3876 	if (is_zero)
   3877 		return -1;
   3878 	is_cst = isl_poly_is_cst(poly);
   3879 	if (is_cst < 0)
   3880 		return -2;
   3881 	if (is_cst || poly->var < first)
   3882 		return 0;
   3883 
   3884 	rec = isl_poly_as_rec(poly);
   3885 	if (!rec)
   3886 		return -2;
   3887 
   3888 	for (i = 0; i < rec->n; ++i) {
   3889 		int d;
   3890 
   3891 		is_zero = isl_poly_is_zero(rec->p[i]);
   3892 		if (is_zero < 0)
   3893 			return -2;
   3894 		if (is_zero)
   3895 			continue;
   3896 		d = isl_poly_degree(rec->p[i], first, last);
   3897 		if (poly->var < last)
   3898 			d += i;
   3899 		if (d > deg)
   3900 			deg = d;
   3901 	}
   3902 
   3903 	return deg;
   3904 }
   3905 
   3906 /* Return total degree in set variables.
   3907  */
   3908 int isl_qpolynomial_degree(__isl_keep isl_qpolynomial *poly)
   3909 {
   3910 	isl_size ovar;
   3911 	isl_size nvar;
   3912 
   3913 	if (!poly)
   3914 		return -2;
   3915 
   3916 	ovar = isl_space_offset(poly->dim, isl_dim_set);
   3917 	nvar = isl_space_dim(poly->dim, isl_dim_set);
   3918 	if (ovar < 0 || nvar < 0)
   3919 		return -2;
   3920 	return isl_poly_degree(poly->poly, ovar, ovar + nvar);
   3921 }
   3922 
   3923 __isl_give isl_poly *isl_poly_coeff(__isl_keep isl_poly *poly,
   3924 	unsigned pos, int deg)
   3925 {
   3926 	int i;
   3927 	isl_bool is_cst;
   3928 	isl_poly_rec *rec;
   3929 
   3930 	is_cst = isl_poly_is_cst(poly);
   3931 	if (is_cst < 0)
   3932 		return NULL;
   3933 	if (is_cst || poly->var < pos) {
   3934 		if (deg == 0)
   3935 			return isl_poly_copy(poly);
   3936 		else
   3937 			return isl_poly_zero(poly->ctx);
   3938 	}
   3939 
   3940 	rec = isl_poly_as_rec(poly);
   3941 	if (!rec)
   3942 		return NULL;
   3943 
   3944 	if (poly->var == pos) {
   3945 		if (deg < rec->n)
   3946 			return isl_poly_copy(rec->p[deg]);
   3947 		else
   3948 			return isl_poly_zero(poly->ctx);
   3949 	}
   3950 
   3951 	poly = isl_poly_copy(poly);
   3952 	poly = isl_poly_cow(poly);
   3953 	rec = isl_poly_as_rec(poly);
   3954 	if (!rec)
   3955 		goto error;
   3956 
   3957 	for (i = 0; i < rec->n; ++i) {
   3958 		isl_poly *t;
   3959 		t = isl_poly_coeff(rec->p[i], pos, deg);
   3960 		if (!t)
   3961 			goto error;
   3962 		isl_poly_free(rec->p[i]);
   3963 		rec->p[i] = t;
   3964 	}
   3965 
   3966 	return poly;
   3967 error:
   3968 	isl_poly_free(poly);
   3969 	return NULL;
   3970 }
   3971 
   3972 /* Return coefficient of power "deg" of variable "t_pos" of type "type".
   3973  */
   3974 __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_coeff(
   3975 	__isl_keep isl_qpolynomial *qp,
   3976 	enum isl_dim_type type, unsigned t_pos, int deg)
   3977 {
   3978 	unsigned g_pos;
   3979 	isl_poly *poly;
   3980 	isl_qpolynomial *c;
   3981 
   3982 	if (!qp)
   3983 		return NULL;
   3984 
   3985 	if (type == isl_dim_out)
   3986 		isl_die(qp->div->ctx, isl_error_invalid,
   3987 			"output/set dimension does not have a coefficient",
   3988 			return NULL);
   3989 	if (isl_qpolynomial_check_range(qp, type, t_pos, 1) < 0)
   3990 		return NULL;
   3991 	type = domain_type(type);
   3992 
   3993 	g_pos = pos(qp->dim, type) + t_pos;
   3994 	poly = isl_poly_coeff(qp->poly, g_pos, deg);
   3995 
   3996 	c = isl_qpolynomial_alloc(isl_space_copy(qp->dim),
   3997 				qp->div->n_row, poly);
   3998 	if (!c)
   3999 		return NULL;
   4000 	isl_mat_free(c->div);
   4001 	c->div = isl_qpolynomial_get_local(qp);
   4002 	if (!c->div)
   4003 		goto error;
   4004 	return c;
   4005 error:
   4006 	isl_qpolynomial_free(c);
   4007 	return NULL;
   4008 }
   4009 
   4010 /* Homogenize the polynomial in the variables first (inclusive) up to
   4011  * last (exclusive) by inserting powers of variable first.
   4012  * Variable first is assumed not to appear in the input.
   4013  */
   4014 __isl_give isl_poly *isl_poly_homogenize(__isl_take isl_poly *poly, int deg,
   4015 	int target, int first, int last)
   4016 {
   4017 	int i;
   4018 	isl_bool is_zero, is_cst;
   4019 	isl_poly_rec *rec;
   4020 
   4021 	is_zero = isl_poly_is_zero(poly);
   4022 	if (is_zero < 0)
   4023 		return isl_poly_free(poly);
   4024 	if (is_zero)
   4025 		return poly;
   4026 	if (deg == target)
   4027 		return poly;
   4028 	is_cst = isl_poly_is_cst(poly);
   4029 	if (is_cst < 0)
   4030 		return isl_poly_free(poly);
   4031 	if (is_cst || poly->var < first) {
   4032 		isl_poly *hom;
   4033 
   4034 		hom = isl_poly_var_pow(poly->ctx, first, target - deg);
   4035 		if (!hom)
   4036 			goto error;
   4037 		rec = isl_poly_as_rec(hom);
   4038 		rec->p[target - deg] = isl_poly_mul(rec->p[target - deg], poly);
   4039 
   4040 		return hom;
   4041 	}
   4042 
   4043 	poly = isl_poly_cow(poly);
   4044 	rec = isl_poly_as_rec(poly);
   4045 	if (!rec)
   4046 		goto error;
   4047 
   4048 	for (i = 0; i < rec->n; ++i) {
   4049 		is_zero = isl_poly_is_zero(rec->p[i]);
   4050 		if (is_zero < 0)
   4051 			return isl_poly_free(poly);
   4052 		if (is_zero)
   4053 			continue;
   4054 		rec->p[i] = isl_poly_homogenize(rec->p[i],
   4055 				poly->var < last ? deg + i : i, target,
   4056 				first, last);
   4057 		if (!rec->p[i])
   4058 			goto error;
   4059 	}
   4060 
   4061 	return poly;
   4062 error:
   4063 	isl_poly_free(poly);
   4064 	return NULL;
   4065 }
   4066 
   4067 /* Homogenize the polynomial in the set variables by introducing
   4068  * powers of an extra set variable at position 0.
