parameterized i/o
[mplib] / src / texk / web2c / mpdir / lib / mp.w
1 % $Id: mp.web,v 1.8 2005/08/24 10:54:02 taco Exp $
2 % MetaPost, by John Hobby.  Public domain.
3
4 % Much of this program was copied with permission from MF.web Version 1.9
5 % It interprets a language very similar to D.E. Knuth's METAFONT, but with
6 % changes designed to make it more suitable for PostScript output.
7
8 % TeX is a trademark of the American Mathematical Society.
9 % METAFONT is a trademark of Addison-Wesley Publishing Company.
10 % PostScript is a trademark of Adobe Systems Incorporated.
11
12 % Here is TeX material that gets inserted after \input webmac
13 \def\hang{\hangindent 3em\noindent\ignorespaces}
14 \def\textindent#1{\hangindent2.5em\noindent\hbox to2.5em{\hss#1 }\ignorespaces}
15 \def\PASCAL{Pascal}
16 \def\ps{PostScript}
17 \def\ph{\hbox{Pascal-H}}
18 \def\psqrt#1{\sqrt{\mathstrut#1}}
19 \def\k{_{k+1}}
20 \def\pct!{{\char`\%}} % percent sign in ordinary text
21 \font\tenlogo=logo10 % font used for the METAFONT logo
22 \font\logos=logosl10
23 \def\MF{{\tenlogo META}\-{\tenlogo FONT}}
24 \def\MP{{\tenlogo META}\-{\tenlogo POST}}
25 \def\[#1]{#1.} % from pascal web
26 \def\<#1>{$\langle#1\rangle$}
27 \def\section{\mathhexbox278}
28 \let\swap=\leftrightarrow
29 \def\round{\mathop{\rm round}\nolimits}
30 \mathchardef\vb="026A % synonym for `\|'
31
32 \def\(#1){} % this is used to make section names sort themselves better
33 \def\9#1{} % this is used for sort keys in the index via @@:sort key}{entry@@>
34 \def\title{MetaPost}
35 \def\glob{15} % this should be the section number of "<Global...>"
36 \def\gglob{23, 28} % this should be the next two sections of "<Global...>"
37 \pdfoutput=1
38 \pageno=3
39
40 @* \[1] Introduction.
41 This is \MP, a graphics-language processor based on D. E. Knuth's \MF.
42
43 The main purpose of the following program is to explain the algorithms of \MP\
44 as clearly as possible. As a result, the program will not necessarily be very
45 efficient when a particular \PASCAL\ compiler has translated it into a
46 particular machine language. However, the program has been written so that it
47 can be tuned to run efficiently in a wide variety of operating environments
48 by making comparatively few changes. Such flexibility is possible because
49 the documentation that follows is written in the \.{WEB} language, which is
50 at a higher level than \PASCAL; the preprocessing step that converts \.{WEB}
51 to \PASCAL\ is able to introduce most of the necessary refinements.
52 Semi-automatic translation to other languages is also feasible, because the
53 program below does not make extensive use of features that are peculiar to
54 \PASCAL.
55
56 A large piece of software like \MP\ has inherent complexity that cannot
57 be reduced below a certain level of difficulty, although each individual
58 part is fairly simple by itself. The \.{WEB} language is intended to make
59 the algorithms as readable as possible, by reflecting the way the
60 individual program pieces fit together and by providing the
61 cross-references that connect different parts. Detailed comments about
62 what is going on, and about why things were done in certain ways, have
63 been liberally sprinkled throughout the program.  These comments explain
64 features of the implementation, but they rarely attempt to explain the
65 \MP\ language itself, since the reader is supposed to be familiar with
66 {\sl The {\logos METAFONT\/}book} as well as the manual
67 @.WEB@>
68 @:METAFONTbook}{\sl The {\logos METAFONT\/}book@>
69 {\sl A User's Manual for MetaPost}, Computing Science Technical Report 162,
70 AT\AM T Bell Laboratories.
71
72 @ The present implementation is a preliminary version, but the possibilities
73 for new features are limited by the desire to remain as nearly compatible
74 with \MF\ as possible.
75
76 On the other hand, the \.{WEB} description can be extended without changing
77 the core of the program, and it has been designed so that such
78 extensions are not extremely difficult to make.
79 The |banner| string defined here should be changed whenever \MP\
80 undergoes any modifications, so that it will be clear which version of
81 \MP\ might be the guilty party when a problem arises.
82 @^extensions to \MP@>
83 @^system dependencies@>
84
85 @d banner "This is MetaPost, Version 1.002" /* printed when \MP\ starts */
86 @d metapost_version "1.002"
87 @d mplib_version "0.20"
88 @d version_string " (Cweb version 0.20)"
89
90 @ Different \PASCAL s have slightly different conventions, and the present
91 @:PASCAL H}{\ph@>
92 program is expressed in a version of \PASCAL\ that D. E. Knuth used for \MF.
93 Constructions that apply to
94 this particular compiler, which we shall call \ph, should help the
95 reader see how to make an appropriate interface for other systems
96 if necessary. (\ph\ is Charles Hedrick's modification of a compiler
97 @^Hedrick, Charles Locke@>
98 for the DECsystem-10 that was originally developed at the University of
99 Hamburg; cf.\ {\sl SOFTWARE---Practice \AM\ Experience \bf6} (1976),
100 29--42. The \MP\ program below is intended to be adaptable, without
101 extensive changes, to most other versions of \PASCAL\ and commonly used
102 \PASCAL-to-C translators, so it does not fully
103 @:C@>
104 use the admirable features of \ph. Indeed, a conscious effort has been
105 made here to avoid using several idiosyncratic features of standard
106 \PASCAL\ itself, so that most of the code can be translated mechanically
107 into other high-level languages. For example, the `\&{with}' and `\\{new}'
108 features are not used, nor are pointer types, set types, or enumerated
109 scalar types; there are no `\&{var}' parameters, except in the case of files;
110 there are no tag fields on variant records; there are no |real| variables;
111 no procedures are declared local to other procedures.)
112
113 The portions of this program that involve system-dependent code, where
114 changes might be necessary because of differences between \PASCAL\ compilers
115 and/or differences between
116 operating systems, can be identified by looking at the sections whose
117 numbers are listed under `system dependencies' in the index. Furthermore,
118 the index entries for `dirty \PASCAL' list all places where the restrictions
119 of \PASCAL\ have not been followed perfectly, for one reason or another.
120 @^system dependencies@>
121 @^dirty \PASCAL@>
122
123 @ The program begins with a normal \PASCAL\ program heading, whose
124 components will be filled in later, using the conventions of \.{WEB}.
125 @.WEB@>
126 For example, the portion of the program called `\X\glob:Global
127 variables\X' below will be replaced by a sequence of variable declarations
128 that starts in $\section\glob$ of this documentation. In this way, we are able
129 to define each individual global variable when we are prepared to
130 understand what it means; we do not have to define all of the globals at
131 once.  Cross references in $\section\glob$, where it says ``See also
132 sections \gglob, \dots,'' also make it possible to look at the set of
133 all global variables, if desired.  Similar remarks apply to the other
134 portions of the program heading.
135
136 Actually the heading shown here is not quite normal: The |program| line
137 does not mention any |output| file, because \ph\ would ask the \MP\ user
138 to specify a file name if |output| were specified here.
139 @^system dependencies@>
140
141 @d true 1
142 @d false 0
143  
144 @(mplib.h@>=
145 typedef struct MP_instance * MP;
146 @<Exported types@>
147 typedef struct MP_options {
148   @<Option variables@>
149 } MP_options;
150 @<Exported function headers@>
151
152 @ @(mpmp.h@>=
153 #include <setjmp.h>
154 typedef struct psout_data_struct * psout_data;
155 typedef int boolean;
156 typedef signed int integer;
157 @<Declare helpers@>;
158 @<Types in the outer block@>;
159 @<Constants in the outer block@>
160 #  ifndef LIBAVL_ALLOCATOR
161 #    define LIBAVL_ALLOCATOR
162     struct libavl_allocator {
163         void *(*libavl_malloc) (struct libavl_allocator *, size_t libavl_size);
164         void (*libavl_free) (struct libavl_allocator *, void *libavl_block);
165     };
166 #  endif
167 typedef struct MP_instance {
168   @<Global variables@>
169 } MP_instance;
170 @<Internal library declarations@>
171
172 @ @c 
173 #include <stdio.h>
174 #include <stdlib.h>
175 #include <string.h>
176 #include <stdarg.h>
177 #include <assert.h>
178 #include <unistd.h> /* for access() */
179 #include <time.h> /* for struct tm \& co */
180 #include "mplib.h"
181 #include "mpmp.h" /* internal header */
182 #include "mppsout.h" /* internal header */
183 @h
184 @<Declarations@>
185 @<Basic printing procedures@>
186 @<Error handling procedures@>
187
188 @ Here are the functions that set up the \MP\ instance.
189
190 @<Declarations@> =
191 @<Declare |mp_reallocate| functions@>;
192 struct MP_options *mp_options (void);
193 MP mp_new (struct MP_options *opt);
194
195 @ @c
196 struct MP_options *mp_options (void) {
197   struct MP_options *opt;
198   opt = malloc(sizeof(MP_options));
199   if (opt!=NULL) {
200     memset (opt,0,sizeof(MP_options));
201   }
202   return opt;
203
204 MP mp_new (struct MP_options *opt) {
205   MP mp;
206   mp = xmalloc(1,sizeof(MP_instance));
207   @<Set |ini_version|@>;
208   @<Setup the non-local jump buffer in |mp_new|@>;
209   @<Allocate or initialize variables@>
210   if (opt->main_memory>mp->mem_max)
211     mp_reallocate_memory(mp,opt->main_memory);
212   mp_reallocate_paths(mp,1000);
213   mp_reallocate_fonts(mp,8);
214   return mp;
215 }
216 void mp_free (MP mp) {
217   int k; /* loop variable */
218   @<Dealloc variables@>
219   xfree(mp);
220 }
221
222 @ @c
223 void mp_do_initialize ( MP mp) {
224   @<Local variables for initialization@>
225   @<Set initial values of key variables@>
226 }
227 int mp_initialize (MP mp) { /* this procedure gets things started properly */
228   mp->history=mp_fatal_error_stop; /* in case we quit during initialization */
229   @<Install and test the non-local jump buffer@>;
230   t_open_out; /* open the terminal for output */
231   @<Check the ``constant'' values...@>;
232   if ( mp->bad>0 ) {
233         char ss[256];
234     snprintf(ss,256,"Ouch---my internal constants have been clobbered!\n"
235                    "---case %i",(int)mp->bad);
236     do_fprintf(mp->err_out,(char *)ss);
237 @.Ouch...clobbered@>
238     return mp->history;
239   }
240   mp_do_initialize(mp); /* erase preloaded mem */
241   if (mp->ini_version) {
242     @<Run inimpost commands@>;
243   }
244   @<Initialize the output routines@>;
245   @<Get the first line of input and prepare to start@>;
246   mp_set_job_id(mp);
247   mp_init_map_file(mp, mp->troff_mode);
248   mp->history=mp_spotless; /* ready to go! */
249   if (mp->troff_mode) {
250     mp->internal[mp_gtroffmode]=unity; 
251     mp->internal[mp_prologues]=unity; 
252   }
253   if ( mp->start_sym>0 ) { /* insert the `\&{everyjob}' symbol */
254     mp->cur_sym=mp->start_sym; mp_back_input(mp);
255   }
256   return mp->history;
257 }
258
259
260 @<Exported function headers@>=
261 extern struct MP_options *mp_options (void);
262 extern MP mp_new (struct MP_options *opt) ;
263 extern void mp_free (MP mp);
264 extern int mp_initialize (MP mp);
265
266 @ @<Declarations@>=
267 void mp_do_initialize (MP mp);
268
269
270 @ The overall \MP\ program begins with the heading just shown, after which
271 comes a bunch of procedure declarations and function declarations.
272 Finally we will get to the main program, which begins with the
273 comment `|start_here|'. If you want to skip down to the
274 main program now, you can look up `|start_here|' in the index.
275 But the author suggests that the best way to understand this program
276 is to follow pretty much the order of \MP's components as they appear in the
277 \.{WEB} description you are now reading, since the present ordering is
278 intended to combine the advantages of the ``bottom up'' and ``top down''
279 approaches to the problem of understanding a somewhat complicated system.
280
281 @ Some of the code below is intended to be used only when diagnosing the
282 strange behavior that sometimes occurs when \MP\ is being installed or
283 when system wizards are fooling around with \MP\ without quite knowing
284 what they are doing. Such code will not normally be compiled; it is
285 delimited by the preprocessor test `|#ifdef DEBUG .. #endif|'.
286
287 @ This program has two important variations: (1) There is a long and slow
288 version called \.{INIMP}, which does the extra calculations needed to
289 @.INIMP@>
290 initialize \MP's internal tables; and (2)~there is a shorter and faster
291 production version, which cuts the initialization to a bare minimum.
292
293 Which is which is decided at runtime.
294
295 @ The following parameters can be changed at compile time to extend or
296 reduce \MP's capacity. They may have different values in \.{INIMP} and
297 in production versions of \MP.
298 @.INIMP@>
299 @^system dependencies@>
300
301 @<Constants...@>=
302 #define file_name_size 255 /* file names shouldn't be longer than this */
303 #define bistack_size 1500 /* size of stack for bisection algorithms;
304   should probably be left at this value */
305
306 @ Like the preceding parameters, the following quantities can be changed
307 at compile time to extend or reduce \MP's capacity. But if they are changed,
308 it is necessary to rerun the initialization program \.{INIMP}
309 @.INIMP@>
310 to generate new tables for the production \MP\ program.
311 One can't simply make helter-skelter changes to the following constants,
312 since certain rather complex initialization
313 numbers are computed from them. 
314
315 @ @<Glob...@>=
316 int max_strings; /* maximum number of strings; must not exceed |max_halfword| */
317 int pool_size; /* maximum number of characters in strings, including all
318   error messages and help texts, and the names of all identifiers */
319 int error_line; /* width of context lines on terminal error messages */
320 int half_error_line; /* width of first lines of contexts in terminal
321   error messages; should be between 30 and |error_line-15| */
322 int max_print_line; /* width of longest text lines output; should be at least 60 */
323 int mem_max; /* greatest index in \MP's internal |mem| array;
324   must be strictly less than |max_halfword|;
325   must be equal to |mem_top| in \.{INIMP}, otherwise |>=mem_top| */
326 int mem_top; /* largest index in the |mem| array dumped by \.{INIMP};
327   must not be greater than |mem_max| */
328 int hash_size; /* maximum number of symbolic tokens,
329   must be less than |max_halfword-3*param_size| */
330 int hash_prime; /* a prime number equal to about 85\pct! of |hash_size| */
331 int param_size; /* maximum number of simultaneous macro parameters */
332 int max_in_open; /* maximum number of input files and error insertions that
333   can be going on simultaneously */
334
335 @ @<Option variables@>=
336 int error_line;
337 int half_error_line;
338 int max_print_line;
339 int main_memory;
340 int hash_size; 
341 int hash_prime; 
342 int param_size; 
343 int max_in_open; 
344
345
346 @d set_value(a,b,c) do { a=c; if (b>c) a=b; } while (0)
347
348 @<Allocate or ...@>=
349 mp->max_strings=500;
350 mp->pool_size=10000;
351 set_value(mp->error_line,opt->error_line,79);
352 set_value(mp->half_error_line,opt->half_error_line,50);
353 set_value(mp->max_print_line,opt->max_print_line,79);
354 mp->mem_max=5000;
355 mp->mem_top=5000;
356 set_value(mp->hash_size,opt->hash_size,9500);
357 set_value(mp->hash_prime,opt->hash_prime,7919);
358 set_value(mp->param_size,opt->param_size,150);
359 set_value(mp->max_in_open,opt->max_in_open,10);
360
361
362 @ In case somebody has inadvertently made bad settings of the ``constants,''
363 \MP\ checks them using a global variable called |bad|.
364
365 This is the first of many sections of \MP\ where global variables are
366 defined.
367
368 @<Glob...@>=
369 integer bad; /* is some ``constant'' wrong? */
370
371 @ Later on we will say `\ignorespaces|if (mem_max>=max_halfword) bad=10;|',
372 or something similar. (We can't do that until |max_halfword| has been defined.)
373
374 @<Check the ``constant'' values for consistency@>=
375 mp->bad=0;
376 if ( (mp->half_error_line<30)||(mp->half_error_line>mp->error_line-15) ) mp->bad=1;
377 if ( mp->max_print_line<60 ) mp->bad=2;
378 if ( mp->mem_top<=1100 ) mp->bad=4;
379 if (mp->hash_prime>mp->hash_size ) mp->bad=5;
380
381 @ Labels are given symbolic names by the following definitions, so that
382 occasional |goto| statements will be meaningful. We insert the label
383 `|exit|:' just before the `\ignorespaces|end|\unskip' of a procedure in
384 which we have used the `|return|' statement defined below; the label
385 `|restart|' is occasionally used at the very beginning of a procedure; and
386 the label `|reswitch|' is occasionally used just prior to a |case|
387 statement in which some cases change the conditions and we wish to branch
388 to the newly applicable case.  Loops that are set up with the |loop|
389 construction defined below are commonly exited by going to `|done|' or to
390 `|found|' or to `|not_found|', and they are sometimes repeated by going to
391 `|continue|'.  If two or more parts of a subroutine start differently but
392 end up the same, the shared code may be gathered together at
393 `|common_ending|'.
394
395 Incidentally, this program never declares a label that isn't actually used,
396 because some fussy \PASCAL\ compilers will complain about redundant labels.
397
398 @d label_exit 10 /* go here to leave a procedure */
399 @d restart 20 /* go here to start a procedure again */
400 @d reswitch 21 /* go here to start a case statement again */
401 @d continue 22 /* go here to resume a loop */
402 @d done 30 /* go here to exit a loop */
403 @d done1 31 /* like |done|, when there is more than one loop */
404 @d done2 32 /* for exiting the second loop in a long block */
405 @d done3 33 /* for exiting the third loop in a very long block */
406 @d done4 34 /* for exiting the fourth loop in an extremely long block */
407 @d done5 35 /* for exiting the fifth loop in an immense block */
408 @d done6 36 /* for exiting the sixth loop in a block */
409 @d found 40 /* go here when you've found it */
410 @d found1 41 /* like |found|, when there's more than one per routine */
411 @d found2 42 /* like |found|, when there's more than two per routine */
412 @d found3 43 /* like |found|, when there's more than three per routine */
413 @d not_found 45 /* go here when you've found nothing */
414 @d common_ending 50 /* go here when you want to merge with another branch */
415
416 @ Here are some macros for common programming idioms.
417
418 @d incr(A)   (A)=(A)+1 /* increase a variable by unity */
419 @d decr(A)   (A)=(A)-1 /* decrease a variable by unity */
420 @d negate(A) (A)=-(A) /* change the sign of a variable */
421 @d double(A) (A)=(A)+(A)
422 @d odd(A)   ((A)%2==1)
423 @d chr(A)   (A)
424 @d do_nothing   /* empty statement */
425 @d Return   goto exit /* terminate a procedure call */
426 @f return   nil /* \.{WEB} will henceforth say |return| instead of \\{return} */
427
428 @* \[2] The character set.
429 In order to make \MP\ readily portable to a wide variety of
430 computers, all of its input text is converted to an internal eight-bit
431 code that includes standard ASCII, the ``American Standard Code for
432 Information Interchange.''  This conversion is done immediately when each
433 character is read in. Conversely, characters are converted from ASCII to
434 the user's external representation just before they are output to a
435 text file.
436 @^ASCII code@>
437
438 Such an internal code is relevant to users of \MP\ only with respect to
439 the \&{char} and \&{ASCII} operations, and the comparison of strings.
440
441 @ Characters of text that have been converted to \MP's internal form
442 are said to be of type |ASCII_code|, which is a subrange of the integers.
443
444 @<Types...@>=
445 typedef unsigned char ASCII_code; /* eight-bit numbers */
446
447 @ The original \PASCAL\ compiler was designed in the late 60s, when six-bit
448 character sets were common, so it did not make provision for lowercase
449 letters. Nowadays, of course, we need to deal with both capital and small
450 letters in a convenient way, especially in a program for font design;
451 so the present specification of \MP\ has been written under the assumption
452 that the \PASCAL\ compiler and run-time system permit the use of text files
453 with more than 64 distinguishable characters. More precisely, we assume that
454 the character set contains at least the letters and symbols associated
455 with ASCII codes 040 through 0176; all of these characters are now
456 available on most computer terminals.
457
458 Since we are dealing with more characters than were present in the first
459 \PASCAL\ compilers, we have to decide what to call the associated data
460 type. Some \PASCAL s use the original name |char| for the
461 characters in text files, even though there now are more than 64 such
462 characters, while other \PASCAL s consider |char| to be a 64-element
463 subrange of a larger data type that has some other name.
464
465 In order to accommodate this difference, we shall use the name |text_char|
466 to stand for the data type of the characters that are converted to and
467 from |ASCII_code| when they are input and output. We shall also assume
468 that |text_char| consists of the elements |chr(first_text_char)| through
469 |chr(last_text_char)|, inclusive. The following definitions should be
470 adjusted if necessary.
471 @^system dependencies@>
472
473 @d first_text_char 0 /* ordinal number of the smallest element of |text_char| */
474 @d last_text_char 255 /* ordinal number of the largest element of |text_char| */
475
476 @<Types...@>=
477 typedef unsigned char text_char; /* the data type of characters in text files */
478
479 @ @<Local variables for init...@>=
480 integer i;
481
482 @ The \MP\ processor converts between ASCII code and
483 the user's external character set by means of arrays |xord| and |xchr|
484 that are analogous to \PASCAL's |ord| and |chr| functions.
485
486 @d xchr(A) mp->xchr[(A)]
487 @d xord(A) mp->xord[(A)]
488
489 @<Glob...@>=
490 ASCII_code xord[256];  /* specifies conversion of input characters */
491 text_char xchr[256];  /* specifies conversion of output characters */
492
493 @ The core system assumes all 8-bit is acceptable.  If it is not,
494 a change file has to alter the below section.
495 @^system dependencies@>
496
497 Additionally, people with extended character sets can
498 assign codes arbitrarily, giving an |xchr| equivalent to whatever
499 characters the users of \MP\ are allowed to have in their input files.
500 Appropriate changes to \MP's |char_class| table should then be made.
501 (Unlike \TeX, each installation of \MP\ has a fixed assignment of category
502 codes, called the |char_class|.) Such changes make portability of programs
503 more difficult, so they should be introduced cautiously if at all.
504 @^character set dependencies@>
505 @^system dependencies@>
506
507 @<Set initial ...@>=
508 for (i=0;i<=0377;i++) { xchr(i)=i; }
509
510 @ The following system-independent code makes the |xord| array contain a
511 suitable inverse to the information in |xchr|. Note that if |xchr[i]=xchr[j]|
512 where |i<j<0177|, the value of |xord[xchr[i]]| will turn out to be
513 |j| or more; hence, standard ASCII code numbers will be used instead of
514 codes below 040 in case there is a coincidence.
515
516 @<Set initial ...@>=
517 for (i=first_text_char;i<=last_text_char;i++) { 
518    xord(chr(i))=0177;
519 }
520 for (i=0200;i<=0377;i++) { xord(xchr(i))=i;}
521 for (i=0;i<=0176;i++) { xord(xchr(i))=i;}
522
523 @* \[3] Input and output.
524 The bane of portability is the fact that different operating systems treat
525 input and output quite differently, perhaps because computer scientists
526 have not given sufficient attention to this problem. People have felt somehow
527 that input and output are not part of ``real'' programming. Well, it is true
528 that some kinds of programming are more fun than others. With existing
529 input/output conventions being so diverse and so messy, the only sources of
530 joy in such parts of the code are the rare occasions when one can find a
531 way to make the program a little less bad than it might have been. We have
532 two choices, either to attack I/O now and get it over with, or to postpone
533 I/O until near the end. Neither prospect is very attractive, so let's
534 get it over with.
535
536 The basic operations we need to do are (1)~inputting and outputting of
537 text, to or from a file or the user's terminal; (2)~inputting and
538 outputting of eight-bit bytes, to or from a file; (3)~instructing the
539 operating system to initiate (``open'') or to terminate (``close'') input or
540 output from a specified file; (4)~testing whether the end of an input
541 file has been reached; (5)~display of bits on the user's screen.
542 The bit-display operation will be discussed in a later section; we shall
543 deal here only with more traditional kinds of I/O.
544
545 @ Finding files happens in a slightly roundabout fashion: the \MP\
546 instance object contains a field that holds a function pointer that finds a
547 file, and returns its name, or NULL. For this, it receives three
548 parameters: the non-qualified name |fname|, the intended |fopen|
549 operation type |fmode|, and the type of the file |ftype|.
550
551 The file types that are passed on in |ftype| can be  used to 
552 differentiate file searches if a library like kpathsea is used,
553 the fopen mode is passed along for the same reason.
554
555 @<Types...@>=
556 typedef unsigned char eight_bits ; /* unsigned one-byte quantity */
557
558 @ @<Exported types@>=
559 enum mp_filetype {
560   mp_filetype_terminal = 0, /* the terminal */
561   mp_filetype_error, /* the terminal */
562   mp_filetype_program , /* \MP\ language input */
563   mp_filetype_log,  /* the log file */
564   mp_filetype_postscript, /* the postscript output */
565   mp_filetype_memfile, /* memory dumps */
566   mp_filetype_metrics, /* TeX font metric files */
567   mp_filetype_fontmap, /* PostScript font mapping files */
568   mp_filetype_font, /*  PostScript type1 font programs */
569   mp_filetype_encoding, /*  PostScript font encoding files */
570   mp_filetype_text,  /* first text file for readfrom and writeto primitives */
571 };
572 typedef char *(*mp_file_finder)(char *, char *, int);
573 typedef void *(*mp_file_opener)(char *, char *, int);
574 typedef char *(*mp_file_reader)(void *, size_t *);
575 typedef void (*mp_binfile_reader)(void *, void **, size_t *);
576 typedef void (*mp_file_closer)(void *);
577 typedef int (*mp_file_eoftest)(void *);
578 typedef void (*mp_file_flush)(void *);
579 typedef void (*mp_file_writer)(void *, char *);
580 typedef void (*mp_binfile_writer)(void *, void *, size_t);
581 #define NOTTESTING 1
582
583 @ @<Glob...@>=
584 mp_file_finder find_file;
585 mp_file_opener open_file;
586 mp_file_reader read_ascii_file;
587 mp_binfile_reader read_binary_file;
588 mp_file_closer close_file;
589 mp_file_eoftest eof_file;
590 mp_file_flush flush_file;
591 mp_file_writer write_ascii_file;
592 mp_binfile_writer write_binary_file;
593
594 @ @<Option variables@>=
595 mp_file_finder find_file;
596 mp_file_opener open_file;
597 mp_file_reader read_ascii_file;
598 mp_binfile_reader read_binary_file;
599 mp_file_closer close_file;
600 mp_file_eoftest eof_file;
601 mp_file_flush flush_file;
602 mp_file_writer write_ascii_file;
603 mp_binfile_writer write_binary_file;
604
605 @ The default function for finding files is |mp_find_file|. It is 
606 pretty stupid: it will only find files in the current directory.
607
608 This function may disappear altogether, it is currently only
609 used for the default font map file.
610
611 @c
612 char *mp_find_file (char *fname, char *fmode, int ftype)  {
613   if (fmode[0] != 'r' || access (fname,R_OK) || ftype) {  
614      return strdup(fname);
615   }
616   return NULL;
617 }
618
619 @ This has to be done very early on, so it is best to put it in with
620 the |mp_new| allocations
621
622 @d set_callback_option(A) do { mp->A = mp_##A;
623   if (opt->A!=NULL) mp->A = opt->A;
624 } while (0)
625
626 @<Allocate or initialize ...@>=
627 set_callback_option(find_file);
628 set_callback_option(open_file);
629 set_callback_option(read_ascii_file);
630 set_callback_option(read_binary_file);
631 set_callback_option(close_file);
632 set_callback_option(eof_file);
633 set_callback_option(flush_file);
634 set_callback_option(write_ascii_file);
635 set_callback_option(write_binary_file);
636
637 @ Because |mp_find_file| is used so early, it has to be in the helpers
638 section.
639
640 @<Internal ...@>=
641 char *mp_find_file (char *fname, char *fmode, int ftype) ;
642 void *mp_open_file (char *fname, char *fmode, int ftype) ;
643 char *mp_read_ascii_file (void *f, size_t *size) ;
644 void mp_read_binary_file (void *f, void **d, size_t *size) ;
645 void mp_close_file (void *f) ;
646 int mp_eof_file (void *f) ;
647 void mp_flush_file (void *f) ;
648 void mp_write_ascii_file (void *f, char *s) ;
649 void mp_write_binary_file (void *f, void *s, size_t t) ;
650
651 @ The function to open files can now be very short.
652
653 @c
654 void *mp_open_file(char *fname, char *fmode, int ftype)  {
655 #if NOTTESTING
656   if (ftype==mp_filetype_terminal) {
657     return (fmode[0] == 'r' ? stdin : stdout);
658   } else if (ftype==mp_filetype_error) {
659     return stderr;
660   } else if (fname != NULL && (fmode[0] != 'r' || access (fname,R_OK))) {
661     return (void *)fopen(fname, fmode);
662   }
663 #endif
664   return NULL;
665 }
666
667 @ This is a legacy interface: (almost) all file names pass through |name_of_file|.
668
669 @<Glob...@>=
670 char name_of_file[file_name_size+1]; /* the name of a system file */
671 int name_length;/* this many characters are actually
672   relevant in |name_of_file| (the rest are blank) */
673 boolean print_found_names; /* configuration parameter */
674
675 @ @<Option variables@>=
676 int print_found_names; /* configuration parameter */
677
678 @ If this parameter is true, the terminal and log will report the found
679 file names for input files instead of the requested ones. 
680 It is off by default because it creates an extra filename lookup.
681
682 @<Allocate or initialize ...@>=
683 mp->print_found_names = (opt->print_found_names>0 ? true : false);
684
685 @ \MP's file-opening procedures return |false| if no file identified by
686 |name_of_file| could be opened.
687
688 The |OPEN_FILE| macro takes care of the |print_found_names| parameter.
689 It is not used for opening a mem file for read, because that file name 
690 is never printed.
691
692 @d OPEN_FILE(A) do {
693   if (mp->print_found_names) {
694     char *s = (mp->find_file)(mp->name_of_file,A,ftype);
695     if (s!=NULL) {
696       *f = (mp->open_file)(mp->name_of_file,A, ftype); 
697       strncpy(mp->name_of_file,s,file_name_size);
698       xfree(s);
699     } else {
700       *f = NULL;
701     }
702   } else {
703     *f = (mp->open_file)(mp->name_of_file,A, ftype); 
704   }
705 } while (0);
706 return (*f ? true : false)
707
708 @c 
709 boolean mp_a_open_in (MP mp, void **f, int ftype) {
710   /* open a text file for input */
711   OPEN_FILE("r");
712 }
713 @#
714 boolean mp_w_open_in (MP mp, void **f) {
715   /* open a word file for input */
716   *f = (mp->open_file)(mp->name_of_file,"rb",mp_filetype_memfile); 
717   return (*f ? true : false);
718 }
719 @#
720 boolean mp_a_open_out (MP mp, void **f, int ftype) {
721   /* open a text file for output */
722   OPEN_FILE("w");
723 }
724 @#
725 boolean mp_b_open_out (MP mp, void **f, int ftype) {
726   /* open a binary file for output */
727   OPEN_FILE("wb");
728 }
729 @#
730 boolean mp_w_open_out (MP mp, void **f) {
731   /* open a word file for output */
732   int ftype = mp_filetype_memfile;
733   OPEN_FILE("wb");
734 }
735
736 @ @c
737 char *mp_read_ascii_file (void *f, size_t *size) {
738   int c;
739   size_t len = 0;
740   char *s = NULL;
741   *size = 0;
742 #if NOTTESTING
743   c = fgetc(f);
744   if (c==EOF)
745     return NULL;
746   s = malloc(256);
747   while (c!=EOF && c!='\n' && c!='\r') { 
748         s[len++] = c;
749     c =fgetc(f);
750   }
751   if (c=='\r') {
752     c = fgetc(f);
753     if (c!=EOF && c!='\n')
754        ungetc(c,f);
755   }
756   s[len] = 0;
757   *size = len;
758 #endif
759   return s;
760 }
761
762 @ @c
763 void mp_write_ascii_file (void *f, char *s) {
764 #if NOTTESTING
765   if (f!=null) {
766     fputs(s,f);
767   }
768 #endif
769 }
770
771 @ @c
772 void mp_read_binary_file (void *f, void **data, size_t *size) {
773   size_t len = 0;
774 #if NOTTESTING
775   len = fread(*data,1,*size,f);
776 #endif
777   *size = len;
778 }
779
780 @ @c
781 void mp_write_binary_file (void *f, void *s, size_t size) {
782 #if NOTTESTING
783   if (f!=null)
784     fwrite(s,size,1,f);
785 #endif
786 }
787
788
789 @ @c
790 void mp_close_file (void *f) {
791 #if NOTTESTING
792   fclose(f);
793 #endif
794 }
795
796 @ @c
797 int mp_eof_file (void *f) {
798 #if NOTTESTING
799   return feof(f);
800 #else
801   return 0;
802 #endif
803 }
804
805 @ @c
806 void mp_flush_file (void *f) {
807 #if NOTTESTING
808   fflush(f);
809 #endif
810 }
811
812
813
814 @ Binary input and output are done with \PASCAL's ordinary |get| and |put|
815 procedures, so we don't have to make any other special arrangements for
816 binary~I/O. Text output is also easy to do with standard \PASCAL\ routines.
817 The treatment of text input is more difficult, however, because
818 of the necessary translation to |ASCII_code| values.
819 \MP's conventions should be efficient, and they should
820 blend nicely with the user's operating environment.
821
822 @ Input from text files is read one line at a time, using a routine called
823 |input_ln|. This function is defined in terms of global variables called
824 |buffer|, |first|, and |last| that will be described in detail later; for
825 now, it suffices for us to know that |buffer| is an array of |ASCII_code|
826 values, and that |first| and |last| are indices into this array
827 representing the beginning and ending of a line of text.