   4069  */
   4070 __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_homogenize(
   4071 	__isl_take isl_qpolynomial *poly)
   4072 {
   4073 	isl_size ovar;
   4074 	isl_size nvar;
   4075 	int deg = isl_qpolynomial_degree(poly);
   4076 
   4077 	if (deg < -1)
   4078 		goto error;
   4079 
   4080 	poly = isl_qpolynomial_insert_dims(poly, isl_dim_in, 0, 1);
   4081 	poly = isl_qpolynomial_cow(poly);
   4082 	if (!poly)
   4083 		goto error;
   4084 
   4085 	ovar = isl_space_offset(poly->dim, isl_dim_set);
   4086 	nvar = isl_space_dim(poly->dim, isl_dim_set);
   4087 	if (ovar < 0 || nvar < 0)
   4088 		return isl_qpolynomial_free(poly);
   4089 	poly->poly = isl_poly_homogenize(poly->poly, 0, deg, ovar, ovar + nvar);
   4090 	if (!poly->poly)
   4091 		goto error;
   4092 
   4093 	return poly;
   4094 error:
   4095 	isl_qpolynomial_free(poly);
   4096 	return NULL;
   4097 }
   4098 
   4099 __isl_give isl_term *isl_term_alloc(__isl_take isl_space *space,
   4100 	__isl_take isl_mat *div)
   4101 {
   4102 	isl_term *term;
   4103 	isl_size d;
   4104 	int n;
   4105 
   4106 	d = isl_space_dim(space, isl_dim_all);
   4107 	if (d < 0 || !div)
   4108 		goto error;
   4109 
   4110 	n = d + div->n_row;
   4111 
   4112 	term = isl_calloc(space->ctx, struct isl_term,
   4113 			sizeof(struct isl_term) + (n - 1) * sizeof(int));
   4114 	if (!term)
   4115 		goto error;
   4116 
   4117 	term->ref = 1;
   4118 	term->dim = space;
   4119 	term->div = div;
   4120 	isl_int_init(term->n);
   4121 	isl_int_init(term->d);
   4122 
   4123 	return term;
   4124 error:
   4125 	isl_space_free(space);
   4126 	isl_mat_free(div);
   4127 	return NULL;
   4128 }
   4129 
   4130 __isl_give isl_term *isl_term_copy(__isl_keep isl_term *term)
   4131 {
   4132 	if (!term)
   4133 		return NULL;
   4134 
   4135 	term->ref++;
   4136 	return term;
   4137 }
   4138 
   4139 __isl_give isl_term *isl_term_dup(__isl_keep isl_term *term)
   4140 {
   4141 	int i;
   4142 	isl_term *dup;
   4143 	isl_size total;
   4144 
   4145 	total = isl_term_dim(term, isl_dim_all);
   4146 	if (total < 0)
   4147 		return NULL;
   4148 
   4149 	dup = isl_term_alloc(isl_space_copy(term->dim), isl_mat_copy(term->div));
   4150 	if (!dup)
   4151 		return NULL;
   4152 
   4153 	isl_int_set(dup->n, term->n);
   4154 	isl_int_set(dup->d, term->d);
   4155 
   4156 	for (i = 0; i < total; ++i)
   4157 		dup->pow[i] = term->pow[i];
   4158 
   4159 	return dup;
   4160 }
   4161 
   4162 __isl_give isl_term *isl_term_cow(__isl_take isl_term *term)
   4163 {
   4164 	if (!term)
   4165 		return NULL;
   4166 
   4167 	if (term->ref == 1)
   4168 		return term;
   4169 	term->ref--;
   4170 	return isl_term_dup(term);
   4171 }
   4172 
   4173 __isl_null isl_term *isl_term_free(__isl_take isl_term *term)
   4174 {
   4175 	if (!term)
   4176 		return NULL;
   4177 
   4178 	if (--term->ref > 0)
   4179 		return NULL;
   4180 
   4181 	isl_space_free(term->dim);
   4182 	isl_mat_free(term->div);
   4183 	isl_int_clear(term->n);
   4184 	isl_int_clear(term->d);
   4185 	free(term);
   4186 
   4187 	return NULL;
   4188 }
   4189 
   4190 isl_size isl_term_dim(__isl_keep isl_term *term, enum isl_dim_type type)
   4191 {
   4192 	isl_size dim;
   4193 
   4194 	if (!term)
   4195 		return isl_size_error;
   4196 
   4197 	switch (type) {
   4198 	case isl_dim_param:
   4199 	case isl_dim_in:
   4200 	case isl_dim_out:	return isl_space_dim(term->dim, type);
   4201 	case isl_dim_div:	return term->div->n_row;
   4202 	case isl_dim_all:	dim = isl_space_dim(term->dim, isl_dim_all);
   4203 				if (dim < 0)
   4204 					return isl_size_error;
   4205 				return dim + term->div->n_row;
   4206 	default:		return isl_size_error;
   4207 	}
   4208 }
   4209 
   4210 /* Return the space of "term".
   4211  */
   4212 static __isl_keep isl_space *isl_term_peek_space(__isl_keep isl_term *term)
   4213 {
   4214 	return term ? term->dim : NULL;
   4215 }
   4216 
   4217 /* Return the offset of the first variable of type "type" within
   4218  * the variables of "term".
   4219  */
   4220 static isl_size isl_term_offset(__isl_keep isl_term *term,
   4221 	enum isl_dim_type type)
   4222 {
   4223 	isl_space *space;
   4224 
   4225 	space = isl_term_peek_space(term);
   4226 	if (!space)
   4227 		return isl_size_error;
   4228 
   4229 	switch (type) {
   4230 	case isl_dim_param:
   4231 	case isl_dim_set:	return isl_space_offset(space, type);
   4232 	case isl_dim_div:	return isl_space_dim(space, isl_dim_all);
   4233 	default:
   4234 		isl_die(isl_term_get_ctx(term), isl_error_invalid,
   4235 			"invalid dimension type", return isl_size_error);
   4236 	}
   4237 }
   4238 
   4239 isl_ctx *isl_term_get_ctx(__isl_keep isl_term *term)
   4240 {
   4241 	return term ? term->dim->ctx : NULL;
   4242 }
   4243 
   4244 void isl_term_get_num(__isl_keep isl_term *term, isl_int *n)
   4245 {
   4246 	if (!term)
   4247 		return;
   4248 	isl_int_set(*n, term->n);
   4249 }
   4250 
   4251 /* Return the coefficient of the term "term".