828
829 @<Glob...@>=
830 size_t buf_size; /* maximum number of characters simultaneously present in
831                     current lines of open files */
832 ASCII_code *buffer; /* lines of characters being read */
833 size_t first; /* the first unused position in |buffer| */
834 size_t last; /* end of the line just input to |buffer| */
835 size_t max_buf_stack; /* largest index used in |buffer| */
836
837 @ @<Allocate or initialize ...@>=
838 mp->buf_size = 200;
839 mp->buffer = xmalloc((mp->buf_size+1),sizeof(ASCII_code));
840
841 @ @<Dealloc variables@>=
842 xfree(mp->buffer);
843
844 @ @c
845 void mp_reallocate_buffer(MP mp, size_t l) {
846   ASCII_code *buffer;
847   if (l>max_halfword) {
848     mp_confusion(mp,"buffer size"); /* can't happen (I hope) */
849   }
850   buffer = xmalloc((l+1),sizeof(ASCII_code));
851   memcpy(buffer,mp->buffer,(mp->buf_size+1));
852   xfree(mp->buffer);
853   mp->buffer = buffer ;
854   mp->buf_size = l;
855 }
856
857 @ The |input_ln| function brings the next line of input from the specified
858 field into available positions of the buffer array and returns the value
859 |true|, unless the file has already been entirely read, in which case it
860 returns |false| and sets |last:=first|.  In general, the |ASCII_code|
861 numbers that represent the next line of the file are input into
862 |buffer[first]|, |buffer[first+1]|, \dots, |buffer[last-1]|; and the
863 global variable |last| is set equal to |first| plus the length of the
864 line. Trailing blanks are removed from the line; thus, either |last=first|
865 (in which case the line was entirely blank) or |buffer[last-1]<>" "|.
866 @^inner loop@>
867
868 The variable |max_buf_stack|, which is used to keep track of how large
869 the |buf_size| parameter must be to accommodate the present job, is
870 also kept up to date by |input_ln|.
871
872 @c 
873 boolean mp_input_ln (MP mp, void *f ) {
874   /* inputs the next line or returns |false| */
875   char *s;
876   size_t size = 0; 
877   mp->last=mp->first; /* cf.\ Matthew 19\thinspace:\thinspace30 */
878   s = (mp->read_ascii_file)(f, &size);
879   if (s==NULL)
880         return false;
881   if (size>0) {
882     mp->last = mp->first+size;
883     if ( mp->last>=mp->max_buf_stack ) { 
884       mp->max_buf_stack=mp->last+1;
885       while ( mp->max_buf_stack>=mp->buf_size ) {
886         mp_reallocate_buffer(mp,(mp->buf_size+(mp->buf_size>>2)));
887       }
888     }
889     memcpy((mp->buffer+mp->first),s,size);
890     free(s);
891     /* while ( mp->buffer[mp->last]==' ' ) mp->last--; */
892   } 
893   return true;
894 }
895
896 @ The user's terminal acts essentially like other files of text, except
897 that it is used both for input and for output. When the terminal is
898 considered an input file, the file variable is called |term_in|, and when it
899 is considered an output file the file variable is |term_out|.
900 @^system dependencies@>
901
902 @<Glob...@>=
903 void * term_in; /* the terminal as an input file */
904 void * term_out; /* the terminal as an output file */
905 void * err_out; /* the terminal as an output file */
906
907 @ Here is how to open the terminal files. In the default configuration,
908 nothing happens except that the command line (if there is one) is copied
909 to the input buffer.  The variable |command_line| will be filled by the 
910 |main| procedure. The copying can not be done earlier in the program 
911 logic because in the |INI| version, the |buffer| is also used for primitive 
912 initialization.
913
914 @^system dependencies@>
915
916 @d t_open_out  do {/* open the terminal for text output */
917     mp->term_out = (mp->open_file)("terminal", "w", mp_filetype_terminal);
918     mp->err_out = (mp->open_file)("error", "w", mp_filetype_error);
919 } while (0)
920 @d t_open_in  do { /* open the terminal for text input */
921     mp->term_in = (mp->open_file)("terminal", "r", mp_filetype_terminal);
922     if (mp->command_line!=NULL) {
923       mp->last = strlen(mp->command_line);
924       strncpy((char *)mp->buffer,mp->command_line,mp->last);
925       xfree(mp->command_line);
926     }
927 } while (0)
928
929 @<Glob...@>=
930 char *command_line;
931
932 @ @<Option variables@>=
933 char *command_line;
934
935 @ @<Allocate or initialize ...@>=
936 mp->command_line = opt->command_line;
937
938 @ Sometimes it is necessary to synchronize the input/output mixture that
939 happens on the user's terminal, and three system-dependent
940 procedures are used for this
941 purpose. The first of these, |update_terminal|, is called when we want
942 to make sure that everything we have output to the terminal so far has
943 actually left the computer's internal buffers and been sent.
944 The second, |clear_terminal|, is called when we wish to cancel any
945 input that the user may have typed ahead (since we are about to
946 issue an unexpected error message). The third, |wake_up_terminal|,
947 is supposed to revive the terminal if the user has disabled it by
948 some instruction to the operating system.  The following macros show how
949 these operations can be specified in \ph:
950 @^system dependencies@>
951
952 @d update_terminal   (mp->flush_file)(mp->term_out) /* empty the terminal output buffer */
953 @d clear_terminal   do_nothing /* clear the terminal input buffer */
954 @d wake_up_terminal  (mp->flush_file)(mp->term_out) /* cancel the user's cancellation of output */
955
956 @ We need a special routine to read the first line of \MP\ input from
957 the user's terminal. This line is different because it is read before we
958 have opened the transcript file; there is sort of a ``chicken and
959 egg'' problem here. If the user types `\.{input cmr10}' on the first
960 line, or if some macro invoked by that line does such an \.{input},
961 the transcript file will be named `\.{cmr10.log}'; but if no \.{input}
962 commands are performed during the first line of terminal input, the transcript
963 file will acquire its default name `\.{mpout.log}'. (The transcript file
964 will not contain error messages generated by the first line before the
965 first \.{input} command.)
966
967 The first line is even more special if we are lucky enough to have an operating
968 system that treats \MP\ differently from a run-of-the-mill \PASCAL\ object
969 program. It's nice to let the user start running a \MP\ job by typing
970 a command line like `\.{MP cmr10}'; in such a case, \MP\ will operate
971 as if the first line of input were `\.{cmr10}', i.e., the first line will
972 consist of the remainder of the command line, after the part that invoked \MP.
973
974 @ Different systems have different ways to get started. But regardless of
975 what conventions are adopted, the routine that initializes the terminal
976 should satisfy the following specifications:
977
978 \yskip\textindent{1)}It should open file |term_in| for input from the
979   terminal. (The file |term_out| will already be open for output to the
980   terminal.)
981
982 \textindent{2)}If the user has given a command line, this line should be
983   considered the first line of terminal input. Otherwise the
984   user should be prompted with `\.{**}', and the first line of input
985   should be whatever is typed in response.
986
987 \textindent{3)}The first line of input, which might or might not be a
988   command line, should appear in locations |first| to |last-1| of the
989   |buffer| array.
990
991 \textindent{4)}The global variable |loc| should be set so that the
992   character to be read next by \MP\ is in |buffer[loc]|. This
993   character should not be blank, and we should have |loc<last|.
994
995 \yskip\noindent(It may be necessary to prompt the user several times
996 before a non-blank line comes in. The prompt is `\.{**}' instead of the
997 later `\.*' because the meaning is slightly different: `\.{input}' need
998 not be typed immediately after~`\.{**}'.)
999
1000 @d loc mp->cur_input.loc_field /* location of first unread character in |buffer| */
1001
1002 @ The following program does the required initialization
1003 without retrieving a possible command line.
1004 It should be clear how to modify this routine to deal with command lines,
1005 if the system permits them.
1006 @^system dependencies@>
1007
1008 @c 
1009 boolean mp_init_terminal (MP mp) { /* gets the terminal input started */
1010   t_open_in; 
1011   if (mp->last!=0) {
1012     loc = mp->first = 0;
1013         return true;
1014   }
1015   while (1) { 
1016     wake_up_terminal; do_fprintf(mp->term_out,"**"); update_terminal;
1017 @.**@>
1018     if ( ! mp_input_ln(mp, mp->term_in ) ) { /* this shouldn't happen */
1019       do_fprintf(mp->term_out,"\n! End of file on the terminal... why?");
1020 @.End of file on the terminal@>
1021       return false;
1022     }
1023     loc=mp->first;
1024     while ( (loc<(int)mp->last)&&(mp->buffer[loc]==' ') ) 
1025       incr(loc);
1026     if ( loc<(int)mp->last ) { 
1027       return true; /* return unless the line was all blank */
1028     };
1029     do_fprintf(mp->term_out,"Please type the name of your input file.\n");
1030   }
1031 }
1032
1033 @ @<Declarations@>=
1034 boolean mp_init_terminal (MP mp) ;
1035
1036
1037 @* \[4] String handling.
1038 Symbolic token names and diagnostic messages are variable-length strings
1039 of eight-bit characters. Since \PASCAL\ does not have a well-developed string
1040 mechanism, \MP\ does all of its string processing by homegrown methods.
1041
1042 \MP\ uses strings more extensively than \MF\ does, but the necessary
1043 operations can still be handled with a fairly simple data structure.
1044 The array |str_pool| contains all of the (eight-bit) ASCII codes in all
1045 of the strings, and the array |str_start| contains indices of the starting
1046 points of each string. Strings are referred to by integer numbers, so that
1047 string number |s| comprises the characters |str_pool[j]| for
1048 |str_start[s]<=j<str_start[ss]| where |ss=next_str[s]|.  The string pool
1049 is allocated sequentially and |str_pool[pool_ptr]| is the next unused
1050 location.  The first string number not currently in use is |str_ptr|
1051 and |next_str[str_ptr]| begins a list of free string numbers.  String
1052 pool entries |str_start[str_ptr]| up to |pool_ptr| are reserved for a
1053 string currently being constructed.
1054
1055 String numbers 0 to 255 are reserved for strings that correspond to single
1056 ASCII characters. This is in accordance with the conventions of \.{WEB},
1057 @.WEB@>
1058 which converts single-character strings into the ASCII code number of the
1059 single character involved, while it converts other strings into integers
1060 and builds a string pool file. Thus, when the string constant \.{"."} appears
1061 in the program below, \.{WEB} converts it into the integer 46, which is the
1062 ASCII code for a period, while \.{WEB} will convert a string like \.{"hello"}
1063 into some integer greater than~255. String number 46 will presumably be the
1064 single character `\..'\thinspace; but some ASCII codes have no standard visible
1065 representation, and \MP\ may need to be able to print an arbitrary
1066 ASCII character, so the first 256 strings are used to specify exactly what
1067 should be printed for each of the 256 possibilities.
1068
1069 @<Types...@>=
1070 typedef int pool_pointer; /* for variables that point into |str_pool| */
1071 typedef int str_number; /* for variables that point into |str_start| */
1072
1073 @ @<Glob...@>=
1074 ASCII_code *str_pool; /* the characters */
1075 pool_pointer *str_start; /* the starting pointers */
1076 str_number *next_str; /* for linking strings in order */
1077 pool_pointer pool_ptr; /* first unused position in |str_pool| */
1078 str_number str_ptr; /* number of the current string being created */
1079 pool_pointer init_pool_ptr; /* the starting value of |pool_ptr| */
1080 str_number init_str_use; /* the initial number of strings in use */
1081 pool_pointer max_pool_ptr; /* the maximum so far of |pool_ptr| */
1082 str_number max_str_ptr; /* the maximum so far of |str_ptr| */
1083
1084 @ @<Allocate or initialize ...@>=
1085 mp->str_pool  = xmalloc ((mp->pool_size +1),sizeof(ASCII_code));
1086 mp->str_start = xmalloc ((mp->max_strings+1),sizeof(pool_pointer));
1087 mp->next_str  = xmalloc ((mp->max_strings+1),sizeof(str_number));
1088
1089 @ @<Dealloc variables@>=
1090 xfree(mp->str_pool);
1091 xfree(mp->str_start);
1092 xfree(mp->next_str);
1093
1094 @ Most printing is done from |char *|s, but sometimes not. Here are
1095 functions that convert an internal string into a |char *| for use
1096 by the printing routines, and vice versa.
1097
1098 @d str(A) mp_str(mp,A)
1099 @d rts(A) mp_rts(mp,A)
1100
1101 @<Internal ...@>=
1102 int mp_xstrcmp (const char *a, const char *b);
1103 char * mp_str (MP mp, str_number s);
1104
1105 @ @<Declarations@>=
1106 str_number mp_rts (MP mp, char *s);
1107 str_number mp_make_string (MP mp);
1108
1109 @ The attempt to catch interrupted strings that is in |mp_rts|, is not 
1110 very good: it does not handle nesting over more than one level.
1111
1112 @c 
1113 int mp_xstrcmp (const char *a, const char *b) {
1114         if (a==NULL && b==NULL) 
1115           return 0;
1116     if (a==NULL)
1117       return -1;
1118     if (b==NULL)
1119       return 1;
1120     return strcmp(a,b);
1121 }
1122
1123 @ @c
1124 char * mp_str (MP mp, str_number ss) {
1125   char *s;
1126   int len;
1127   if (ss==mp->str_ptr) {
1128     return NULL;
1129   } else {
1130     len = length(ss);
1131     s = xmalloc(len+1,sizeof(char));
1132     strncpy(s,(char *)(mp->str_pool+(mp->str_start[ss])),len);
1133     s[len] = 0;
1134     return (char *)s;
1135   }
1136 }
1137 str_number mp_rts (MP mp, char *s) {
1138   int r; /* the new string */ 
1139   int old; /* a possible string in progress */
1140   int i=0;
1141   if (strlen(s)==0) {
1142     return 256;
1143   } else if (strlen(s)==1) {
1144     return s[0];
1145   } else {
1146    old=0;
1147    str_room((integer)strlen(s));
1148    if (mp->str_start[mp->str_ptr]<mp->pool_ptr)
1149      old = mp_make_string(mp);
1150    while (*s) {
1151      append_char(*s);
1152      s++;
1153    }
1154    r = mp_make_string(mp);
1155    if (old!=0) {
1156       str_room(length(old));
1157       while (i<length(old)) {
1158         append_char((mp->str_start[old]+i));
1159       } 
1160       mp_flush_string(mp,old);
1161     }
1162     return r;
1163   }
1164 }
1165
1166 @ Except for |strs_used_up|, the following string statistics are only
1167 maintained when code between |stat| $\ldots$ |tats| delimiters is not
1168 commented out:
1169
1170 @<Glob...@>=
1171 integer strs_used_up; /* strings in use or unused but not reclaimed */
1172 integer pool_in_use; /* total number of cells of |str_pool| actually in use */
1173 integer strs_in_use; /* total number of strings actually in use */
1174 integer max_pl_used; /* maximum |pool_in_use| so far */
1175 integer max_strs_used; /* maximum |strs_in_use| so far */
1176
1177 @ Several of the elementary string operations are performed using \.{WEB}
1178 macros instead of \PASCAL\ procedures, because many of the
1179 operations are done quite frequently and we want to avoid the
1180 overhead of procedure calls. For example, here is
1181 a simple macro that computes the length of a string.
1182 @.WEB@>
1183
1184 @d str_stop(A) mp->str_start[mp->next_str[(A)]] /* one cell past the end of string
1185   number \# */
1186 @d length(A) (str_stop((A))-mp->str_start[(A)]) /* the number of characters in string \# */
1187
1188 @ The length of the current string is called |cur_length|.  If we decide that
1189 the current string is not needed, |flush_cur_string| resets |pool_ptr| so that
1190 |cur_length| becomes zero.
1191
1192 @d cur_length   (mp->pool_ptr - mp->str_start[mp->str_ptr])
1193 @d flush_cur_string   mp->pool_ptr=mp->str_start[mp->str_ptr]
1194
1195 @ Strings are created by appending character codes to |str_pool|.
1196 The |append_char| macro, defined here, does not check to see if the
1197 value of |pool_ptr| has gotten too high; this test is supposed to be
1198 made before |append_char| is used.
1199
1200 To test if there is room to append |l| more characters to |str_pool|,
1201 we shall write |str_room(l)|, which tries to make sure there is enough room
1202 by compacting the string pool if necessary.  If this does not work,
1203 |do_compaction| aborts \MP\ and gives an apologetic error message.
1204
1205 @d append_char(A)   /* put |ASCII_code| \# at the end of |str_pool| */
1206 { mp->str_pool[mp->pool_ptr]=(A); incr(mp->pool_ptr);
1207 }
1208 @d str_room(A)   /* make sure that the pool hasn't overflowed */
1209   { if ( mp->pool_ptr+(A) > mp->max_pool_ptr ) {
1210     if ( mp->pool_ptr+(A) > mp->pool_size ) mp_do_compaction(mp, (A));
1211     else mp->max_pool_ptr=mp->pool_ptr+(A); }
1212   }
1213
1214 @ The following routine is similar to |str_room(1)| but it uses the
1215 argument |mp->pool_size| to prevent |do_compaction| from aborting when
1216 string space is exhausted.
1217
1218 @<Declare the procedure called |unit_str_room|@>=
1219 void mp_unit_str_room (MP mp);
1220
1221 @ @c
1222 void mp_unit_str_room (MP mp) { 
1223   if ( mp->pool_ptr>=mp->pool_size ) mp_do_compaction(mp, mp->pool_size);
1224   if ( mp->pool_ptr>=mp->max_pool_ptr ) mp->max_pool_ptr=mp->pool_ptr+1;
1225 }
1226
1227 @ \MP's string expressions are implemented in a brute-force way: Every
1228 new string or substring that is needed is simply copied into the string pool.
1229 Space is eventually reclaimed by a procedure called |do_compaction| with
1230 the aid of a simple system system of reference counts.
1231 @^reference counts@>
1232
1233 The number of references to string number |s| will be |str_ref[s]|. The
1234 special value |str_ref[s]=max_str_ref=127| is used to denote an unknown
1235 positive number of references; such strings will never be recycled. If
1236 a string is ever referred to more than 126 times, simultaneously, we
1237 put it in this category. Hence a single byte suffices to store each |str_ref|.
1238
1239 @d max_str_ref 127 /* ``infinite'' number of references */
1240 @d add_str_ref(A) { if ( mp->str_ref[(A)]<max_str_ref ) incr(mp->str_ref[(A)]);
1241   }
1242
1243 @<Glob...@>=
1244 int *str_ref;
1245
1246 @ @<Allocate or initialize ...@>=
1247 mp->str_ref = xmalloc ((mp->max_strings+1),sizeof(int));
1248
1249 @ @<Dealloc variables@>=
1250 xfree(mp->str_ref);
1251
1252 @ Here's what we do when a string reference disappears:
1253
1254 @d delete_str_ref(A)  { 
1255     if ( mp->str_ref[(A)]<max_str_ref ) {
1256        if ( mp->str_ref[(A)]>1 ) decr(mp->str_ref[(A)]); 
1257        else mp_flush_string(mp, (A));
1258     }
1259   }
1260
1261 @<Declare the procedure called |flush_string|@>=
1262 void mp_flush_string (MP mp,str_number s) ;
1263
1264
1265 @ We can't flush the first set of static strings at all, so there 
1266 is no point in trying
1267
1268 @c
1269 void mp_flush_string (MP mp,str_number s) { 
1270   if (length(s)>1) {
1271     mp->pool_in_use=mp->pool_in_use-length(s);
1272     decr(mp->strs_in_use);
1273     if ( mp->next_str[s]!=mp->str_ptr ) {
1274       mp->str_ref[s]=0;
1275     } else { 
1276       mp->str_ptr=s;
1277       decr(mp->strs_used_up);
1278     }
1279     mp->pool_ptr=mp->str_start[mp->str_ptr];
1280   }
1281 }
1282
1283 @ C literals cannot be simply added, they need to be set so they can't
1284 be flushed.
1285
1286 @d intern(A) mp_intern(mp,(A))
1287
1288 @c
1289 str_number mp_intern (MP mp, char *s) {
1290   str_number r ;
1291   r = rts(s);
1292   mp->str_ref[r] = max_str_ref;
1293   return r;
1294 }
1295
1296 @ @<Declarations@>=
1297 str_number mp_intern (MP mp, char *s);
1298
1299
1300 @ Once a sequence of characters has been appended to |str_pool|, it
1301 officially becomes a string when the function |make_string| is called.
1302 This function returns the identification number of the new string as its
1303 value.
1304
1305 When getting the next unused string number from the linked list, we pretend
1306 that
1307 $$ \hbox{|max_str_ptr+1|, |max_str_ptr+2|, $\ldots$, |mp->max_strings|} $$
1308 are linked sequentially even though the |next_str| entries have not been
1309 initialized yet.  We never allow |str_ptr| to reach |mp->max_strings|;
1310 |do_compaction| is responsible for making sure of this.
1311
1312 @<Declarations@>=
1313 @<Declare the procedure called |do_compaction|@>;
1314 @<Declare the procedure called |unit_str_room|@>;
1315 str_number mp_make_string (MP mp);
1316
1317 @ @c 
1318 str_number mp_make_string (MP mp) { /* current string enters the pool */
1319   str_number s; /* the new string */
1320 RESTART: 
1321   s=mp->str_ptr;
1322   mp->str_ptr=mp->next_str[s];
1323   if ( mp->str_ptr>mp->max_str_ptr ) {
1324     if ( mp->str_ptr==mp->max_strings ) { 
1325       mp->str_ptr=s;
1326       mp_do_compaction(mp, 0);
1327       goto RESTART;
1328     } else {
1329 #ifdef DEBUG 
1330       if ( mp->strs_used_up!=mp->max_str_ptr ) mp_confusion(mp, "s");
1331 @:this can't happen s}{\quad \.s@>
1332 #endif
1333       mp->max_str_ptr=mp->str_ptr;
1334       mp->next_str[mp->str_ptr]=mp->max_str_ptr+1;
1335     }
1336   }
1337   mp->str_ref[s]=1;
1338   mp->str_start[mp->str_ptr]=mp->pool_ptr;
1339   incr(mp->strs_used_up);
1340   incr(mp->strs_in_use);
1341   mp->pool_in_use=mp->pool_in_use+length(s);
1342   if ( mp->pool_in_use>mp->max_pl_used ) 
1343     mp->max_pl_used=mp->pool_in_use;
1344   if ( mp->strs_in_use>mp->max_strs_used ) 
1345     mp->max_strs_used=mp->strs_in_use;
1346   return s;
1347 }
1348
1349 @ The most interesting string operation is string pool compaction.  The idea
1350 is to recover unused space in the |str_pool| array by recopying the strings
1351 to close the gaps created when some strings become unused.  All string
1352 numbers~$k$ where |str_ref[k]=0| are to be linked into the list of free string
1353 numbers after |str_ptr|.  If this fails to free enough pool space we issue an
1354 |overflow| error unless |needed=mp->pool_size|.  Calling |do_compaction|
1355 with |needed=mp->pool_size| supresses all overflow tests.
1356
1357 The compaction process starts with |last_fixed_str| because all lower numbered
1358 strings are permanently allocated with |max_str_ref| in their |str_ref| entries.
1359
1360 @<Glob...@>=
1361 str_number last_fixed_str; /* last permanently allocated string */
1362 str_number fixed_str_use; /* number of permanently allocated strings */
1363
1364 @ @<Declare the procedure called |do_compaction|@>=
1365 void mp_do_compaction (MP mp, pool_pointer needed) ;
1366
1367 @ @c
1368 void mp_do_compaction (MP mp, pool_pointer needed) {
1369   str_number str_use; /* a count of strings in use */
1370   str_number r,s,t; /* strings being manipulated */
1371   pool_pointer p,q; /* destination and source for copying string characters */
1372   @<Advance |last_fixed_str| as far as possible and set |str_use|@>;
1373   r=mp->last_fixed_str;
1374   s=mp->next_str[r];
1375   p=mp->str_start[s];
1376   while ( s!=mp->str_ptr ) { 
1377     while ( mp->str_ref[s]==0 ) {
1378       @<Advance |s| and add the old |s| to the list of free string numbers;
1379         then |break| if |s=str_ptr|@>;
1380     }
1381     r=s; s=mp->next_str[s];
1382     incr(str_use);
1383     @<Move string |r| back so that |str_start[r]=p|; make |p| the location
1384      after the end of the string@>;
1385   }
1386   @<Move the current string back so that it starts at |p|@>;
1387   if ( needed<mp->pool_size ) {
1388     @<Make sure that there is room for another string with |needed| characters@>;
1389   }
1390   @<Account for the compaction and make sure the statistics agree with the
1391      global versions@>;
1392   mp->strs_used_up=str_use;
1393 }
1394
1395 @ @<Advance |last_fixed_str| as far as possible and set |str_use|@>=
1396 t=mp->next_str[mp->last_fixed_str];
1397 while (t!=mp->str_ptr && mp->str_ref[t]==max_str_ref) {
1398   incr(mp->fixed_str_use);
1399   mp->last_fixed_str=t;
1400   t=mp->next_str[t];
1401 }
1402 str_use=mp->fixed_str_use
1403
1404 @ Because of the way |flush_string| has been written, it should never be
1405 necessary to |break| here.  The extra line of code seems worthwhile to
1406 preserve the generality of |do_compaction|.
1407
1408 @<Advance |s| and add the old |s| to the list of free string numbers;...@>=
1409 {
1410 t=s;
1411 s=mp->next_str[s];
1412 mp->next_str[r]=s;
1413 mp->next_str[t]=mp->next_str[mp->str_ptr];
1414 mp->next_str[mp->str_ptr]=t;
1415 if ( s==mp->str_ptr ) break;
1416 }
1417
1418 @ The string currently starts at |str_start[r]| and ends just before
1419 |str_start[s]|.  We don't change |str_start[s]| because it might be needed
1420 to locate the next string.
1421
1422 @<Move string |r| back so that |str_start[r]=p|; make |p| the location...@>=
1423 q=mp->str_start[r];
1424 mp->str_start[r]=p;
1425 while ( q<mp->str_start[s] ) { 
1426   mp->str_pool[p]=mp->str_pool[q];
1427   incr(p); incr(q);
1428 }
1429
1430 @ Pointers |str_start[str_ptr]| and |pool_ptr| have not been updated.  When
1431 we do this, anything between them should be moved.
1432
1433 @ @<Move the current string back so that it starts at |p|@>=
1434 q=mp->str_start[mp->str_ptr];
1435 mp->str_start[mp->str_ptr]=p;
1436 while ( q<mp->pool_ptr ) { 
1437   mp->str_pool[p]=mp->str_pool[q];
1438   incr(p); incr(q);
1439 }
1440 mp->pool_ptr=p
1441
1442 @ We must remember that |str_ptr| is not allowed to reach |mp->max_strings|.
1443
1444 @<Make sure that there is room for another string with |needed| char...@>=
1445 if ( str_use>=mp->max_strings-1 )
1446   mp_reallocate_strings (mp,str_use);
1447 if ( mp->pool_ptr+needed>mp->max_pool_ptr ) {
1448   mp_reallocate_pool(mp, mp->pool_ptr+needed);
1449   mp->max_pool_ptr=mp->pool_ptr+needed;
1450 }
1451
1452 @ @<Declarations@>=
1453 void mp_reallocate_strings (MP mp, str_number str_use) ;
1454 void mp_reallocate_pool(MP mp, pool_pointer needed) ;
1455
1456 @ @c 
1457 void mp_reallocate_strings (MP mp, str_number str_use) { 
1458   while ( str_use>=mp->max_strings-1 ) {
1459     int l = mp->max_strings + (mp->max_strings>>2);
1460     XREALLOC (mp->str_ref,   l, int);
1461     XREALLOC (mp->str_start, l, pool_pointer);
1462     XREALLOC (mp->next_str,  l, str_number);
1463     mp->max_strings = l;
1464   }
1465 }
1466 void mp_reallocate_pool(MP mp, pool_pointer needed) {
1467   while ( needed>mp->pool_size ) {
1468     int l = mp->pool_size + (mp->pool_size>>2);
1469         XREALLOC (mp->str_pool, l, ASCII_code);
1470     mp->pool_size = l;
1471   }
1472 }
1473
1474 @ @<Account for the compaction and make sure the statistics agree with...@>=
1475 if ( (mp->str_start[mp->str_ptr]!=mp->pool_in_use)||(str_use!=mp->strs_in_use) )
1476   mp_confusion(mp, "string");
1477 @:this can't happen string}{\quad string@>
1478 incr(mp->pact_count);
1479 mp->pact_chars=mp->pact_chars+mp->pool_ptr-str_stop(mp->last_fixed_str);
1480 mp->pact_strs=mp->pact_strs+str_use-mp->fixed_str_use;
1481 #ifdef DEBUG
1482 s=mp->str_ptr; t=str_use;
1483 while ( s<=mp->max_str_ptr ){
1484   if ( t>mp->max_str_ptr ) mp_confusion(mp, "\"");
1485   incr(t); s=mp->next_str[s];
1486 };
1487 if ( t<=mp->max_str_ptr ) mp_confusion(mp, "\"");
1488 #endif
1489
1490 @ A few more global variables are needed to keep track of statistics when
1491 |stat| $\ldots$ |tats| blocks are not commented out.
1492
1493 @<Glob...@>=
1494 integer pact_count; /* number of string pool compactions so far */
1495 integer pact_chars; /* total number of characters moved during compactions */
1496 integer pact_strs; /* total number of strings moved during compactions */
1497
1498 @ @<Initialize compaction statistics@>=
1499 mp->pact_count=0;
1500 mp->pact_chars=0;
1501 mp->pact_strs=0;
1502
1503 @ The following subroutine compares string |s| with another string of the
1504 same length that appears in |buffer| starting at position |k|;
1505 the result is |true| if and only if the strings are equal.
1506
1507 @c 
1508 boolean mp_str_eq_buf (MP mp,str_number s, integer k) {
1509   /* test equality of strings */
1510   pool_pointer j; /* running index */
1511   j=mp->str_start[s];
1512   while ( j<str_stop(s) ) { 
1513     if ( mp->str_pool[j++]!=mp->buffer[k++] ) 
1514       return false;
1515   }
1516   return true;
1517 }
1518
1519 @ Here is a similar routine, but it compares two strings in the string pool,
1520 and it does not assume that they have the same length. If the first string
1521 is lexicographically greater than, less than, or equal to the second,
1522 the result is respectively positive, negative, or zero.
1523
1524 @c 
1525 integer mp_str_vs_str (MP mp, str_number s, str_number t) {
1526   /* test equality of strings */
1527   pool_pointer j,k; /* running indices */
1528   integer ls,lt; /* lengths */
1529   integer l; /* length remaining to test */
1530   ls=length(s); lt=length(t);
1531   if ( ls<=lt ) l=ls; else l=lt;
1532   j=mp->str_start[s]; k=mp->str_start[t];
1533   while ( l-->0 ) { 
1534     if ( mp->str_pool[j]!=mp->str_pool[k] ) {
1535        return (mp->str_pool[j]-mp->str_pool[k]); 
1536     }
1537     incr(j); incr(k);
1538   }
1539   return (ls-lt);
1540 }
1541
1542 @ The initial values of |str_pool|, |str_start|, |pool_ptr|,
1543 and |str_ptr| are computed by the \.{INIMP} program, based in part
1544 on the information that \.{WEB} has output while processing \MP.
1545 @.INIMP@>
1546 @^string pool@>
1547
1548 @c 
1549 void mp_get_strings_started (MP mp) { 
1550   /* initializes the string pool,
1551     but returns |false| if something goes wrong */
1552   int k; /* small indices or counters */
1553   str_number g; /* a new string */
1554   mp->pool_ptr=0; mp->str_ptr=0; mp->max_pool_ptr=0; mp->max_str_ptr=0;
1555   mp->str_start[0]=0;
1556   mp->next_str[0]=1;
1557   mp->pool_in_use=0; mp->strs_in_use=0;
1558   mp->max_pl_used=0; mp->max_strs_used=0;
1559   @<Initialize compaction statistics@>;
1560   mp->strs_used_up=0;
1561   @<Make the first 256 strings@>;
1562   g=mp_make_string(mp); /* string 256 == "" */
1563   mp->str_ref[g]=max_str_ref;
1564   mp->last_fixed_str=mp->str_ptr-1;
1565   mp->fixed_str_use=mp->str_ptr;
1566   return;
1567 }
1568
1569 @ @<Declarations@>=
1570 void mp_get_strings_started (MP mp);
1571
1572 @ The first 256 strings will consist of a single character only.
1573
1574 @<Make the first 256...@>=
1575 for (k=0;k<=255;k++) { 
1576   append_char(k);
1577   g=mp_make_string(mp); 
1578   mp->str_ref[g]=max_str_ref;
1579 }
1580
1581 @ The first 128 strings will contain 95 standard ASCII characters, and the
1582 other 33 characters will be printed in three-symbol form like `\.{\^\^A}'
1583 unless a system-dependent change is made here. Installations that have
1584 an extended character set, where for example |xchr[032]=@t\.{'^^Z'}@>|,
1585 would like string 032 to be printed as the single character 032 instead
1586 of the three characters 0136, 0136, 0132 (\.{\^\^Z}). On the other hand,
1587 even people with an extended character set will want to represent string
1588 015 by \.{\^\^M}, since 015 is ASCII's ``carriage return'' code; the idea is
1589 to produce visible strings instead of tabs or line-feeds or carriage-returns
1590 or bell-rings or characters that are treated anomalously in text files.
1591
1592 Unprintable characters of codes 128--255 are, similarly, rendered
1593 \.{\^\^80}--\.{\^\^ff}.
1594
1595 The boolean expression defined here should be |true| unless \MP\ internal
1596 code number~|k| corresponds to a non-troublesome visible symbol in the
1597 local character set.
1598 If character |k| cannot be printed, and |k<0200|, then character |k+0100| or
1599 |k-0100| must be printable; moreover, ASCII codes |[060..071, 0141..0146]|
1600 must be printable.
1601 @^character set dependencies@>
1602 @^system dependencies@>
1603
1604 @<Character |k| cannot be printed@>=
1605   (k<' ')||(k>'~')
1606
1607 @* \[5] On-line and off-line printing.