   4252  */
   4253 __isl_give isl_val *isl_term_get_coefficient_val(__isl_keep isl_term *term)
   4254 {
   4255 	if (!term)
   4256 		return NULL;
   4257 
   4258 	return isl_val_rat_from_isl_int(isl_term_get_ctx(term),
   4259 					term->n, term->d);
   4260 }
   4261 
   4262 #undef TYPE
   4263 #define TYPE	isl_term
   4264 static
   4265 #include "check_type_range_templ.c"
   4266 
   4267 isl_size isl_term_get_exp(__isl_keep isl_term *term,
   4268 	enum isl_dim_type type, unsigned pos)
   4269 {
   4270 	isl_size offset;
   4271 
   4272 	if (isl_term_check_range(term, type, pos, 1) < 0)
   4273 		return isl_size_error;
   4274 	offset = isl_term_offset(term, type);
   4275 	if (offset < 0)
   4276 		return isl_size_error;
   4277 
   4278 	return term->pow[offset + pos];
   4279 }
   4280 
   4281 __isl_give isl_aff *isl_term_get_div(__isl_keep isl_term *term, unsigned pos)
   4282 {
   4283 	isl_local_space *ls;
   4284 	isl_aff *aff;
   4285 
   4286 	if (isl_term_check_range(term, isl_dim_div, pos, 1) < 0)
   4287 		return NULL;
   4288 
   4289 	ls = isl_local_space_alloc_div(isl_space_copy(term->dim),
   4290 					isl_mat_copy(term->div));
   4291 	aff = isl_aff_alloc(ls);
   4292 	if (!aff)
   4293 		return NULL;
   4294 
   4295 	isl_seq_cpy(aff->v->el, term->div->row[pos], aff->v->size);
   4296 
   4297 	aff = isl_aff_normalize(aff);
   4298 
   4299 	return aff;
   4300 }
   4301 
   4302 __isl_give isl_term *isl_poly_foreach_term(__isl_keep isl_poly *poly,
   4303 	isl_stat (*fn)(__isl_take isl_term *term, void *user),
   4304 	__isl_take isl_term *term, void *user)
   4305 {
   4306 	int i;
   4307 	isl_bool is_zero, is_bad, is_cst;
   4308 	isl_poly_rec *rec;
   4309 
   4310 	is_zero = isl_poly_is_zero(poly);
   4311 	if (is_zero < 0 || !term)
   4312 		goto error;
   4313 
   4314 	if (is_zero)
   4315 		return term;
   4316 
   4317 	is_cst = isl_poly_is_cst(poly);
   4318 	is_bad = isl_poly_is_nan(poly);
   4319 	if (is_bad >= 0 && !is_bad)
   4320 		is_bad = isl_poly_is_infty(poly);
   4321 	if (is_bad >= 0 && !is_bad)
   4322 		is_bad = isl_poly_is_neginfty(poly);
   4323 	if (is_cst < 0 || is_bad < 0)
   4324 		return isl_term_free(term);
   4325 	if (is_bad)
   4326 		isl_die(isl_term_get_ctx(term), isl_error_invalid,
   4327 			"cannot handle NaN/infty polynomial",
   4328 			return isl_term_free(term));
   4329 
   4330 	if (is_cst) {
   4331 		isl_poly_cst *cst;
   4332 		cst = isl_poly_as_cst(poly);
   4333 		if (!cst)
   4334 			goto error;
   4335 		term = isl_term_cow(term);
   4336 		if (!term)
   4337 			goto error;
   4338 		isl_int_set(term->n, cst->n);
   4339 		isl_int_set(term->d, cst->d);
   4340 		if (fn(isl_term_copy(term), user) < 0)
   4341 			goto error;
   4342 		return term;
   4343 	}
   4344 
   4345 	rec = isl_poly_as_rec(poly);
   4346 	if (!rec)
   4347 		goto error;
   4348 
   4349 	for (i = 0; i < rec->n; ++i) {
   4350 		term = isl_term_cow(term);
   4351 		if (!term)
   4352 			goto error;
   4353 		term->pow[poly->var] = i;
   4354 		term = isl_poly_foreach_term(rec->p[i], fn, term, user);
   4355 		if (!term)
   4356 			goto error;
   4357 	}
   4358 	term = isl_term_cow(term);
   4359 	if (!term)
   4360 		return NULL;
   4361 	term->pow[poly->var] = 0;
   4362 
   4363 	return term;
   4364 error:
   4365 	isl_term_free(term);
   4366 	return NULL;
   4367 }
   4368 
   4369 isl_stat isl_qpolynomial_foreach_term(__isl_keep isl_qpolynomial *qp,
   4370 	isl_stat (*fn)(__isl_take isl_term *term, void *user), void *user)
   4371 {
   4372 	isl_local *local;
   4373 	isl_term *term;
   4374 
   4375 	if (!qp)
   4376 		return isl_stat_error;
   4377 
   4378 	local = isl_qpolynomial_get_local(qp);
   4379 	term = isl_term_alloc(isl_space_copy(qp->dim), local);
   4380 	if (!term)
   4381 		return isl_stat_error;
   4382 
   4383 	term = isl_poly_foreach_term(qp->poly, fn, term, user);
   4384 
   4385 	isl_term_free(term);
   4386 
   4387 	return term ? isl_stat_ok : isl_stat_error;
   4388 }
   4389 
   4390 __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_from_term(__isl_take isl_term *term)
   4391 {
   4392 	isl_poly *poly;
   4393 	isl_qpolynomial *qp;
   4394 	int i;
   4395 	isl_size n;
   4396 
   4397 	n = isl_term_dim(term, isl_dim_all);
   4398 	if (n < 0)
   4399 		term = isl_term_free(term);
   4400 	if (!term)
   4401 		return NULL;
   4402 
   4403 	poly = isl_poly_rat_cst(term->dim->ctx, term->n, term->d);
   4404 	for (i = 0; i < n; ++i) {
   4405 		if (!term->pow[i])
   4406 			continue;
   4407 		poly = isl_poly_mul(poly,
   4408 			    isl_poly_var_pow(term->dim->ctx, i, term->pow[i]));
   4409 	}
   4410 
   4411 	qp = isl_qpolynomial_alloc(isl_space_copy(term->dim),
   4412 				    term->div->n_row, poly);
   4413 	if (!qp)
   4414 		goto error;
   4415 	isl_mat_free(qp->div);
   4416 	qp->div = isl_mat_copy(term->div);
   4417 	if (!qp->div)
   4418 		goto error;
   4419 
   4420 	isl_term_free(term);
   4421 	return qp;
   4422 error:
   4423 	isl_qpolynomial_free(qp);
   4424 	isl_term_free(term);
   4425 	return NULL;
   4426 }
   4427 
   4428 __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_lift(__isl_take isl_qpolynomial *qp,
   4429 	__isl_take isl_space *space)
   4430 {
   4431 	int i;
   4432 	int extra;
   4433 	isl_size total, d_set, d_qp;
   4434 
   4435 	if (!qp || !space)
   4436 		goto error;
   4437 
   4438 	if (isl_space_is_equal(qp->dim, space)) {
   4439 		isl_space_free(space);
   4440 		return qp;
   4441 	}
   4442 
   4443 	qp = isl_qpolynomial_cow(qp);
   4444 	if (!qp)
   4445 		goto error;
   4446 
   4447 	d_set = isl_space_dim(space, isl_dim_set);
   4448 	d_qp = isl_qpolynomial_domain_dim(qp, isl_dim_set);
   4449 	extra = d_set - d_qp;
   4450 	total = isl_space_dim(qp->dim, isl_dim_all);
   4451 	if (d_set < 0 || d_qp < 0 || total < 0)
   4452 		goto error;
   4453 	if (qp->div->n_row) {
   4454 		int *exp;
   4455 
   4456 		exp = isl_alloc_array(qp->div->ctx, int, qp->div->n_row);
   4457 		if (!exp)
   4458 			goto error;
   4459 		for (i = 0; i < qp->div->n_row; ++i)
   4460 			exp[i] = extra + i;
   4461 		qp->poly = expand(qp->poly, exp, total);
   4462 		free(exp);
   4463 		if (!qp->poly)
   4464 			goto error;
   4465 	}
   4466 	qp->div = isl_mat_insert_cols(qp->div, 2 + total, extra);
   4467 	if (!qp->div)
   4468 		goto error;
   4469 	for (i = 0; i < qp->div->n_row; ++i)
   4470 		isl_seq_clr(qp->div->row[i] + 2 + total, extra);
   4471 
   4472 	isl_space_free(isl_qpolynomial_take_domain_space(qp));
   4473 	qp = isl_qpolynomial_restore_domain_space(qp, space);
   4474 
   4475 	return qp;
   4476 error:
   4477 	isl_space_free(space);
   4478 	isl_qpolynomial_free(qp);
   4479 	return NULL;
   4480 }
   4481 
   4482 /* For each parameter or variable that does not appear in qp,
   4483  * first eliminate the variable from all constraints and then set it to zero.