1608 Messages that are sent to a user's terminal and to the transcript-log file
1609 are produced by several `|print|' procedures. These procedures will
1610 direct their output to a variety of places, based on the setting of
1611 the global variable |selector|, which has the following possible
1612 values:
1613
1614 \yskip
1615 \hang |term_and_log|, the normal setting, prints on the terminal and on the
1616   transcript file.
1617
1618 \hang |log_only|, prints only on the transcript file.
1619
1620 \hang |term_only|, prints only on the terminal.
1621
1622 \hang |no_print|, doesn't print at all. This is used only in rare cases
1623   before the transcript file is open.
1624
1625 \hang |pseudo|, puts output into a cyclic buffer that is used
1626   by the |show_context| routine; when we get to that routine we shall discuss
1627   the reasoning behind this curious mode.
1628
1629 \hang |new_string|, appends the output to the current string in the
1630   string pool.
1631
1632 \hang |>=write_file| prints on one of the files used for the \&{write}
1633 @:write_}{\&{write} primitive@>
1634   command.
1635
1636 \yskip
1637 \noindent The symbolic names `|term_and_log|', etc., have been assigned
1638 numeric codes that satisfy the convenient relations |no_print+1=term_only|,
1639 |no_print+2=log_only|, |term_only+2=log_only+1=term_and_log|.  These
1640 relations are not used when |selector| could be |pseudo|, or |new_string|.
1641 We need not check for unprintable characters when |selector<pseudo|.
1642
1643 Three additional global variables, |tally|, |term_offset| and |file_offset|
1644 record the number of characters that have been printed
1645 since they were most recently cleared to zero. We use |tally| to record
1646 the length of (possibly very long) stretches of printing; |term_offset|,
1647 and |file_offset|, on the other hand, keep track of how many
1648 characters have appeared so far on the current line that has been output
1649 to the terminal, the transcript file, or the \ps\ output file, respectively.
1650
1651 @d new_string 0 /* printing is deflected to the string pool */
1652 @d pseudo 2 /* special |selector| setting for |show_context| */
1653 @d no_print 3 /* |selector| setting that makes data disappear */
1654 @d term_only 4 /* printing is destined for the terminal only */
1655 @d log_only 5 /* printing is destined for the transcript file only */
1656 @d term_and_log 6 /* normal |selector| setting */
1657 @d write_file 7 /* first write file selector */
1658
1659 @<Glob...@>=
1660 void * log_file; /* transcript of \MP\ session */
1661 void * ps_file; /* the generic font output goes here */
1662 unsigned int selector; /* where to print a message */
1663 unsigned char dig[23]; /* digits in a number being output */
1664 integer tally; /* the number of characters recently printed */
1665 unsigned int term_offset;
1666   /* the number of characters on the current terminal line */
1667 unsigned int file_offset;
1668   /* the number of characters on the current file line */
1669 ASCII_code *trick_buf; /* circular buffer for pseudoprinting */
1670 integer trick_count; /* threshold for pseudoprinting, explained later */
1671 integer first_count; /* another variable for pseudoprinting */
1672
1673 @ @<Allocate or initialize ...@>=
1674 memset(mp->dig,0,23);
1675 mp->trick_buf = xmalloc((mp->error_line+1),sizeof(ASCII_code));
1676
1677 @ @<Dealloc variables@>=
1678 xfree(mp->trick_buf);
1679
1680 @ @<Initialize the output routines@>=
1681 mp->selector=term_only; mp->tally=0; mp->term_offset=0; mp->file_offset=0; 
1682
1683 @ Macro abbreviations for output to the terminal and to the log file are
1684 defined here for convenience. Some systems need special conventions
1685 for terminal output, and it is possible to adhere to those conventions
1686 by changing |wterm|, |wterm_ln|, and |wterm_cr| here.
1687 @^system dependencies@>
1688
1689 @d do_fprintf(f,b) (mp->write_ascii_file)(f,b)
1690 @d wterm(A)     do_fprintf(mp->term_out,(A))
1691 @d wterm_chr(A) { unsigned char ss[2]; ss[0]=(A); ss[1]=0; do_fprintf(mp->term_out,(char *)ss); }
1692 @d wterm_cr     do_fprintf(mp->term_out,"\n")
1693 @d wterm_ln(A)  { wterm_cr; do_fprintf(mp->term_out,(A)); }
1694 @d wlog(A)      do_fprintf(mp->log_file,(A))
1695 @d wlog_chr(A)  { unsigned char ss[2]; ss[0]=(A); ss[1]=0; do_fprintf(mp->log_file,(char *)ss); }
1696 @d wlog_cr      do_fprintf(mp->log_file, "\n")
1697 @d wlog_ln(A)   {wlog_cr; do_fprintf(mp->log_file,(A)); }
1698
1699
1700 @ To end a line of text output, we call |print_ln|.  Cases |0..max_write_files|
1701 use an array |wr_file| that will be declared later.
1702
1703 @d mp_print_text(A) mp_print_str(mp,text((A)))
1704
1705 @<Internal ...@>=
1706 void mp_print_ln (MP mp);
1707 void mp_print_visible_char (MP mp, ASCII_code s); 
1708 void mp_print_char (MP mp, ASCII_code k);
1709 void mp_print (MP mp, char *s);
1710 void mp_print_str (MP mp, str_number s);
1711 void mp_print_nl (MP mp, char *s);
1712 void mp_print_two (MP mp,scaled x, scaled y) ;
1713 void mp_print_scaled (MP mp,scaled s);
1714
1715 @ @<Basic print...@>=
1716 void mp_print_ln (MP mp) { /* prints an end-of-line */
1717  switch (mp->selector) {
1718   case term_and_log: 
1719     wterm_cr; wlog_cr;
1720     mp->term_offset=0;  mp->file_offset=0;
1721     break;
1722   case log_only: 
1723     wlog_cr; mp->file_offset=0;
1724     break;
1725   case term_only: 
1726     wterm_cr; mp->term_offset=0;
1727     break;
1728   case no_print:
1729   case pseudo: 
1730   case new_string: 
1731     break;
1732   default: 
1733     do_fprintf(mp->wr_file[(mp->selector-write_file)],"\n");
1734   }
1735 } /* note that |tally| is not affected */
1736
1737 @ The |print_visible_char| procedure sends one character to the desired
1738 destination, using the |xchr| array to map it into an external character
1739 compatible with |input_ln|.  (It assumes that it is always called with
1740 a visible ASCII character.)  All printing comes through |print_ln| or
1741 |print_char|, which ultimately calls |print_visible_char|, hence these
1742 routines are the ones that limit lines to at most |max_print_line| characters.
1743 But we must make an exception for the \ps\ output file since it is not safe
1744 to cut up lines arbitrarily in \ps.
1745
1746 Procedure |unit_str_room| needs to be declared |forward| here because it calls
1747 |do_compaction| and |do_compaction| can call the error routines.  Actually,
1748 |unit_str_room| avoids |overflow| errors but it can call |confusion|.
1749
1750 @<Basic printing...@>=
1751 void mp_print_visible_char (MP mp, ASCII_code s) { /* prints a single character */
1752   switch (mp->selector) {
1753   case term_and_log: 
1754     wterm_chr(xchr(s)); wlog_chr(xchr(s));
1755     incr(mp->term_offset); incr(mp->file_offset);
1756     if ( mp->term_offset==(unsigned)mp->max_print_line ) { 
1757        wterm_cr; mp->term_offset=0;
1758     };
1759     if ( mp->file_offset==(unsigned)mp->max_print_line ) { 
1760        wlog_cr; mp->file_offset=0;
1761     };
1762     break;
1763   case log_only: 
1764     wlog_chr(xchr(s)); incr(mp->file_offset);
1765     if ( mp->file_offset==(unsigned)mp->max_print_line ) mp_print_ln(mp);
1766     break;
1767   case term_only: 
1768     wterm_chr(xchr(s)); incr(mp->term_offset);
1769     if ( mp->term_offset==(unsigned)mp->max_print_line ) mp_print_ln(mp);
1770     break;
1771   case no_print: 
1772     break;
1773   case pseudo: 
1774     if ( mp->tally<mp->trick_count ) 
1775       mp->trick_buf[mp->tally % mp->error_line]=s;
1776     break;
1777   case new_string: 
1778     if ( mp->pool_ptr>=mp->max_pool_ptr ) { 
1779       mp_unit_str_room(mp);
1780       if ( mp->pool_ptr>=mp->pool_size ) 
1781         goto DONE; /* drop characters if string space is full */
1782     };
1783     append_char(s);
1784     break;
1785   default:
1786     { char ss[2]; ss[0] = xchr(s); ss[1]=0;
1787       do_fprintf(mp->wr_file[(mp->selector-write_file)],(char *)ss);
1788     }
1789   }
1790 DONE:
1791   incr(mp->tally);
1792 }
1793
1794 @ The |print_char| procedure sends one character to the desired destination.
1795 File names and string expressions might contain |ASCII_code| values that
1796 can't be printed using |print_visible_char|.  These characters will be
1797 printed in three- or four-symbol form like `\.{\^\^A}' or `\.{\^\^e4}'.
1798 (This procedure assumes that it is safe to bypass all checks for unprintable
1799 characters when |selector| is in the range |0..max_write_files-1|.
1800 The user might want to write unprintable characters.
1801
1802 @d print_lc_hex(A) do { l=(A);
1803     mp_print_visible_char(mp, (l<10 ? l+'0' : l-10+'a'));
1804   } while (0)
1805
1806 @<Basic printing...@>=
1807 void mp_print_char (MP mp, ASCII_code k) { /* prints a single character */
1808   int l; /* small index or counter */
1809   if ( mp->selector<pseudo || mp->selector>=write_file) {
1810     mp_print_visible_char(mp, k);
1811   } else if ( @<Character |k| cannot be printed@> ) { 
1812     mp_print(mp, "^^"); 
1813     if ( k<0100 ) { 
1814       mp_print_visible_char(mp, k+0100); 
1815     } else if ( k<0200 ) { 
1816       mp_print_visible_char(mp, k-0100); 
1817     } else { 
1818       print_lc_hex(k / 16);  
1819       print_lc_hex(k % 16); 
1820     }
1821   } else {
1822     mp_print_visible_char(mp, k);
1823   }
1824 };
1825
1826 @ An entire string is output by calling |print|. Note that if we are outputting
1827 the single standard ASCII character \.c, we could call |print("c")|, since
1828 |"c"=99| is the number of a single-character string, as explained above. But
1829 |print_char("c")| is quicker, so \MP\ goes directly to the |print_char|
1830 routine when it knows that this is safe. (The present implementation
1831 assumes that it is always safe to print a visible ASCII character.)
1832 @^system dependencies@>
1833
1834 @<Basic print...@>=
1835 void mp_do_print (MP mp, char *ss, unsigned int len) { /* prints string |s| */
1836   unsigned int j = 0;
1837   while ( j<len ){ 
1838     mp_print_char(mp, ss[j]); incr(j);
1839   }
1840 }
1841
1842
1843 @<Basic print...@>=
1844 void mp_print (MP mp, char *ss) {
1845   mp_do_print(mp, ss, strlen(ss));
1846 }
1847 void mp_print_str (MP mp, str_number s) {
1848   pool_pointer j; /* current character code position */
1849   if ( (s<0)||(s>mp->max_str_ptr) ) {
1850      mp_do_print(mp,"???",3); /* this can't happen */
1851 @.???@>
1852   }
1853   j=mp->str_start[s];
1854   mp_do_print(mp, (char *)(mp->str_pool+j), (str_stop(s)-j));
1855 }
1856
1857
1858 @ Here is the very first thing that \MP\ prints: a headline that identifies
1859 the version number and base name. The |term_offset| variable is temporarily
1860 incorrect, but the discrepancy is not serious since we assume that the banner
1861 and mem identifier together will occupy at most |max_print_line|
1862 character positions.
1863
1864 @<Initialize the output...@>=
1865 wterm (banner);
1866 wterm (version_string);
1867 if (mp->mem_ident!=NULL) 
1868   mp_print(mp,mp->mem_ident); 
1869 mp_print_ln(mp);
1870 update_terminal;
1871
1872 @ The procedure |print_nl| is like |print|, but it makes sure that the
1873 string appears at the beginning of a new line.
1874
1875 @<Basic print...@>=
1876 void mp_print_nl (MP mp, char *s) { /* prints string |s| at beginning of line */
1877   switch(mp->selector) {
1878   case term_and_log: 
1879     if ( (mp->term_offset>0)||(mp->file_offset>0) ) mp_print_ln(mp);
1880     break;
1881   case log_only: 
1882     if ( mp->file_offset>0 ) mp_print_ln(mp);
1883     break;
1884   case term_only: 
1885     if ( mp->term_offset>0 ) mp_print_ln(mp);
1886     break;
1887   case no_print:
1888   case pseudo:
1889   case new_string: 
1890         break;
1891   } /* there are no other cases */
1892   mp_print(mp, s);
1893 }
1894
1895 @ An array of digits in the range |0..9| is printed by |print_the_digs|.
1896
1897 @<Basic print...@>=
1898 void mp_print_the_digs (MP mp, eight_bits k) {
1899   /* prints |dig[k-1]|$\,\ldots\,$|dig[0]| */
1900   while ( k>0 ){ 
1901     decr(k); mp_print_char(mp, '0'+mp->dig[k]);
1902   }
1903 };
1904
1905 @ The following procedure, which prints out the decimal representation of a
1906 given integer |n|, has been written carefully so that it works properly
1907 if |n=0| or if |(-n)| would cause overflow. It does not apply |mod| or |div|
1908 to negative arguments, since such operations are not implemented consistently
1909 by all \PASCAL\ compilers.
1910
1911 @<Basic print...@>=
1912 void mp_print_int (MP mp,integer n) { /* prints an integer in decimal form */
1913   integer m; /* used to negate |n| in possibly dangerous cases */
1914   int k = 0; /* index to current digit; we assume that $|n|<10^{23}$ */
1915   if ( n<0 ) { 
1916     mp_print_char(mp, '-');
1917     if ( n>-100000000 ) {
1918           negate(n);
1919     } else  { 
1920           m=-1-n; n=m / 10; m=(m % 10)+1; k=1;
1921       if ( m<10 ) {
1922         mp->dig[0]=m;
1923       } else { 
1924         mp->dig[0]=0; incr(n);
1925       }
1926     }
1927   }
1928   do {  
1929     mp->dig[k]=n % 10; n=n / 10; incr(k);
1930   } while (n!=0);
1931   mp_print_the_digs(mp, k);
1932 };
1933
1934 @ @<Internal ...@>=
1935 void mp_print_int (MP mp,integer n);
1936
1937 @ \MP\ also makes use of a trivial procedure to print two digits. The
1938 following subroutine is usually called with a parameter in the range |0<=n<=99|.
1939
1940 @c 
1941 void mp_print_dd (MP mp,integer n) { /* prints two least significant digits */
1942   n=abs(n) % 100; 
1943   mp_print_char(mp, '0'+(n / 10));
1944   mp_print_char(mp, '0'+(n % 10));
1945 }
1946
1947
1948 @ @<Internal ...@>=
1949 void mp_print_dd (MP mp,integer n);
1950
1951 @ Here is a procedure that asks the user to type a line of input,
1952 assuming that the |selector| setting is either |term_only| or |term_and_log|.
1953 The input is placed into locations |first| through |last-1| of the
1954 |buffer| array, and echoed on the transcript file if appropriate.
1955
1956 This procedure is never called when |interaction<mp_scroll_mode|.
1957
1958 @d prompt_input(A) do { 
1959     wake_up_terminal; mp_print(mp, (A)); mp_term_input(mp);
1960   } while (0) /* prints a string and gets a line of input */
1961
1962 @c 
1963 void mp_term_input (MP mp) { /* gets a line from the terminal */
1964   size_t k; /* index into |buffer| */
1965   update_terminal; /* Now the user sees the prompt for sure */
1966   if (!mp_input_ln(mp, mp->term_in )) 
1967     mp_fatal_error(mp, "End of file on the terminal!");
1968 @.End of file on the terminal@>
1969   mp->term_offset=0; /* the user's line ended with \<\rm return> */
1970   decr(mp->selector); /* prepare to echo the input */
1971   if ( mp->last!=mp->first ) {
1972     for (k=mp->first;k<=mp->last-1;k++) {
1973       mp_print_char(mp, mp->buffer[k]);
1974     }
1975   }
1976   mp_print_ln(mp); 
1977   mp->buffer[mp->last]='%'; 
1978   incr(mp->selector); /* restore previous status */
1979 };
1980
1981 @* \[6] Reporting errors.
1982 When something anomalous is detected, \MP\ typically does something like this:
1983 $$\vbox{\halign{#\hfil\cr
1984 |print_err("Something anomalous has been detected");|\cr
1985 |help3("This is the first line of my offer to help.")|\cr
1986 |("This is the second line. I'm trying to")|\cr
1987 |("explain the best way for you to proceed.");|\cr
1988 |error;|\cr}}$$
1989 A two-line help message would be given using |help2|, etc.; these informal
1990 helps should use simple vocabulary that complements the words used in the
1991 official error message that was printed. (Outside the U.S.A., the help
1992 messages should preferably be translated into the local vernacular. Each
1993 line of help is at most 60 characters long, in the present implementation,
1994 so that |max_print_line| will not be exceeded.)
1995
1996 The |print_err| procedure supplies a `\.!' before the official message,
1997 and makes sure that the terminal is awake if a stop is going to occur.