   4484  */
   4485 static __isl_give isl_set *fix_inactive(__isl_take isl_set *set,
   4486 	__isl_keep isl_qpolynomial *qp)
   4487 {
   4488 	int *active = NULL;
   4489 	int i;
   4490 	isl_size d;
   4491 	isl_size nparam;
   4492 	isl_size nvar;
   4493 
   4494 	d = isl_set_dim(set, isl_dim_all);
   4495 	if (d < 0 || !qp)
   4496 		goto error;
   4497 
   4498 	active = isl_calloc_array(set->ctx, int, d);
   4499 	if (set_active(qp, active) < 0)
   4500 		goto error;
   4501 
   4502 	for (i = 0; i < d; ++i)
   4503 		if (!active[i])
   4504 			break;
   4505 
   4506 	if (i == d) {
   4507 		free(active);
   4508 		return set;
   4509 	}
   4510 
   4511 	nparam = isl_set_dim(set, isl_dim_param);
   4512 	nvar = isl_set_dim(set, isl_dim_set);
   4513 	if (nparam < 0 || nvar < 0)
   4514 		goto error;
   4515 	for (i = 0; i < nparam; ++i) {
   4516 		if (active[i])
   4517 			continue;
   4518 		set = isl_set_eliminate(set, isl_dim_param, i, 1);
   4519 		set = isl_set_fix_si(set, isl_dim_param, i, 0);
   4520 	}
   4521 	for (i = 0; i < nvar; ++i) {
   4522 		if (active[nparam + i])
   4523 			continue;
   4524 		set = isl_set_eliminate(set, isl_dim_set, i, 1);
   4525 		set = isl_set_fix_si(set, isl_dim_set, i, 0);
   4526 	}
   4527 
   4528 	free(active);
   4529 
   4530 	return set;
   4531 error:
   4532 	free(active);
   4533 	isl_set_free(set);
   4534 	return NULL;
   4535 }
   4536 
   4537 struct isl_opt_data {
   4538 	isl_qpolynomial *qp;
   4539 	int first;
   4540 	isl_val *opt;
   4541 	int max;
   4542 };
   4543 
   4544 static isl_stat opt_fn(__isl_take isl_point *pnt, void *user)
   4545 {
   4546 	struct isl_opt_data *data = (struct isl_opt_data *)user;
   4547 	isl_val *val;
   4548 
   4549 	val = isl_qpolynomial_eval(isl_qpolynomial_copy(data->qp), pnt);
   4550 	if (data->first) {
   4551 		data->first = 0;
   4552 		data->opt = val;
   4553 	} else if (data->max) {
   4554 		data->opt = isl_val_max(data->opt, val);
   4555 	} else {
   4556 		data->opt = isl_val_min(data->opt, val);
   4557 	}
   4558 
   4559 	return isl_stat_ok;
   4560 }
   4561 
   4562 __isl_give isl_val *isl_qpolynomial_opt_on_domain(
   4563 	__isl_take isl_qpolynomial *qp, __isl_take isl_set *set, int max)
   4564 {
   4565 	struct isl_opt_data data = { NULL, 1, NULL, max };
   4566 	isl_bool is_cst;
   4567 
   4568 	if (!set || !qp)
   4569 		goto error;
   4570 
   4571 	is_cst = isl_poly_is_cst(qp->poly);
   4572 	if (is_cst < 0)
   4573 		goto error;
   4574 	if (is_cst) {
   4575 		isl_set_free(set);
   4576 		data.opt = isl_qpolynomial_get_constant_val(qp);
   4577 		isl_qpolynomial_free(qp);
   4578 		return data.opt;
   4579 	}
   4580 
   4581 	set = fix_inactive(set, qp);
   4582 
   4583 	data.qp = qp;
   4584 	if (isl_set_foreach_point(set, opt_fn, &data) < 0)
   4585 		goto error;
   4586 
   4587 	if (data.first)
   4588 		data.opt = isl_val_zero(isl_set_get_ctx(set));
   4589 
   4590 	isl_set_free(set);
   4591 	isl_qpolynomial_free(qp);
   4592 	return data.opt;
   4593 error:
   4594 	isl_set_free(set);
   4595 	isl_qpolynomial_free(qp);
   4596 	isl_val_free(data.opt);
   4597 	return NULL;
   4598 }
   4599 
   4600 __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_morph_domain(
   4601 	__isl_take isl_qpolynomial *qp, __isl_take isl_morph *morph)
   4602 {
   4603 	int i;
   4604 	int n_sub;
   4605 	isl_ctx *ctx;
   4606 	isl_space *space;
   4607 	isl_poly **subs;
   4608 	isl_mat *mat, *diag;
   4609 
   4610 	qp = isl_qpolynomial_cow(qp);
   4611 
   4612 	space = isl_qpolynomial_peek_domain_space(qp);
   4613 	if (isl_morph_check_applies(morph, space) < 0)
   4614 		goto error;
   4615 
   4616 	ctx = isl_qpolynomial_get_ctx(qp);
   4617 	n_sub = morph->inv->n_row - 1;
   4618 	if (morph->inv->n_row != morph->inv->n_col)
   4619 		n_sub += qp->div->n_row;
   4620 	subs = isl_calloc_array(ctx, struct isl_poly *, n_sub);
   4621 	if (n_sub && !subs)
   4622 		goto error;
   4623 
   4624 	for (i = 0; 1 + i < morph->inv->n_row; ++i)
   4625 		subs[i] = isl_poly_from_affine(ctx, morph->inv->row[1 + i],
   4626 					morph->inv->row[0][0], morph->inv->n_col);
   4627 	if (morph->inv->n_row != morph->inv->n_col)
   4628 		for (i = 0; i < qp->div->n_row; ++i)
   4629 			subs[morph->inv->n_row - 1 + i] =
   4630 			    isl_poly_var_pow(ctx, morph->inv->n_col - 1 + i, 1);
   4631 
   4632 	qp->poly = isl_poly_subs(qp->poly, 0, n_sub, subs);
   4633 
   4634 	for (i = 0; i < n_sub; ++i)
   4635 		isl_poly_free(subs[i]);
   4636 	free(subs);
   4637 
   4638 	diag = isl_mat_diag(ctx, 1, morph->inv->row[0][0]);
   4639 	mat = isl_mat_diagonal(diag, isl_mat_copy(morph->inv));
   4640 	diag = isl_mat_diag(ctx, qp->div->n_row, morph->inv->row[0][0]);
   4641 	mat = isl_mat_diagonal(mat, diag);
   4642 	qp->div = isl_mat_product(qp->div, mat);
   4643 
   4644 	if (!qp->poly || !qp->div)
   4645 		goto error;
   4646 
   4647 	isl_space_free(isl_qpolynomial_take_domain_space(qp));
   4648 	space = isl_space_copy(morph->ran->dim);
   4649 	qp = isl_qpolynomial_restore_domain_space(qp, space);
   4650 
   4651 	isl_morph_free(morph);
   4652 
   4653 	return qp;
   4654 error:
   4655 	isl_qpolynomial_free(qp);
   4656 	isl_morph_free(morph);
   4657 	return NULL;
   4658 }
   4659 
   4660 __isl_give isl_union_pw_qpolynomial *isl_union_pw_qpolynomial_mul(
   4661 	__isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp1,
   4662 	__isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp2)
   4663 {
   4664 	return isl_union_pw_qpolynomial_match_bin_op(upwqp1, upwqp2,
   4665 						&isl_pw_qpolynomial_mul);
   4666 }
   4667 
   4668 /* Reorder the dimension of "qp" according to the given reordering.
   4669  */
   4670 __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_realign_domain(
   4671 	__isl_take isl_qpolynomial *qp, __isl_take isl_reordering *r)
   4672 {
   4673 	isl_space *space;
   4674 	isl_poly *poly;
   4675 	isl_local *local;
   4676 
   4677 	if (!qp)
   4678 		goto error;
   4679 
   4680 	r = isl_reordering_extend(r, qp->div->n_row);
   4681 	if (!r)
   4682 		goto error;
   4683 
   4684 	local = isl_qpolynomial_take_local(qp);
   4685 	local = isl_local_reorder(local, isl_reordering_copy(r));
   4686 	qp = isl_qpolynomial_restore_local(qp, local);
   4687 
   4688 	poly = isl_qpolynomial_take_poly(qp);
   4689 	poly = reorder(poly, r->pos);
   4690 	qp = isl_qpolynomial_restore_poly(qp, poly);
   4691 
   4692 	space = isl_reordering_get_space(r);
   4693 	qp = isl_qpolynomial_reset_domain_space(qp, space);
   4694 
   4695 	isl_reordering_free(r);
   4696 	return qp;
   4697 error:
   4698 	isl_qpolynomial_free(qp);
   4699 	isl_reordering_free(r);
   4700 	return NULL;
   4701 }
   4702 
   4703 __isl_give isl_qpolynomial *isl_qpolynomial_align_params(
   4704 	__isl_take isl_qpolynomial *qp, __isl_take isl_space *model)
   4705 {
   4706 	isl_space *domain_space;
   4707 	isl_bool equal_params;
   4708 
   4709 	domain_space = isl_qpolynomial_peek_domain_space(qp);
   4710 	equal_params = isl_space_has_equal_params(domain_space, model);
   4711 	if (equal_params < 0)
   4712 		goto error;
   4713 	if (!equal_params) {
   4714 		isl_reordering *exp;
   4715 
   4716 		exp = isl_parameter_alignment_reordering(domain_space, model);
   4717 		qp = isl_qpolynomial_realign_domain(qp, exp);
   4718 	}
   4719 
   4720 	isl_space_free(model);
   4721 	return qp;
   4722 error:
   4723 	isl_space_free(model);
   4724 	isl_qpolynomial_free(qp);
   4725 	return NULL;
   4726 }
   4727 
   4728 struct isl_split_periods_data {
   4729 	int max_periods;
   4730 	isl_pw_qpolynomial *res;
   4731 };
   4732 
   4733 /* Create a slice where the integer division "div" has the fixed value "v".