1998 The |error| procedure supplies a `\..' after the official message, then it
1999 shows the location of the error; and if |interaction=error_stop_mode|,
2000 it also enters into a dialog with the user, during which time the help
2001 message may be printed.
2002 @^system dependencies@>
2003
2004 @ The global variable |interaction| has four settings, representing increasing
2005 amounts of user interaction:
2006
2007 @<Exported types@>=
2008 enum mp_interaction_mode { 
2009  mp_unspecified_mode=0, /* extra value for command-line switch */
2010  mp_batch_mode, /* omits all stops and omits terminal output */
2011  mp_nonstop_mode, /* omits all stops */
2012  mp_scroll_mode, /* omits error stops */
2013  mp_error_stop_mode, /* stops at every opportunity to interact */
2014 };
2015
2016 @ @<Glob...@>=
2017 int interaction; /* current level of interaction */
2018
2019 @ @<Option variables@>=
2020 int interaction; /* current level of interaction */
2021
2022 @ Set it here so it can be overwritten by the commandline
2023
2024 @<Allocate or initialize ...@>=
2025 mp->interaction=opt->interaction;
2026 if (mp->interaction==mp_unspecified_mode || mp->interaction>mp_error_stop_mode) 
2027   mp->interaction=mp_error_stop_mode;
2028 if (mp->interaction<mp_unspecified_mode) 
2029   mp->interaction=mp_batch_mode;
2030
2031
2032
2033 @d print_err(A) mp_print_err(mp,(A))
2034
2035 @<Internal ...@>=
2036 void mp_print_err(MP mp, char * A);
2037
2038 @ @c
2039 void mp_print_err(MP mp, char * A) { 
2040   if ( mp->interaction==mp_error_stop_mode ) 
2041     wake_up_terminal;
2042   mp_print_nl(mp, "! "); 
2043   mp_print(mp, A);
2044 @.!\relax@>
2045 }
2046
2047
2048 @ \MP\ is careful not to call |error| when the print |selector| setting
2049 might be unusual. The only possible values of |selector| at the time of
2050 error messages are
2051
2052 \yskip\hang|no_print| (when |interaction=mp_batch_mode|
2053   and |log_file| not yet open);
2054
2055 \hang|term_only| (when |interaction>mp_batch_mode| and |log_file| not yet open);
2056
2057 \hang|log_only| (when |interaction=mp_batch_mode| and |log_file| is open);
2058
2059 \hang|term_and_log| (when |interaction>mp_batch_mode| and |log_file| is open).
2060
2061 @<Initialize the print |selector| based on |interaction|@>=
2062 if ( mp->interaction==mp_batch_mode ) mp->selector=no_print; else mp->selector=term_only
2063
2064 @ A global variable |deletions_allowed| is set |false| if the |get_next|
2065 routine is active when |error| is called; this ensures that |get_next|
2066 will never be called recursively.
2067 @^recursion@>
2068
2069 The global variable |history| records the worst level of error that
2070 has been detected. It has four possible values: |spotless|, |warning_issued|,
2071 |error_message_issued|, and |fatal_error_stop|.
2072
2073 Another global variable, |error_count|, is increased by one when an
2074 |error| occurs without an interactive dialog, and it is reset to zero at
2075 the end of every statement.  If |error_count| reaches 100, \MP\ decides
2076 that there is no point in continuing further.
2077
2078 @<Types...@>=
2079 enum mp_history_states {
2080   mp_spotless=0, /* |history| value when nothing has been amiss yet */
2081   mp_warning_issued, /* |history| value when |begin_diagnostic| has been called */
2082   mp_error_message_issued, /* |history| value when |error| has been called */
2083   mp_fatal_error_stop, /* |history| value when termination was premature */
2084 };
2085
2086 @ @<Glob...@>=
2087 boolean deletions_allowed; /* is it safe for |error| to call |get_next|? */
2088 int history; /* has the source input been clean so far? */
2089 int error_count; /* the number of scrolled errors since the last statement ended */
2090
2091 @ The value of |history| is initially |fatal_error_stop|, but it will
2092 be changed to |spotless| if \MP\ survives the initialization process.
2093
2094 @<Allocate or ...@>=
2095 mp->deletions_allowed=true; mp->error_count=0; /* |history| is initialized elsewhere */
2096
2097 @ Since errors can be detected almost anywhere in \MP, we want to declare the
2098 error procedures near the beginning of the program. But the error procedures
2099 in turn use some other procedures, which need to be declared |forward|
2100 before we get to |error| itself.
2101
2102 It is possible for |error| to be called recursively if some error arises
2103 when |get_next| is being used to delete a token, and/or if some fatal error
2104 occurs while \MP\ is trying to fix a non-fatal one. But such recursion
2105 @^recursion@>
2106 is never more than two levels deep.
2107
2108 @<Declarations@>=
2109 void mp_get_next (MP mp);
2110 void mp_term_input (MP mp);
2111 void mp_show_context (MP mp);
2112 void mp_begin_file_reading (MP mp);
2113 void mp_open_log_file (MP mp);
2114 void mp_clear_for_error_prompt (MP mp);
2115 void mp_debug_help (MP mp);
2116 @<Declare the procedure called |flush_string|@>
2117
2118 @ @<Internal ...@>=
2119 void mp_normalize_selector (MP mp);
2120
2121 @ Individual lines of help are recorded in the array |help_line|, which
2122 contains entries in positions |0..(help_ptr-1)|. They should be printed
2123 in reverse order, i.e., with |help_line[0]| appearing last.
2124
2125 @d hlp1(A) mp->help_line[0]=(A); }
2126 @d hlp2(A) mp->help_line[1]=(A); hlp1
2127 @d hlp3(A) mp->help_line[2]=(A); hlp2
2128 @d hlp4(A) mp->help_line[3]=(A); hlp3
2129 @d hlp5(A) mp->help_line[4]=(A); hlp4
2130 @d hlp6(A) mp->help_line[5]=(A); hlp5
2131 @d help0 mp->help_ptr=0 /* sometimes there might be no help */
2132 @d help1  { mp->help_ptr=1; hlp1 /* use this with one help line */
2133 @d help2  { mp->help_ptr=2; hlp2 /* use this with two help lines */
2134 @d help3  { mp->help_ptr=3; hlp3 /* use this with three help lines */
2135 @d help4  { mp->help_ptr=4; hlp4 /* use this with four help lines */
2136 @d help5  { mp->help_ptr=5; hlp5 /* use this with five help lines */
2137 @d help6  { mp->help_ptr=6; hlp6 /* use this with six help lines */
2138
2139 @<Glob...@>=
2140 char * help_line[6]; /* helps for the next |error| */
2141 unsigned int help_ptr; /* the number of help lines present */
2142 boolean use_err_help; /* should the |err_help| string be shown? */
2143 str_number err_help; /* a string set up by \&{errhelp} */
2144 str_number filename_template; /* a string set up by \&{filenametemplate} */
2145
2146 @ @<Allocate or ...@>=
2147 mp->help_ptr=0; mp->use_err_help=false; mp->err_help=0; mp->filename_template=0;
2148
2149 @ The |jump_out| procedure just cuts across all active procedure levels and
2150 goes to |end_of_MP|. This is the only nonlocal |goto| statement in the
2151 whole program. It is used when there is no recovery from a particular error.
2152
2153 The program uses a |jump_buf| to handle this, this is initialized at three
2154 spots: the start of |mp_new|, the start of |mp_initialize|, and the start 
2155 of |mp_run|. Those are the only library enty points.
2156
2157 @^system dependencies@>
2158
2159 @<Glob...@>=
2160 jmp_buf jump_buf;
2161
2162 @ @<Install and test the non-local jump buffer@>=
2163 if (setjmp(mp->jump_buf) != 0) return mp->history;
2164
2165 @ @<Setup the non-local jump buffer in |mp_new|@>=
2166 if (setjmp(mp->jump_buf) != 0) return NULL;
2167
2168 @ If |mp->internal| is zero, then a crash occured during initialization,
2169 and it is not safe to run |mp_close_files_and_terminate|.
2170
2171 @<Error hand...@>=
2172 void mp_jump_out (MP mp) { 
2173   if(mp->internal!=NULL)
2174     mp_close_files_and_terminate(mp);
2175   longjmp(mp->jump_buf,1);
2176 }
2177
2178 @ Here now is the general |error| routine.
2179
2180 @<Error hand...@>=
2181 void mp_error (MP mp) { /* completes the job of error reporting */
2182   ASCII_code c; /* what the user types */
2183   integer s1,s2,s3; /* used to save global variables when deleting tokens */
2184   pool_pointer j; /* character position being printed */
2185   if ( mp->history<mp_error_message_issued ) mp->history=mp_error_message_issued;
2186   mp_print_char(mp, '.'); mp_show_context(mp);
2187   if ( mp->interaction==mp_error_stop_mode ) {
2188     @<Get user's advice and |return|@>;
2189   }
2190   incr(mp->error_count);
2191   if ( mp->error_count==100 ) { 
2192     mp_print_nl(mp,"(That makes 100 errors; please try again.)");
2193 @.That makes 100 errors...@>
2194     mp->history=mp_fatal_error_stop; mp_jump_out(mp);
2195   }
2196   @<Put help message on the transcript file@>;
2197 }
2198 void mp_warn (MP mp, char *msg) {
2199   int saved_selector = mp->selector;
2200   mp_normalize_selector(mp);
2201   mp_print_nl(mp,"Warning: ");
2202   mp_print(mp,msg);
2203   mp->selector = saved_selector;
2204 }
2205
2206 @ @<Exported function ...@>=
2207 void mp_error (MP mp);
2208 void mp_warn (MP mp, char *msg);
2209
2210
2211 @ @<Get user's advice...@>=
2212 while (1) { 
2213 CONTINUE:
2214   mp_clear_for_error_prompt(mp); prompt_input("? ");
2215 @.?\relax@>
2216   if ( mp->last==mp->first ) return;
2217   c=mp->buffer[mp->first];
2218   if ( c>='a' ) c=c+'A'-'a'; /* convert to uppercase */
2219   @<Interpret code |c| and |return| if done@>;
2220 }
2221
2222 @ It is desirable to provide an `\.E' option here that gives the user
2223 an easy way to return from \MP\ to the system editor, with the offending
2224 line ready to be edited. But such an extension requires some system
2225 wizardry, so the present implementation simply types out the name of the
2226 file that should be
2227 edited and the relevant line number.
2228 @^system dependencies@>
2229
2230 @<Exported types@>=
2231 typedef void (*mp_run_editor_command)(MP, char *, int);
2232
2233 @ @<Glob...@>=
2234 mp_run_editor_command run_editor;
2235
2236 @ @<Option variables@>=
2237 mp_run_editor_command run_editor;
2238
2239 @ @<Allocate or initialize ...@>=
2240 set_callback_option(run_editor);
2241
2242 @ @<Declarations@>=
2243 void mp_run_editor (MP mp, char *fname, int fline);
2244
2245 @ @c void mp_run_editor (MP mp, char *fname, int fline) {
2246     mp_print_nl(mp, "You want to edit file ");
2247 @.You want to edit file x@>
2248     mp_print(mp, fname);
2249     mp_print(mp, " at line "); 
2250     mp_print_int(mp, fline);
2251     mp->interaction=mp_scroll_mode; 
2252     mp_jump_out(mp);
2253 }
2254
2255
2256 There is a secret `\.D' option available when the debugging routines haven't
2257 been commented~out.
2258 @^debugging@>
2259
2260 @<Interpret code |c| and |return| if done@>=
2261 switch (c) {
2262 case '0': case '1': case '2': case '3': case '4':
2263 case '5': case '6': case '7': case '8': case '9': 
2264   if ( mp->deletions_allowed ) {
2265     @<Delete |c-"0"| tokens and |continue|@>;
2266   }
2267   break;
2268 #ifdef DEBUG
2269 case 'D': 
2270   mp_debug_help(mp); continue; 
2271   break;
2272 #endif
2273 case 'E': 
2274   if ( mp->file_ptr>0 ){ 
2275     (mp->run_editor)(mp, 
2276                      str(mp->input_stack[mp->file_ptr].name_field), 
2277                      mp_true_line(mp));
2278   }
2279   break;
2280 case 'H': 
2281   @<Print the help information and |continue|@>;
2282   break;
2283 case 'I':
2284   @<Introduce new material from the terminal and |return|@>;
2285   break;
2286 case 'Q': case 'R': case 'S':
2287   @<Change the interaction level and |return|@>;
2288   break;
2289 case 'X':
2290   mp->interaction=mp_scroll_mode; mp_jump_out(mp);
2291   break;
2292 default:
2293   break;
2294 }
2295 @<Print the menu of available options@>
2296
2297 @ @<Print the menu...@>=
2298
2299   mp_print(mp, "Type <return> to proceed, S to scroll future error messages,");
2300 @.Type <return> to proceed...@>
2301   mp_print_nl(mp, "R to run without stopping, Q to run quietly,");
2302   mp_print_nl(mp, "I to insert something, ");
2303   if ( mp->file_ptr>0 ) 
2304     mp_print(mp, "E to edit your file,");
2305   if ( mp->deletions_allowed )
2306     mp_print_nl(mp, "1 or ... or 9 to ignore the next 1 to 9 tokens of input,");
2307   mp_print_nl(mp, "H for help, X to quit.");
2308 }
2309
2310 @ Here the author of \MP\ apologizes for making use of the numerical
2311 relation between |"Q"|, |"R"|, |"S"|, and the desired interaction settings
2312 |mp_batch_mode|, |mp_nonstop_mode|, |mp_scroll_mode|.
2313 @^Knuth, Donald Ervin@>
2314
2315 @<Change the interaction...@>=
2316
2317   mp->error_count=0; mp->interaction=mp_batch_mode+c-'Q';
2318   mp_print(mp, "OK, entering ");
2319   switch (c) {
2320   case 'Q': mp_print(mp, "batchmode"); decr(mp->selector); break;
2321   case 'R': mp_print(mp, "nonstopmode"); break;
2322   case 'S': mp_print(mp, "scrollmode"); break;
2323   } /* there are no other cases */
2324   mp_print(mp, "..."); mp_print_ln(mp); update_terminal; return;
2325 }
2326
2327 @ When the following code is executed, |buffer[(first+1)..(last-1)]| may
2328 contain the material inserted by the user; otherwise another prompt will
2329 be given. In order to understand this part of the program fully, you need
2330 to be familiar with \MP's input stacks.
2331
2332 @<Introduce new material...@>=
2333
2334   mp_begin_file_reading(mp); /* enter a new syntactic level for terminal input */
2335   if ( mp->last>mp->first+1 ) { 
2336     loc=mp->first+1; mp->buffer[mp->first]=' ';
2337   } else { 
2338    prompt_input("insert>"); loc=mp->first;
2339 @.insert>@>
2340   };
2341   mp->first=mp->last+1; mp->cur_input.limit_field=mp->last; return;
2342 }
2343
2344 @ We allow deletion of up to 99 tokens at a time.
2345
2346 @<Delete |c-"0"| tokens...@>=
2347
2348   s1=mp->cur_cmd; s2=mp->cur_mod; s3=mp->cur_sym; mp->OK_to_interrupt=false;
2349   if ( (mp->last>mp->first+1) && (mp->buffer[mp->first+1]>='0')&&(mp->buffer[mp->first+1]<='9') )
2350     c=c*10+mp->buffer[mp->first+1]-'0'*11;
2351   else 
2352     c=c-'0';
2353   while ( c>0 ) { 
2354     mp_get_next(mp); /* one-level recursive call of |error| is possible */
2355     @<Decrease the string reference count, if the current token is a string@>;
2356     decr(c);
2357   };
2358   mp->cur_cmd=s1; mp->cur_mod=s2; mp->cur_sym=s3; mp->OK_to_interrupt=true;
2359   help2("I have just deleted some text, as you asked.")
2360        ("You can now delete more, or insert, or whatever.");
2361   mp_show_context(mp); 
2362   goto CONTINUE;
2363 }
2364
2365 @ @<Print the help info...@>=
2366
2367   if ( mp->use_err_help ) { 
2368     @<Print the string |err_help|, possibly on several lines@>;
2369     mp->use_err_help=false;
2370   } else { 
2371     if ( mp->help_ptr==0 ) {
2372       help2("Sorry, I don't know how to help in this situation.")
2373            ("Maybe you should try asking a human?");
2374      }
2375     do { 
2376       decr(mp->help_ptr); mp_print(mp, mp->help_line[mp->help_ptr]); mp_print_ln(mp);
2377     } while (mp->help_ptr!=0);
2378   };
2379   help4("Sorry, I already gave what help I could...")
2380        ("Maybe you should try asking a human?")
2381        ("An error might have occurred before I noticed any problems.")