   4734  * In particular, if "div" refers to floor(f/m), then create a slice
   4735  *
   4736  *	m v <= f <= m v + (m - 1)
   4737  *
   4738  * or
   4739  *
   4740  *	f - m v >= 0
   4741  *	-f + m v + (m - 1) >= 0
   4742  */
   4743 static __isl_give isl_set *set_div_slice(__isl_take isl_space *space,
   4744 	__isl_keep isl_qpolynomial *qp, int div, isl_int v)
   4745 {
   4746 	isl_size total;
   4747 	isl_basic_set *bset = NULL;
   4748 	int k;
   4749 
   4750 	total = isl_space_dim(space, isl_dim_all);
   4751 	if (total < 0 || !qp)
   4752 		goto error;
   4753 
   4754 	bset = isl_basic_set_alloc_space(isl_space_copy(space), 0, 0, 2);
   4755 
   4756 	k = isl_basic_set_alloc_inequality(bset);
   4757 	if (k < 0)
   4758 		goto error;
   4759 	isl_seq_cpy(bset->ineq[k], qp->div->row[div] + 1, 1 + total);
   4760 	isl_int_submul(bset->ineq[k][0], v, qp->div->row[div][0]);
   4761 
   4762 	k = isl_basic_set_alloc_inequality(bset);
   4763 	if (k < 0)
   4764 		goto error;
   4765 	isl_seq_neg(bset->ineq[k], qp->div->row[div] + 1, 1 + total);
   4766 	isl_int_addmul(bset->ineq[k][0], v, qp->div->row[div][0]);
   4767 	isl_int_add(bset->ineq[k][0], bset->ineq[k][0], qp->div->row[div][0]);
   4768 	isl_int_sub_ui(bset->ineq[k][0], bset->ineq[k][0], 1);
   4769 
   4770 	isl_space_free(space);
   4771 	return isl_set_from_basic_set(bset);
   4772 error:
   4773 	isl_basic_set_free(bset);
   4774 	isl_space_free(space);
   4775 	return NULL;
   4776 }
   4777 
   4778 static isl_stat split_periods(__isl_take isl_set *set,
   4779 	__isl_take isl_qpolynomial *qp, void *user);
   4780 
   4781 /* Create a slice of the domain "set" such that integer division "div"
   4782  * has the fixed value "v" and add the results to data->res,
   4783  * replacing the integer division by "v" in "qp".
   4784  */
   4785 static isl_stat set_div(__isl_take isl_set *set,
   4786 	__isl_take isl_qpolynomial *qp, int div, isl_int v,
   4787 	struct isl_split_periods_data *data)
   4788 {
   4789 	int i;
   4790 	isl_size div_pos;
   4791 	isl_set *slice;
   4792 	isl_poly *cst;
   4793 
   4794 	slice = set_div_slice(isl_set_get_space(set), qp, div, v);
   4795 	set = isl_set_intersect(set, slice);
   4796 
   4797 	div_pos = isl_qpolynomial_domain_var_offset(qp, isl_dim_div);
   4798 	if (div_pos < 0)
   4799 		goto error;
   4800 
   4801 	for (i = div + 1; i < qp->div->n_row; ++i) {
   4802 		if (isl_int_is_zero(qp->div->row[i][2 + div_pos + div]))
   4803 			continue;
   4804 		isl_int_addmul(qp->div->row[i][1],
   4805 				qp->div->row[i][2 + div_pos + div], v);
   4806 		isl_int_set_si(qp->div->row[i][2 + div_pos + div], 0);
   4807 	}
   4808 
   4809 	cst = isl_poly_rat_cst(qp->dim->ctx, v, qp->dim->ctx->one);
   4810 	qp = substitute_div(qp, div, cst);
   4811 
   4812 	return split_periods(set, qp, data);
   4813 error:
   4814 	isl_set_free(set);
   4815 	isl_qpolynomial_free(qp);
   4816 	return isl_stat_error;
   4817 }
   4818 
   4819 /* Split the domain "set" such that integer division "div"
   4820  * has a fixed value (ranging from "min" to "max") on each slice
   4821  * and add the results to data->res.
   4822  */
   4823 static isl_stat split_div(__isl_take isl_set *set,
   4824 	__isl_take isl_qpolynomial *qp, int div, isl_int min, isl_int max,
   4825 	struct isl_split_periods_data *data)
   4826 {
   4827 	for (; isl_int_le(min, max); isl_int_add_ui(min, min, 1)) {
   4828 		isl_set *set_i = isl_set_copy(set);
   4829 		isl_qpolynomial *qp_i = isl_qpolynomial_copy(qp);
   4830 
   4831 		if (set_div(set_i, qp_i, div, min, data) < 0)
   4832 			goto error;
   4833 	}
   4834 	isl_set_free(set);
   4835 	isl_qpolynomial_free(qp);
   4836 	return isl_stat_ok;
   4837 error:
   4838 	isl_set_free(set);
   4839 	isl_qpolynomial_free(qp);
   4840 	return isl_stat_error;
   4841 }
   4842 
   4843 /* If "qp" refers to any integer division
   4844  * that can only attain "max_periods" distinct values on "set"
   4845  * then split the domain along those distinct values.
   4846  * Add the results (or the original if no splitting occurs)
   4847  * to data->res.
   4848  */
   4849 static isl_stat split_periods(__isl_take isl_set *set,
   4850 	__isl_take isl_qpolynomial *qp, void *user)
   4851 {
   4852 	int i;
   4853 	isl_pw_qpolynomial *pwqp;
   4854 	struct isl_split_periods_data *data;
   4855 	isl_int min, max;
   4856 	isl_size div_pos;
   4857 	isl_stat r = isl_stat_ok;
   4858 
   4859 	data = (struct isl_split_periods_data *)user;
   4860 
   4861 	if (!set || !qp)
   4862 		goto error;
   4863 
   4864 	if (qp->div->n_row == 0) {
   4865 		pwqp = isl_pw_qpolynomial_alloc(set, qp);
   4866 		data->res = isl_pw_qpolynomial_add_disjoint(data->res, pwqp);
   4867 		return isl_stat_ok;
   4868 	}
   4869 
   4870 	div_pos = isl_qpolynomial_domain_var_offset(qp, isl_dim_div);
   4871 	if (div_pos < 0)
   4872 		goto error;
   4873 
   4874 	isl_int_init(min);
   4875 	isl_int_init(max);
   4876 	for (i = 0; i < qp->div->n_row; ++i) {
   4877 		enum isl_lp_result lp_res;
   4878 
   4879 		if (isl_seq_first_non_zero(qp->div->row[i] + 2 + div_pos,
   4880 						qp->div->n_row) != -1)
   4881 			continue;
   4882 
   4883 		lp_res = isl_set_solve_lp(set, 0, qp->div->row[i] + 1,
   4884 					  set->ctx->one, &min, NULL, NULL);
   4885 		if (lp_res == isl_lp_error)
   4886 			goto error2;
   4887 		if (lp_res == isl_lp_unbounded || lp_res == isl_lp_empty)
   4888 			continue;
   4889 		isl_int_fdiv_q(min, min, qp->div->row[i][0]);
   4890 
   4891 		lp_res = isl_set_solve_lp(set, 1, qp->div->row[i] + 1,
   4892 					  set->ctx->one, &max, NULL, NULL);
   4893 		if (lp_res == isl_lp_error)
   4894 			goto error2;
   4895 		if (lp_res == isl_lp_unbounded || lp_res == isl_lp_empty)
   4896 			continue;
   4897 		isl_int_fdiv_q(max, max, qp->div->row[i][0]);
   4898 
   4899 		isl_int_sub(max, max, min);
   4900 		if (isl_int_cmp_si(max, data->max_periods) < 0) {
   4901 			isl_int_add(max, max, min);
   4902 			break;
   4903 		}
   4904 	}
   4905 
   4906 	if (i < qp->div->n_row) {
   4907 		r = split_div(set, qp, i, min, max, data);
   4908 	} else {
   4909 		pwqp = isl_pw_qpolynomial_alloc(set, qp);
   4910 		data->res = isl_pw_qpolynomial_add_disjoint(data->res, pwqp);
   4911 	}
   4912 
   4913 	isl_int_clear(max);
   4914 	isl_int_clear(min);
   4915 
   4916 	return r;
   4917 error2:
   4918 	isl_int_clear(max);
   4919 	isl_int_clear(min);
   4920 error:
   4921 	isl_set_free(set);
   4922 	isl_qpolynomial_free(qp);
   4923 	return isl_stat_error;
   4924 }
   4925 
   4926 /* If any quasi-polynomial in pwqp refers to any integer division
   4927  * that can only attain "max_periods" distinct values on its domain
   4928  * then split the domain along those distinct values.
   4929  */
   4930 __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_split_periods(
   4931 	__isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp, int max_periods)
   4932 {
   4933 	struct isl_split_periods_data data;
   4934 
   4935 	data.max_periods = max_periods;
   4936 	data.res = isl_pw_qpolynomial_zero(isl_pw_qpolynomial_get_space(pwqp));
   4937 
   4938 	if (isl_pw_qpolynomial_foreach_piece(pwqp, &split_periods, &data) < 0)
   4939 		goto error;
   4940 
   4941 	isl_pw_qpolynomial_free(pwqp);
   4942 
   4943 	return data.res;
   4944 error:
   4945 	isl_pw_qpolynomial_free(data.res);
   4946 	isl_pw_qpolynomial_free(pwqp);
   4947 	return NULL;
   4948 }
   4949 
   4950 /* Construct a piecewise quasipolynomial that is constant on the given
   4951  * domain.  In particular, it is
   4952  *	0	if cst == 0
   4953  *	1	if cst == 1
   4954  *  infinity	if cst == -1
   4955  *
   4956  * If cst == -1, then explicitly check whether the domain is empty and,
   4957  * if so, return 0 instead.
   4958  */
   4959 static __isl_give isl_pw_qpolynomial *constant_on_domain(
   4960 	__isl_take isl_basic_set *bset, int cst)
   4961 {
   4962 	isl_space *space;
   4963 	isl_qpolynomial *qp;
   4964 
   4965 	if (cst < 0 && isl_basic_set_is_empty(bset) == isl_bool_true)
   4966 		cst = 0;
   4967 	if (!bset)
   4968 		return NULL;
   4969 
   4970 	bset = isl_basic_set_params(bset);
   4971 	space = isl_basic_set_get_space(bset);
   4972 	if (cst < 0)
   4973 		qp = isl_qpolynomial_infty_on_domain(space);
   4974 	else if (cst == 0)
   4975 		qp = isl_qpolynomial_zero_on_domain(space);
   4976 	else
   4977 		qp = isl_qpolynomial_one_on_domain(space);
   4978 	return isl_pw_qpolynomial_alloc(isl_set_from_basic_set(bset), qp);
   4979 }
   4980 
   4981 /* Internal data structure for multiplicative_call_factor_pw_qpolynomial.
   4982  * "fn" is the function that is called on each factor.
   4983  * "pwpq" collects the results.
   4984  */
   4985 struct isl_multiplicative_call_data_pw_qpolynomial {
   4986 	__isl_give isl_pw_qpolynomial *(*fn)(__isl_take isl_basic_set *bset);
   4987 	isl_pw_qpolynomial *pwqp;
   4988 };
   4989 
   4990 /* Call "fn" on "bset" and return the result,
   4991  * but first check if "bset" has any redundant constraints or
   4992  * implicit equality constraints.
   4993  * If so, there may be further opportunities for detecting factors or
   4994  * removing equality constraints, so recursively call
   4995  * the top-level isl_basic_set_multiplicative_call.
   4996  */
   4997 static __isl_give isl_pw_qpolynomial *multiplicative_call_base(
   4998 	__isl_take isl_basic_set *bset,
   4999 	__isl_give isl_pw_qpolynomial *(*fn)(__isl_take isl_basic_set *bset))
   5000 {
   5001 	isl_size n1, n2, n_eq;
   5002 
   5003 	n1 = isl_basic_set_n_constraint(bset);
   5004 	if (n1 < 0)
   5005 		bset = isl_basic_set_free(bset);
   5006 	bset = isl_basic_set_remove_redundancies(bset);
   5007 	bset = isl_basic_set_detect_equalities(bset);
   5008 	n2 = isl_basic_set_n_constraint(bset);
   5009 	n_eq = isl_basic_set_n_equality(bset);
   5010 	if (n2 < 0 || n_eq < 0)
   5011 		bset = isl_basic_set_free(bset);
   5012 	else if (n2 < n1 || n_eq > 0)
   5013 		return isl_basic_set_multiplicative_call(bset, fn);
   5014 	return fn(bset);
   5015 }
   5016 
   5017 /* isl_factorizer_every_factor_basic_set callback that applies
   5018  * data->fn to the factor "bset" and multiplies in the result
   5019  * in data->pwqp.
   5020  */
   5021 static isl_bool multiplicative_call_factor_pw_qpolynomial(
   5022 	__isl_keep isl_basic_set *bset, void *user)
   5023 {
   5024 	struct isl_multiplicative_call_data_pw_qpolynomial *data = user;
   5025 	isl_pw_qpolynomial *res;
   5026 
   5027 	bset = isl_basic_set_copy(bset);
   5028 	res = multiplicative_call_base(bset, data->fn);
   5029 	data->pwqp = isl_pw_qpolynomial_mul(data->pwqp, res);
   5030 	if (!data->pwqp)
   5031 		return isl_bool_error;
   5032 
   5033 	return isl_bool_true;
   5034 }
   5035 
   5036 /* Factor bset, call fn on each of the factors and return the product.
   5037  *
   5038  * If no factors can be found, simply call fn on the input.
   5039  * Otherwise, construct the factors based on the factorizer,
   5040  * call fn on each factor and compute the product.
   5041  */
   5042 static __isl_give isl_pw_qpolynomial *compressed_multiplicative_call(
   5043 	__isl_take isl_basic_set *bset,
   5044 	__isl_give isl_pw_qpolynomial *(*fn)(__isl_take isl_basic_set *bset))
   5045 {
   5046 	struct isl_multiplicative_call_data_pw_qpolynomial data = { fn };
   5047 	isl_space *space;
   5048 	isl_set *set;
   5049 	isl_factorizer *f;
   5050 	isl_qpolynomial *qp;
   5051 	isl_bool every;
   5052 
   5053 	f = isl_basic_set_factorizer(bset);
   5054 	if (!f)
   5055 		goto error;
   5056 	if (f->n_group == 0) {
   5057 		isl_factorizer_free(f);
   5058 		return multiplicative_call_base(bset, fn);
   5059 	}
   5060 
   5061 	space = isl_basic_set_get_space(bset);
   5062 	space = isl_space_params(space);
   5063 	set = isl_set_universe(isl_space_copy(space));
   5064 	qp = isl_qpolynomial_one_on_domain(space);
   5065 	data.pwqp = isl_pw_qpolynomial_alloc(set, qp);
   5066 
   5067 	every = isl_factorizer_every_factor_basic_set(f,
   5068 			&multiplicative_call_factor_pw_qpolynomial, &data);
   5069 	if (every < 0)
   5070 		data.pwqp = isl_pw_qpolynomial_free(data.pwqp);
   5071 
   5072 	isl_basic_set_free(bset);
   5073 	isl_factorizer_free(f);
   5074 
   5075 	return data.pwqp;
   5076 error:
   5077 	isl_basic_set_free(bset);
   5078 	return NULL;
   5079 }
   5080 
   5081 /* Factor bset, call fn on each of the factors and return the product.