2382        ("``If all else fails, read the instructions.''");
2383   goto CONTINUE;
2384 }
2385
2386 @ @<Print the string |err_help|, possibly on several lines@>=
2387 j=mp->str_start[mp->err_help];
2388 while ( j<str_stop(mp->err_help) ) { 
2389   if ( mp->str_pool[j]!='%' ) mp_print_str(mp, mp->str_pool[j]);
2390   else if ( j+1==str_stop(mp->err_help) ) mp_print_ln(mp);
2391   else if ( mp->str_pool[j+1]!='%' ) mp_print_ln(mp);
2392   else  { incr(j); mp_print_char(mp, '%'); };
2393   incr(j);
2394 }
2395
2396 @ @<Put help message on the transcript file@>=
2397 if ( mp->interaction>mp_batch_mode ) decr(mp->selector); /* avoid terminal output */
2398 if ( mp->use_err_help ) { 
2399   mp_print_nl(mp, "");
2400   @<Print the string |err_help|, possibly on several lines@>;
2401 } else { 
2402   while ( mp->help_ptr>0 ){ 
2403     decr(mp->help_ptr); mp_print_nl(mp, mp->help_line[mp->help_ptr]);
2404   };
2405 }
2406 mp_print_ln(mp);
2407 if ( mp->interaction>mp_batch_mode ) incr(mp->selector); /* re-enable terminal output */
2408 mp_print_ln(mp)
2409
2410 @ In anomalous cases, the print selector might be in an unknown state;
2411 the following subroutine is called to fix things just enough to keep
2412 running a bit longer.
2413
2414 @c 
2415 void mp_normalize_selector (MP mp) { 
2416   if ( mp->log_opened ) mp->selector=term_and_log;
2417   else mp->selector=term_only;
2418   if ( mp->job_name==NULL ) mp_open_log_file(mp);
2419   if ( mp->interaction==mp_batch_mode ) decr(mp->selector);
2420 }
2421
2422 @ The following procedure prints \MP's last words before dying.
2423
2424 @d succumb { if ( mp->interaction==mp_error_stop_mode )
2425     mp->interaction=mp_scroll_mode; /* no more interaction */
2426   if ( mp->log_opened ) mp_error(mp);
2427   /* if ( mp->interaction>mp_batch_mode ) mp_debug_help(mp); */
2428   mp->history=mp_fatal_error_stop; mp_jump_out(mp); /* irrecoverable error */
2429   }
2430
2431 @<Error hand...@>=
2432 void mp_fatal_error (MP mp, char *s) { /* prints |s|, and that's it */
2433   mp_normalize_selector(mp);
2434   print_err("Emergency stop"); help1(s); succumb;
2435 @.Emergency stop@>
2436 }
2437
2438 @ @<Exported function ...@>=
2439 void mp_fatal_error (MP mp, char *s);
2440
2441
2442 @ Here is the most dreaded error message.
2443
2444 @<Error hand...@>=
2445 void mp_overflow (MP mp, char *s, integer n) { /* stop due to finiteness */
2446   mp_normalize_selector(mp);
2447   print_err("MetaPost capacity exceeded, sorry [");
2448 @.MetaPost capacity exceeded ...@>
2449   mp_print(mp, s); mp_print_char(mp, '='); mp_print_int(mp, n); mp_print_char(mp, ']');
2450   help2("If you really absolutely need more capacity,")
2451        ("you can ask a wizard to enlarge me.");
2452   succumb;
2453 }
2454
2455 @ @<Internal library declarations@>=
2456 void mp_overflow (MP mp, char *s, integer n);
2457
2458 @ The program might sometime run completely amok, at which point there is
2459 no choice but to stop. If no previous error has been detected, that's bad
2460 news; a message is printed that is really intended for the \MP\
2461 maintenance person instead of the user (unless the user has been
2462 particularly diabolical).  The index entries for `this can't happen' may
2463 help to pinpoint the problem.
2464 @^dry rot@>
2465
2466 @<Internal library ...@>=
2467 void mp_confusion (MP mp,char *s);
2468
2469 @ @<Error hand...@>=
2470 void mp_confusion (MP mp,char *s) {
2471   /* consistency check violated; |s| tells where */
2472   mp_normalize_selector(mp);
2473   if ( mp->history<mp_error_message_issued ) { 
2474     print_err("This can't happen ("); mp_print(mp, s); mp_print_char(mp, ')');
2475 @.This can't happen@>
2476     help1("I'm broken. Please show this to someone who can fix can fix");
2477   } else { 
2478     print_err("I can\'t go on meeting you like this");
2479 @.I can't go on...@>
2480     help2("One of your faux pas seems to have wounded me deeply...")
2481          ("in fact, I'm barely conscious. Please fix it and try again.");
2482   }
2483   succumb;
2484 }
2485
2486 @ Users occasionally want to interrupt \MP\ while it's running.
2487 If the \PASCAL\ runtime system allows this, one can implement
2488 a routine that sets the global variable |interrupt| to some nonzero value
2489 when such an interrupt is signaled. Otherwise there is probably at least
2490 a way to make |interrupt| nonzero using the \PASCAL\ debugger.
2491 @^system dependencies@>
2492 @^debugging@>
2493
2494 @d check_interrupt { if ( mp->interrupt!=0 )
2495    mp_pause_for_instructions(mp); }
2496
2497 @<Global...@>=
2498 integer interrupt; /* should \MP\ pause for instructions? */
2499 boolean OK_to_interrupt; /* should interrupts be observed? */
2500
2501 @ @<Allocate or ...@>=
2502 mp->interrupt=0; mp->OK_to_interrupt=true;
2503
2504 @ When an interrupt has been detected, the program goes into its
2505 highest interaction level and lets the user have the full flexibility of
2506 the |error| routine.  \MP\ checks for interrupts only at times when it is
2507 safe to do this.
2508
2509 @c 
2510 void mp_pause_for_instructions (MP mp) { 
2511   if ( mp->OK_to_interrupt ) { 
2512     mp->interaction=mp_error_stop_mode;
2513     if ( (mp->selector==log_only)||(mp->selector==no_print) )
2514       incr(mp->selector);
2515     print_err("Interruption");
2516 @.Interruption@>
2517     help3("You rang?")
2518          ("Try to insert some instructions for me (e.g.,`I show x'),")
2519          ("unless you just want to quit by typing `X'.");
2520     mp->deletions_allowed=false; mp_error(mp); mp->deletions_allowed=true;
2521     mp->interrupt=0;
2522   }
2523 }
2524
2525 @ Many of \MP's error messages state that a missing token has been
2526 inserted behind the scenes. We can save string space and program space
2527 by putting this common code into a subroutine.
2528
2529 @c 
2530 void mp_missing_err (MP mp, char *s) { 
2531   print_err("Missing `"); mp_print(mp, s); mp_print(mp, "' has been inserted");
2532 @.Missing...inserted@>
2533 }
2534
2535 @* \[7] Arithmetic with scaled numbers.
2536 The principal computations performed by \MP\ are done entirely in terms of
2537 integers less than $2^{31}$ in magnitude; thus, the arithmetic specified in this
2538 program can be carried out in exactly the same way on a wide variety of
2539 computers, including some small ones.
2540 @^small computers@>
2541
2542 But \PASCAL\ does not define the |div|
2543 operation in the case of negative dividends; for example, the result of
2544 |(-2*n-1) div 2| is |-(n+1)| on some computers and |-n| on others.
2545 There are two principal types of arithmetic: ``translation-preserving,''
2546 in which the identity |(a+q*b)div b=(a div b)+q| is valid; and
2547 ``negation-preserving,'' in which |(-a)div b=-(a div b)|. This leads to
2548 two \MP s, which can produce different results, although the differences
2549 should be negligible when the language is being used properly.
2550 The \TeX\ processor has been defined carefully so that both varieties
2551 of arithmetic will produce identical output, but it would be too
2552 inefficient to constrain \MP\ in a similar way.
2553
2554 @d el_gordo   017777777777 /* $2^{31}-1$, the largest value that \MP\ likes */
2555
2556 @ One of \MP's most common operations is the calculation of
2557 $\lfloor{a+b\over2}\rfloor$,
2558 the midpoint of two given integers |a| and~|b|. The only decent way to do
2559 this in \PASCAL\ is to write `|(a+b) div 2|'; but on most machines it is
2560 far more efficient to calculate `|(a+b)| right shifted one bit'.
2561
2562 Therefore the midpoint operation will always be denoted by `|half(a+b)|'
2563 in this program. If \MP\ is being implemented with languages that permit
2564 binary shifting, the |half| macro should be changed to make this operation
2565 as efficient as possible.  Since some languages have shift operators that can
2566 only be trusted to work on positive numbers, there is also a macro |halfp|
2567 that is used only when the quantity being halved is known to be positive
2568 or zero.
2569
2570 @d half(A) ((A) / 2)
2571 @d halfp(A) ((A) / 2)
2572
2573 @ A single computation might use several subroutine calls, and it is
2574 desirable to avoid producing multiple error messages in case of arithmetic
2575 overflow. So the routines below set the global variable |arith_error| to |true|
2576 instead of reporting errors directly to the user.
2577
2578 @<Glob...@>=
2579 boolean arith_error; /* has arithmetic overflow occurred recently? */
2580
2581 @ @<Allocate or ...@>=
2582 mp->arith_error=false;
2583
2584 @ At crucial points the program will say |check_arith|, to test if
2585 an arithmetic error has been detected.
2586
2587 @d check_arith { if ( mp->arith_error ) mp_clear_arith(mp); }
2588
2589 @c 
2590 void mp_clear_arith (MP mp) { 
2591   print_err("Arithmetic overflow");
2592 @.Arithmetic overflow@>
2593   help4("Uh, oh. A little while ago one of the quantities that I was")
2594        ("computing got too large, so I'm afraid your answers will be")
2595        ("somewhat askew. You'll probably have to adopt different")
2596        ("tactics next time. But I shall try to carry on anyway.");
2597   mp_error(mp); 
2598   mp->arith_error=false;
2599 }
2600
2601 @ Addition is not always checked to make sure that it doesn't overflow,
2602 but in places where overflow isn't too unlikely the |slow_add| routine
2603 is used.
2604
2605 @c integer mp_slow_add (MP mp,integer x, integer y) { 
2606   if ( x>=0 )  {
2607     if ( y<=el_gordo-x ) { 
2608       return x+y;
2609     } else  { 
2610       mp->arith_error=true; 
2611           return el_gordo;
2612     }
2613   } else  if ( -y<=el_gordo+x ) {
2614     return x+y;
2615   } else { 
2616     mp->arith_error=true; 
2617         return -el_gordo;
2618   }
2619 }
2620
2621 @ Fixed-point arithmetic is done on {\sl scaled integers\/} that are multiples
2622 of $2^{-16}$. In other words, a binary point is assumed to be sixteen bit
2623 positions from the right end of a binary computer word.
2624
2625 @d quarter_unit   040000 /* $2^{14}$, represents 0.250000 */
2626 @d half_unit   0100000 /* $2^{15}$, represents 0.50000 */
2627 @d three_quarter_unit   0140000 /* $3\cdot2^{14}$, represents 0.75000 */
2628 @d unity   0200000 /* $2^{16}$, represents 1.00000 */
2629 @d two   0400000 /* $2^{17}$, represents 2.00000 */
2630 @d three   0600000 /* $2^{17}+2^{16}$, represents 3.00000 */
2631
2632 @<Types...@>=
2633 typedef integer scaled; /* this type is used for scaled integers */
2634 typedef unsigned char small_number; /* this type is self-explanatory */
2635
2636 @ The following function is used to create a scaled integer from a given decimal
2637 fraction $(.d_0d_1\ldots d_{k-1})$, where |0<=k<=17|. The digit $d_i$ is
2638 given in |dig[i]|, and the calculation produces a correctly rounded result.
2639
2640 @c 
2641 scaled mp_round_decimals (MP mp,small_number k) {
2642   /* converts a decimal fraction */
2643  integer a = 0; /* the accumulator */
2644  while ( k-->0 ) { 
2645     a=(a+mp->dig[k]*two) / 10;
2646   }
2647   return halfp(a+1);
2648 }
2649
2650 @ Conversely, here is a procedure analogous to |print_int|. If the output
2651 of this procedure is subsequently read by \MP\ and converted by the
2652 |round_decimals| routine above, it turns out that the original value will
2653 be reproduced exactly. A decimal point is printed only if the value is
2654 not an integer. If there is more than one way to print the result with
2655 the optimum number of digits following the decimal point, the closest
2656 possible value is given.
2657
2658 The invariant relation in the \&{repeat} loop is that a sequence of
2659 decimal digits yet to be printed will yield the original number if and only if
2660 they form a fraction~$f$ in the range $s-\delta\L10\cdot2^{16}f<s$.
2661 We can stop if and only if $f=0$ satisfies this condition; the loop will
2662 terminate before $s$ can possibly become zero.
2663
2664 @<Basic printing...@>=
2665 void mp_print_scaled (MP mp,scaled s) { /* prints scaled real, rounded to five  digits */
2666   scaled delta; /* amount of allowable inaccuracy */
2667   if ( s<0 ) { 
2668         mp_print_char(mp, '-'); 
2669     negate(s); /* print the sign, if negative */
2670   }
2671   mp_print_int(mp, s / unity); /* print the integer part */
2672   s=10*(s % unity)+5;
2673   if ( s!=5 ) { 
2674     delta=10; 
2675     mp_print_char(mp, '.');
2676     do {  
2677       if ( delta>unity )
2678         s=s+0100000-(delta / 2); /* round the final digit */
2679       mp_print_char(mp, '0'+(s / unity)); 
2680       s=10*(s % unity); 
2681       delta=delta*10;
2682     } while (s>delta);
2683   }
2684 }
2685
2686 @ We often want to print two scaled quantities in parentheses,
2687 separated by a comma.
2688
2689 @<Basic printing...@>=
2690 void mp_print_two (MP mp,scaled x, scaled y) { /* prints `|(x,y)|' */
2691   mp_print_char(mp, '('); 
2692   mp_print_scaled(mp, x); 
2693   mp_print_char(mp, ','); 
2694   mp_print_scaled(mp, y);
2695   mp_print_char(mp, ')');
2696 }
2697
2698 @ The |scaled| quantities in \MP\ programs are generally supposed to be
2699 less than $2^{12}$ in absolute value, so \MP\ does much of its internal
2700 arithmetic with 28~significant bits of precision. A |fraction| denotes
2701 a scaled integer whose binary point is assumed to be 28 bit positions
2702 from the right.
2703
2704 @d fraction_half 01000000000 /* $2^{27}$, represents 0.50000000 */
2705 @d fraction_one 02000000000 /* $2^{28}$, represents 1.00000000 */
2706 @d fraction_two 04000000000 /* $2^{29}$, represents 2.00000000 */
2707 @d fraction_three 06000000000 /* $3\cdot2^{28}$, represents 3.00000000 */
2708 @d fraction_four 010000000000 /* $2^{30}$, represents 4.00000000 */
2709
2710 @<Types...@>=
2711 typedef integer fraction; /* this type is used for scaled fractions */
2712
2713 @ In fact, the two sorts of scaling discussed above aren't quite
2714 sufficient; \MP\ has yet another, used internally to keep track of angles
2715 in units of $2^{-20}$ degrees.
2716
2717 @d forty_five_deg 0264000000 /* $45\cdot2^{20}$, represents $45^\circ$ */
2718 @d ninety_deg 0550000000 /* $90\cdot2^{20}$, represents $90^\circ$ */
2719 @d one_eighty_deg 01320000000 /* $180\cdot2^{20}$, represents $180^\circ$ */
2720 @d three_sixty_deg 02640000000 /* $360\cdot2^{20}$, represents $360^\circ$ */
2721
2722 @<Types...@>=
2723 typedef integer angle; /* this type is used for scaled angles */
2724
2725 @ The |make_fraction| routine produces the |fraction| equivalent of
2726 |p/q|, given integers |p| and~|q|; it computes the integer
2727 $f=\lfloor2^{28}p/q+{1\over2}\rfloor$, when $p$ and $q$ are
2728 positive. If |p| and |q| are both of the same scaled type |t|,
2729 the ``type relation'' |make_fraction(t,t)=fraction| is valid;
2730 and it's also possible to use the subroutine ``backwards,'' using
2731 the relation |make_fraction(t,fraction)=t| between scaled types.
2732
2733 If the result would have magnitude $2^{31}$ or more, |make_fraction|
2734 sets |arith_error:=true|. Most of \MP's internal computations have
2735 been designed to avoid this sort of error.
2736
2737 If this subroutine were programmed in assembly language on a typical
2738 machine, we could simply compute |(@t$2^{28}$@>*p)div q|, since a
2739 double-precision product can often be input to a fixed-point division
2740 instruction. But when we are restricted to \PASCAL\ arithmetic it
2741 is necessary either to resort to multiple-precision maneuvering
2742 or to use a simple but slow iteration. The multiple-precision technique
2743 would be about three times faster than the code adopted here, but it
2744 would be comparatively long and tricky, involving about sixteen
2745 additional multiplications and divisions.
2746
2747 This operation is part of \MP's ``inner loop''; indeed, it will
2748 consume nearly 10\pct! of the running time (exclusive of input and output)
2749 if the code below is left unchanged. A machine-dependent recoding
2750 will therefore make \MP\ run faster. The present implementation
2751 is highly portable, but slow; it avoids multiplication and division
2752 except in the initial stage. System wizards should be careful to
2753 replace it with a routine that is guaranteed to produce identical
2754 results in all cases.
2755 @^system dependencies@>
2756
2757 As noted below, a few more routines should also be replaced by machine-dependent
2758 code, for efficiency. But when a procedure is not part of the ``inner loop,''
2759 such changes aren't advisable; simplicity and robustness are
2760 preferable to trickery, unless the cost is too high.