   5082  * The function is assumed to evaluate to zero on empty domains,
   5083  * to one on zero-dimensional domains and to infinity on unbounded domains
   5084  * and will not be called explicitly on zero-dimensional or unbounded domains.
   5085  *
   5086  * We first check for some special cases and remove all equalities.
   5087  * Then we hand over control to compressed_multiplicative_call.
   5088  */
   5089 __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_basic_set_multiplicative_call(
   5090 	__isl_take isl_basic_set *bset,
   5091 	__isl_give isl_pw_qpolynomial *(*fn)(__isl_take isl_basic_set *bset))
   5092 {
   5093 	isl_bool bounded;
   5094 	isl_size dim;
   5095 	isl_morph *morph;
   5096 	isl_pw_qpolynomial *pwqp;
   5097 
   5098 	if (!bset)
   5099 		return NULL;
   5100 
   5101 	if (isl_basic_set_plain_is_empty(bset))
   5102 		return constant_on_domain(bset, 0);
   5103 
   5104 	dim = isl_basic_set_dim(bset, isl_dim_set);
   5105 	if (dim < 0)
   5106 		goto error;
   5107 	if (dim == 0)
   5108 		return constant_on_domain(bset, 1);
   5109 
   5110 	bounded = isl_basic_set_is_bounded(bset);
   5111 	if (bounded < 0)
   5112 		goto error;
   5113 	if (!bounded)
   5114 		return constant_on_domain(bset, -1);
   5115 
   5116 	if (bset->n_eq == 0)
   5117 		return compressed_multiplicative_call(bset, fn);
   5118 
   5119 	morph = isl_basic_set_full_compression(bset);
   5120 	bset = isl_morph_basic_set(isl_morph_copy(morph), bset);
   5121 
   5122 	pwqp = compressed_multiplicative_call(bset, fn);
   5123 
   5124 	morph = isl_morph_dom_params(morph);
   5125 	morph = isl_morph_ran_params(morph);
   5126 	morph = isl_morph_inverse(morph);
   5127 
   5128 	pwqp = isl_pw_qpolynomial_morph_domain(pwqp, morph);
   5129 
   5130 	return pwqp;
   5131 error:
   5132 	isl_basic_set_free(bset);
   5133 	return NULL;
   5134 }
   5135 
   5136 /* Drop all floors in "qp", turning each integer division [a/m] into
   5137  * a rational division a/m.  If "down" is set, then the integer division
   5138  * is replaced by (a-(m-1))/m instead.
   5139  */
   5140 static __isl_give isl_qpolynomial *qp_drop_floors(
   5141 	__isl_take isl_qpolynomial *qp, int down)
   5142 {
   5143 	int i;
   5144 	isl_poly *s;
   5145 
   5146 	if (!qp)
   5147 		return NULL;
   5148 	if (qp->div->n_row == 0)
   5149 		return qp;
   5150 
   5151 	qp = isl_qpolynomial_cow(qp);
   5152 	if (!qp)
   5153 		return NULL;
   5154 
   5155 	for (i = qp->div->n_row - 1; i >= 0; --i) {
   5156 		if (down) {
   5157 			isl_int_sub(qp->div->row[i][1],
   5158 				    qp->div->row[i][1], qp->div->row[i][0]);
   5159 			isl_int_add_ui(qp->div->row[i][1],
   5160 				       qp->div->row[i][1], 1);
   5161 		}
   5162 		s = isl_poly_from_affine(qp->dim->ctx, qp->div->row[i] + 1,
   5163 					qp->div->row[i][0], qp->div->n_col - 1);
   5164 		qp = substitute_div(qp, i, s);
   5165 		if (!qp)
   5166 			return NULL;
   5167 	}
   5168 
   5169 	return qp;
   5170 }
   5171 
   5172 /* Drop all floors in "pwqp", turning each integer division [a/m] into
   5173  * a rational division a/m.
   5174  */
   5175 static __isl_give isl_pw_qpolynomial *pwqp_drop_floors(
   5176 	__isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp)
   5177 {
   5178 	int i;
   5179 
   5180 	if (!pwqp)
   5181 		return NULL;
   5182 
   5183 	if (isl_pw_qpolynomial_is_zero(pwqp))
   5184 		return pwqp;
   5185 
   5186 	pwqp = isl_pw_qpolynomial_cow(pwqp);
   5187 	if (!pwqp)
   5188 		return NULL;
   5189 
   5190 	for (i = 0; i < pwqp->n; ++i) {
   5191 		pwqp->p[i].qp = qp_drop_floors(pwqp->p[i].qp, 0);
   5192 		if (!pwqp->p[i].qp)
   5193 			goto error;
   5194 	}
   5195 
   5196 	return pwqp;
   5197 error:
   5198 	isl_pw_qpolynomial_free(pwqp);
   5199 	return NULL;
   5200 }
   5201 
   5202 /* Adjust all the integer divisions in "qp" such that they are at least
   5203  * one over the given orthant (identified by "signs").  This ensures
   5204  * that they will still be non-negative even after subtracting (m-1)/m.
   5205  *
   5206  * In particular, f is replaced by f' + v, changing f = [a/m]
   5207  * to f' = [(a - m v)/m].
   5208  * If the constant term k in a is smaller than m,
   5209  * the constant term of v is set to floor(k/m) - 1.
   5210  * For any other term, if the coefficient c and the variable x have
   5211  * the same sign, then no changes are needed.
   5212  * Otherwise, if the variable is positive (and c is negative),
   5213  * then the coefficient of x in v is set to floor(c/m).
   5214  * If the variable is negative (and c is positive),
   5215  * then the coefficient of x in v is set to ceil(c/m).
   5216  */
   5217 static __isl_give isl_qpolynomial *make_divs_pos(__isl_take isl_qpolynomial *qp,
   5218 	int *signs)
   5219 {
   5220 	int i, j;
   5221 	isl_size div_pos;
   5222 	isl_vec *v = NULL;
   5223 	isl_poly *s;
   5224 
   5225 	qp = isl_qpolynomial_cow(qp);
   5226 	div_pos = isl_qpolynomial_domain_var_offset(qp, isl_dim_div);
   5227 	if (div_pos < 0)
   5228 		return isl_qpolynomial_free(qp);
   5229 	qp->div = isl_mat_cow(qp->div);
   5230 	if (!qp->div)
   5231 		goto error;
   5232 
   5233 	v = isl_vec_alloc(qp->div->ctx, qp->div->n_col - 1);
   5234 
   5235 	for (i = 0; i < qp->div->n_row; ++i) {
   5236 		isl_int *row = qp->div->row[i];
   5237 		v = isl_vec_clr(v);
   5238 		if (!v)
   5239 			goto error;
   5240 		if (isl_int_lt(row[1], row[0])) {
   5241 			isl_int_fdiv_q(v->el[0], row[1], row[0]);
   5242 			isl_int_sub_ui(v->el[0], v->el[0], 1);
   5243 			isl_int_submul(row[1], row[0], v->el[0]);
   5244 		}
   5245 		for (j = 0; j < div_pos; ++j) {
   5246 			if (isl_int_sgn(row[2 + j]) * signs[j] >= 0)
   5247 				continue;
   5248 			if (signs[j] < 0)
   5249 				isl_int_cdiv_q(v->el[1 + j], row[2 + j], row[0]);
   5250 			else
   5251 				isl_int_fdiv_q(v->el[1 + j], row[2 + j], row[0]);
   5252 			isl_int_submul(row[2 + j], row[0], v->el[1 + j]);
   5253 		}
   5254 		for (j = 0; j < i; ++j) {
   5255 			if (isl_int_sgn(row[2 + div_pos + j]) >= 0)
   5256 				continue;
   5257 			isl_int_fdiv_q(v->el[1 + div_pos + j],
   5258 					row[2 + div_pos + j], row[0]);
   5259 			isl_int_submul(row[2 + div_pos + j],
   5260 					row[0], v->el[1 + div_pos + j]);
   5261 		}
   5262 		for (j = i + 1; j < qp->div->n_row; ++j) {
   5263 			if (isl_int_is_zero(qp->div->row[j][2 + div_pos + i]))
   5264 				continue;
   5265 			isl_seq_combine(qp->div->row[j] + 1,
   5266 				qp->div->ctx->one, qp->div->row[j] + 1,
   5267 				qp->div->row[j][2 + div_pos + i], v->el,
   5268 				v->size);
   5269 		}
   5270 		isl_int_set_si(v->el[1 + div_pos + i], 1);
   5271 		s = isl_poly_from_affine(qp->dim->ctx, v->el,
   5272 					qp->div->ctx->one, v->size);
   5273 		qp->poly = isl_poly_subs(qp->poly, div_pos + i, 1, &s);
   5274 		isl_poly_free(s);
   5275 		if (!qp->poly)
   5276 			goto error;
   5277 	}
   5278 
   5279 	isl_vec_free(v);
   5280 	return qp;
   5281 error:
   5282 	isl_vec_free(v);
   5283 	isl_qpolynomial_free(qp);
   5284 	return NULL;
   5285 }
   5286 
   5287 struct isl_to_poly_data {
   5288 	int sign;
   5289 	isl_pw_qpolynomial *res;
   5290 	isl_qpolynomial *qp;
   5291 };
   5292 
   5293 /* Appoximate data->qp by a polynomial on the orthant identified by "signs".
   5294  * We first make all integer divisions positive and then split the
   5295  * quasipolynomials into terms with sign data->sign (the direction
   5296  * of the requested approximation) and terms with the opposite sign.
   5297  * In the first set of terms, each integer division [a/m] is
   5298  * overapproximated by a/m, while in the second it is underapproximated
   5299  * by (a-(m-1))/m.
   5300  */
   5301 static isl_stat to_polynomial_on_orthant(__isl_take isl_set *orthant,
   5302 	int *signs, void *user)
   5303 {
   5304 	struct isl_to_poly_data *data = user;
   5305 	isl_pw_qpolynomial *t;
   5306 	isl_qpolynomial *qp, *up, *down;
   5307 
   5308 	qp = isl_qpolynomial_copy(data->qp);
   5309 	qp = make_divs_pos(qp, signs);
   5310 
   5311 	up = isl_qpolynomial_terms_of_sign(qp, signs, data->sign);
   5312 	up = qp_drop_floors(up, 0);
   5313 	down = isl_qpolynomial_terms_of_sign(qp, signs, -data->sign);
   5314 	down = qp_drop_floors(down, 1);
   5315 
   5316 	isl_qpolynomial_free(qp);
   5317 	qp = isl_qpolynomial_add(up, down);
   5318 
   5319 	t = isl_pw_qpolynomial_alloc(orthant, qp);
   5320 	data->res = isl_pw_qpolynomial_add_disjoint(data->res, t);
   5321 
   5322 	return isl_stat_ok;
   5323 }
   5324 
   5325 /* Approximate each quasipolynomial by a polynomial.  If "sign" is positive,
   5326  * the polynomial will be an overapproximation.  If "sign" is negative,
   5327  * it will be an underapproximation.  If "sign" is zero, the approximation
   5328  * will lie somewhere in between.
   5329  *
   5330  * In particular, is sign == 0, we simply drop the floors, turning
   5331  * the integer divisions into rational divisions.
   5332  * Otherwise, we split the domains into orthants, make all integer divisions
   5333  * positive and then approximate each [a/m] by either a/m or (a-(m-1))/m,
   5334  * depending on the requested sign and the sign of the term in which
   5335  * the integer division appears.
   5336  */
   5337 __isl_give isl_pw_qpolynomial *isl_pw_qpolynomial_to_polynomial(
   5338 	__isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp, int sign)
   5339 {
   5340 	int i;
   5341 	struct isl_to_poly_data data;
   5342 
   5343 	if (sign == 0)
   5344 		return pwqp_drop_floors(pwqp);
   5345 
   5346 	if (!pwqp)
   5347 		return NULL;
   5348 
   5349 	data.sign = sign;
   5350 	data.res = isl_pw_qpolynomial_zero(isl_pw_qpolynomial_get_space(pwqp));
   5351 
   5352 	for (i = 0; i < pwqp->n; ++i) {
   5353 		if (pwqp->p[i].qp->div->n_row == 0) {
   5354 			isl_pw_qpolynomial *t;
   5355 			t = isl_pw_qpolynomial_alloc(
   5356 					isl_set_copy(pwqp->p[i].set),
   5357 					isl_qpolynomial_copy(pwqp->p[i].qp));
   5358 			data.res = isl_pw_qpolynomial_add_disjoint(data.res, t);
   5359 			continue;
   5360 		}
   5361 		data.qp = pwqp->p[i].qp;
   5362 		if (isl_set_foreach_orthant(pwqp->p[i].set,
   5363 					&to_polynomial_on_orthant, &data) < 0)
   5364 			goto error;
   5365 	}
   5366 
   5367 	isl_pw_qpolynomial_free(pwqp);
   5368 
   5369 	return data.res;
   5370 error:
   5371 	isl_pw_qpolynomial_free(pwqp);
   5372 	isl_pw_qpolynomial_free(data.res);
   5373 	return NULL;
   5374 }
   5375 
   5376 static __isl_give isl_pw_qpolynomial *poly_entry(
   5377 	__isl_take isl_pw_qpolynomial *pwqp, void *user)
   5378 {
   5379 	int *sign = user;
   5380 
   5381 	return isl_pw_qpolynomial_to_polynomial(pwqp, *sign);
   5382 }
   5383 
   5384 __isl_give isl_union_pw_qpolynomial *isl_union_pw_qpolynomial_to_polynomial(
   5385 	__isl_take isl_union_pw_qpolynomial *upwqp, int sign)
   5386 {
   5387 	return isl_union_pw_qpolynomial_transform_inplace(upwqp,
   5388 				   &poly_entry, &sign);
   5389 }
   5390 
   5391 __isl_give isl_basic_map *isl_basic_map_from_qpolynomial(
   5392 	__isl_take isl_qpolynomial *qp)
   5393 {
   5394 	isl_local_space *ls;
   5395 	isl_vec *vec;
   5396 	isl_aff *aff;
   5397 	isl_basic_map *bmap;
   5398 	isl_bool is_affine;
   5399 
   5400 	if (!qp)
   5401 		return NULL;
   5402 	is_affine = isl_poly_is_affine(qp->poly);
   5403 	if (is_affine < 0)
   5404 		goto error;
   5405 	if (!is_affine)
   5406 		isl_die(qp->dim->ctx, isl_error_invalid,
   5407 			"input quasi-polynomial not affine", goto error);
   5408 	ls = isl_qpolynomial_get_domain_local_space(qp);
   5409 	vec = isl_qpolynomial_extract_affine(qp);
   5410 	aff = isl_aff_alloc_vec(ls, vec);
   5411 	bmap = isl_basic_map_from_aff(aff);
   5412 	isl_qpolynomial_free(qp);
   5413 	return bmap;
   5414 error:
   5415 	isl_qpolynomial_free(qp);
   5416 	return NULL;
   5417 }
   5418