2761 @^inner loop@>
2762
2763 @<Internal ...@>=
2764 fraction mp_make_fraction (MP mp,integer p, integer q);
2765 integer mp_take_scaled (MP mp,integer q, scaled f) ;
2766
2767 @ If FIXPT is not defined, we need these preprocessor values
2768
2769 @d ELGORDO  0x7fffffff
2770 @d TWEXP31  2147483648.0
2771 @d TWEXP28  268435456.0
2772 @d TWEXP16 65536.0
2773 @d TWEXP_16 (1.0/65536.0)
2774 @d TWEXP_28 (1.0/268435456.0)
2775
2776
2777 @c 
2778 fraction mp_make_fraction (MP mp,integer p, integer q) {
2779 #ifdef FIXPT
2780   integer f; /* the fraction bits, with a leading 1 bit */
2781   integer n; /* the integer part of $\vert p/q\vert$ */
2782   integer be_careful; /* disables certain compiler optimizations */
2783   boolean negative = false; /* should the result be negated? */
2784   if ( p<0 ) {
2785     negate(p); negative=true;
2786   }
2787   if ( q<=0 ) { 
2788 #ifdef DEBUG
2789     if ( q==0 ) mp_confusion(mp, '/');
2790 #endif
2791 @:this can't happen /}{\quad \./@>
2792     negate(q); negative = ! negative;
2793   };
2794   n=p / q; p=p % q;
2795   if ( n>=8 ){ 
2796     mp->arith_error=true;
2797     return ( negative ? -el_gordo : el_gordo);
2798   } else { 
2799     n=(n-1)*fraction_one;
2800     @<Compute $f=\lfloor 2^{28}(1+p/q)+{1\over2}\rfloor$@>;
2801     return (negative ? (-(f+n)) : (f+n));
2802   }
2803 #else /* FIXPT */
2804     register double d;
2805         register integer i;
2806 #ifdef DEBUG
2807         if (q==0) mp_confusion(mp,'/'); 
2808 #endif /* DEBUG */
2809         d = TWEXP28 * (double)p /(double)q;
2810         if ((p^q) >= 0) {
2811                 d += 0.5;
2812                 if (d>=TWEXP31) {mp->arith_error=true; return ELGORDO;}
2813                 i = (integer) d;
2814                 if (d==i && ( ((q>0 ? -q : q)&077777)
2815                                 * (((i&037777)<<1)-1) & 04000)!=0) --i;
2816         } else {
2817                 d -= 0.5;
2818                 if (d<= -TWEXP31) {mp->arith_error=true; return -ELGORDO;}
2819                 i = (integer) d;
2820                 if (d==i && ( ((q>0 ? q : -q)&077777)
2821                                 * (((i&037777)<<1)+1) & 04000)!=0) ++i;
2822         }
2823         return i;
2824 #endif /* FIXPT */
2825 }
2826
2827 @ The |repeat| loop here preserves the following invariant relations
2828 between |f|, |p|, and~|q|:
2829 (i)~|0<=p<q|; (ii)~$fq+p=2^k(q+p_0)$, where $k$ is an integer and
2830 $p_0$ is the original value of~$p$.
2831
2832 Notice that the computation specifies
2833 |(p-q)+p| instead of |(p+p)-q|, because the latter could overflow.
2834 Let us hope that optimizing compilers do not miss this point; a
2835 special variable |be_careful| is used to emphasize the necessary
2836 order of computation. Optimizing compilers should keep |be_careful|
2837 in a register, not store it in memory.
2838 @^inner loop@>
2839
2840 @<Compute $f=\lfloor 2^{28}(1+p/q)+{1\over2}\rfloor$@>=
2841 {
2842   f=1;
2843   do {  
2844     be_careful=p-q; p=be_careful+p;
2845     if ( p>=0 ) { 
2846       f=f+f+1;
2847     } else  { 
2848       f+=f; p=p+q;
2849     }
2850   } while (f<fraction_one);
2851   be_careful=p-q;
2852   if ( be_careful+p>=0 ) incr(f);
2853 }
2854
2855 @ The dual of |make_fraction| is |take_fraction|, which multiplies a
2856 given integer~|q| by a fraction~|f|. When the operands are positive, it
2857 computes $p=\lfloor qf/2^{28}+{1\over2}\rfloor$, a symmetric function
2858 of |q| and~|f|.
2859
2860 This routine is even more ``inner loopy'' than |make_fraction|;
2861 the present implementation consumes almost 20\pct! of \MP's computation
2862 time during typical jobs, so a machine-language substitute is advisable.
2863 @^inner loop@> @^system dependencies@>
2864
2865 @<Declarations@>=
2866 integer mp_take_fraction (MP mp,integer q, fraction f) ;
2867
2868 @ @c 
2869 #ifdef FIXPT
2870 integer mp_take_fraction (MP mp,integer q, fraction f) {
2871   integer p; /* the fraction so far */
2872   boolean negative; /* should the result be negated? */
2873   integer n; /* additional multiple of $q$ */
2874   integer be_careful; /* disables certain compiler optimizations */
2875   @<Reduce to the case that |f>=0| and |q>0|@>;
2876   if ( f<fraction_one ) { 
2877     n=0;
2878   } else { 
2879     n=f / fraction_one; f=f % fraction_one;
2880     if ( q<=el_gordo / n ) { 
2881       n=n*q ; 
2882     } else { 
2883       mp->arith_error=true; n=el_gordo;
2884     }
2885   }
2886   f=f+fraction_one;
2887   @<Compute $p=\lfloor qf/2^{28}+{1\over2}\rfloor-q$@>;
2888   be_careful=n-el_gordo;
2889   if ( be_careful+p>0 ){ 
2890     mp->arith_error=true; n=el_gordo-p;
2891   }
2892   if ( negative ) 
2893         return (-(n+p));
2894   else 
2895     return (n+p);
2896 #else /* FIXPT */
2897 integer mp_take_fraction (MP mp,integer p, fraction q) {
2898     register double d;
2899         register integer i;
2900         d = (double)p * (double)q * TWEXP_28;
2901         if ((p^q) >= 0) {
2902                 d += 0.5;
2903                 if (d>=TWEXP31) {
2904                         if (d!=TWEXP31 || (((p&077777)*(q&077777))&040000)==0)
2905                                 mp->arith_error = true;
2906                         return ELGORDO;
2907                 }
2908                 i = (integer) d;
2909                 if (d==i && (((p&077777)*(q&077777))&040000)!=0) --i;
2910         } else {
2911                 d -= 0.5;
2912                 if (d<= -TWEXP31) {
2913                         if (d!= -TWEXP31 || ((-(p&077777)*(q&077777))&040000)==0)
2914                                 mp->arith_error = true;
2915                         return -ELGORDO;
2916                 }
2917                 i = (integer) d;
2918                 if (d==i && ((-(p&077777)*(q&077777))&040000)!=0) ++i;
2919         }
2920         return i;
2921 #endif /* FIXPT */
2922 }
2923
2924 @ @<Reduce to the case that |f>=0| and |q>0|@>=
2925 if ( f>=0 ) {
2926   negative=false;
2927 } else { 
2928   negate( f); negative=true;
2929 }
2930 if ( q<0 ) { 
2931   negate(q); negative=! negative;
2932 }
2933
2934 @ The invariant relations in this case are (i)~$\lfloor(qf+p)/2^k\rfloor
2935 =\lfloor qf_0/2^{28}+{1\over2}\rfloor$, where $k$ is an integer and
2936 $f_0$ is the original value of~$f$; (ii)~$2^k\L f<2^{k+1}$.
2937 @^inner loop@>
2938
2939 @<Compute $p=\lfloor qf/2^{28}+{1\over2}\rfloor-q$@>=
2940 p=fraction_half; /* that's $2^{27}$; the invariants hold now with $k=28$ */
2941 if ( q<fraction_four ) {
2942   do {  
2943     if ( odd(f) ) p=halfp(p+q); else p=halfp(p);
2944     f=halfp(f);
2945   } while (f!=1);
2946 } else  {
2947   do {  
2948     if ( odd(f) ) p=p+halfp(q-p); else p=halfp(p);
2949     f=halfp(f);
2950   } while (f!=1);
2951 }
2952
2953
2954 @ When we want to multiply something by a |scaled| quantity, we use a scheme
2955 analogous to |take_fraction| but with a different scaling.
2956 Given positive operands, |take_scaled|
2957 computes the quantity $p=\lfloor qf/2^{16}+{1\over2}\rfloor$.
2958
2959 Once again it is a good idea to use a machine-language replacement if
2960 possible; otherwise |take_scaled| will use more than 2\pct! of the running time
2961 when the Computer Modern fonts are being generated.
2962 @^inner loop@>
2963
2964 @c 
2965 #ifdef FIXPT
2966 integer mp_take_scaled (MP mp,integer q, scaled f) {
2967   integer p; /* the fraction so far */
2968   boolean negative; /* should the result be negated? */
2969   integer n; /* additional multiple of $q$ */
2970   integer be_careful; /* disables certain compiler optimizations */
2971   @<Reduce to the case that |f>=0| and |q>0|@>;
2972   if ( f<unity ) { 
2973     n=0;
2974   } else  { 
2975     n=f / unity; f=f % unity;
2976     if ( q<=el_gordo / n ) {
2977       n=n*q;
2978     } else  { 
2979       mp->arith_error=true; n=el_gordo;
2980     }
2981   }
2982   f=f+unity;
2983   @<Compute $p=\lfloor qf/2^{16}+{1\over2}\rfloor-q$@>;
2984   be_careful=n-el_gordo;
2985   if ( be_careful+p>0 ) { 
2986     mp->arith_error=true; n=el_gordo-p;
2987   }
2988   return ( negative ?(-(n+p)) :(n+p));
2989 #else /* FIXPT */
2990 integer mp_take_scaled (MP mp,integer p, scaled q) {
2991     register double d;
2992         register integer i;
2993         d = (double)p * (double)q * TWEXP_16;
2994         if ((p^q) >= 0) {
2995                 d += 0.5;
2996                 if (d>=TWEXP31) {
2997                         if (d!=TWEXP31 || (((p&077777)*(q&077777))&040000)==0)
2998                                 mp->arith_error = true;
2999                         return ELGORDO;
3000                 }
3001                 i = (integer) d;
3002                 if (d==i && (((p&077777)*(q&077777))&040000)!=0) --i;
3003         } else {
3004                 d -= 0.5;
3005                 if (d<= -TWEXP31) {
3006                         if (d!= -TWEXP31 || ((-(p&077777)*(q&077777))&040000)==0)
3007                                 mp->arith_error = true;
3008                         return -ELGORDO;
3009                 }
3010                 i = (integer) d;
3011                 if (d==i && ((-(p&077777)*(q&077777))&040000)!=0) ++i;
3012         }
3013         return i;
3014 #endif /* FIXPT */
3015 }
3016
3017 @ @<Compute $p=\lfloor qf/2^{16}+{1\over2}\rfloor-q$@>=
3018 p=half_unit; /* that's $2^{15}$; the invariants hold now with $k=16$ */
3019 @^inner loop@>
3020 if ( q<fraction_four ) {
3021   do {  
3022     p = (odd(f) ? halfp(p+q) : halfp(p));
3023     f=halfp(f);
3024   } while (f!=1);
3025 } else {
3026   do {  
3027     p = (odd(f) ? p+halfp(q-p) : halfp(p));
3028     f=halfp(f);
3029   } while (f!=1);
3030 }
3031
3032 @ For completeness, there's also |make_scaled|, which computes a
3033 quotient as a |scaled| number instead of as a |fraction|.
3034 In other words, the result is $\lfloor2^{16}p/q+{1\over2}\rfloor$, if the
3035 operands are positive. \ (This procedure is not used especially often,
3036 so it is not part of \MP's inner loop.)
3037
3038 @<Internal library ...@>=
3039 scaled mp_make_scaled (MP mp,integer p, integer q) ;
3040
3041 @ @c 
3042 scaled mp_make_scaled (MP mp,integer p, integer q) {
3043 #ifdef FIXPT 
3044   integer f; /* the fraction bits, with a leading 1 bit */
3045   integer n; /* the integer part of $\vert p/q\vert$ */
3046   boolean negative; /* should the result be negated? */
3047   integer be_careful; /* disables certain compiler optimizations */
3048   if ( p>=0 ) negative=false;
3049   else  { negate(p); negative=true; };
3050   if ( q<=0 ) { 
3051 #ifdef DEBUG 
3052     if ( q==0 ) mp_confusion(mp, "/");
3053 @:this can't happen /}{\quad \./@>
3054 #endif
3055     negate(q); negative=! negative;
3056   }
3057   n=p / q; p=p % q;
3058   if ( n>=0100000 ) { 
3059     mp->arith_error=true;
3060     return (negative ? (-el_gordo) : el_gordo);
3061   } else  { 
3062     n=(n-1)*unity;
3063     @<Compute $f=\lfloor 2^{16}(1+p/q)+{1\over2}\rfloor$@>;
3064     return ( negative ? (-(f+n)) :(f+n));
3065   }
3066 #else /* FIXPT */
3067     register double d;
3068         register integer i;
3069 #ifdef DEBUG
3070         if (q==0) mp_confusion(mp,"/"); 
3071 #endif /* DEBUG */
3072         d = TWEXP16 * (double)p /(double)q;
3073         if ((p^q) >= 0) {
3074                 d += 0.5;
3075                 if (d>=TWEXP31) {mp->arith_error=true; return ELGORDO;}
3076                 i = (integer) d;
3077                 if (d==i && ( ((q>0 ? -q : q)&077777)
3078                                 * (((i&037777)<<1)-1) & 04000)!=0) --i;
3079         } else {
3080                 d -= 0.5;
3081                 if (d<= -TWEXP31) {mp->arith_error=true; return -ELGORDO;}
3082                 i = (integer) d;
3083                 if (d==i && ( ((q>0 ? q : -q)&077777)
3084                                 * (((i&037777)<<1)+1) & 04000)!=0) ++i;
3085         }
3086         return i;
3087 #endif /* FIXPT */
3088 }
3089
3090 @ @<Compute $f=\lfloor 2^{16}(1+p/q)+{1\over2}\rfloor$@>=
3091 f=1;
3092 do {  
3093   be_careful=p-q; p=be_careful+p;
3094   if ( p>=0 ) f=f+f+1;
3095   else  { f+=f; p=p+q; };
3096 } while (f<unity);
3097 be_careful=p-q;
3098 if ( be_careful+p>=0 ) incr(f)
3099
3100 @ Here is a typical example of how the routines above can be used.
3101 It computes the function
3102 $${1\over3\tau}f(\theta,\phi)=
3103 {\tau^{-1}\bigl(2+\sqrt2\,(\sin\theta-{1\over16}\sin\phi)
3104  (\sin\phi-{1\over16}\sin\theta)(\cos\theta-\cos\phi)\bigr)\over
3105 3\,\bigl(1+{1\over2}(\sqrt5-1)\cos\theta+{1\over2}(3-\sqrt5\,)\cos\phi\bigr)},$$
3106 where $\tau$ is a |scaled| ``tension'' parameter. This is \MP's magic
3107 fudge factor for placing the first control point of a curve that starts
3108 at an angle $\theta$ and ends at an angle $\phi$ from the straight path.
3109 (Actually, if the stated quantity exceeds 4, \MP\ reduces it to~4.)
3110
3111 The trigonometric quantity to be multiplied by $\sqrt2$ is less than $\sqrt2$.
3112 (It's a sum of eight terms whose absolute values can be bounded using
3113 relations such as $\sin\theta\cos\theta\L{1\over2}$.) Thus the numerator
3114 is positive; and since the tension $\tau$ is constrained to be at least
3115 $3\over4$, the numerator is less than $16\over3$. The denominator is
3116 nonnegative and at most~6.  Hence the fixed-point calculations below
3117 are guaranteed to stay within the bounds of a 32-bit computer word.
3118
3119 The angles $\theta$ and $\phi$ are given implicitly in terms of |fraction|
3120 arguments |st|, |ct|, |sf|, and |cf|, representing $\sin\theta$, $\cos\theta$,
3121 $\sin\phi$, and $\cos\phi$, respectively.
3122
3123 @c 
3124 fraction mp_velocity (MP mp,fraction st, fraction ct, fraction sf,
3125                       fraction cf, scaled t) {
3126   integer acc,num,denom; /* registers for intermediate calculations */
3127   acc=mp_take_fraction(mp, st-(sf / 16), sf-(st / 16));
3128   acc=mp_take_fraction(mp, acc,ct-cf);
3129   num=fraction_two+mp_take_fraction(mp, acc,379625062);
3130                    /* $2^{28}\sqrt2\approx379625062.497$ */
3131   denom=fraction_three+mp_take_fraction(mp, ct,497706707)+mp_take_fraction(mp, cf,307599661);
3132                       /* $3\cdot2^{27}\cdot(\sqrt5-1)\approx497706706.78$ and
3133                          $3\cdot2^{27}\cdot(3-\sqrt5\,)\approx307599661.22$ */
3134   if ( t!=unity ) num=mp_make_scaled(mp, num,t);
3135   /* |make_scaled(fraction,scaled)=fraction| */
3136   if ( num / 4>=denom ) 
3137     return fraction_four;
3138   else 
3139     return mp_make_fraction(mp, num, denom);
3140 }
3141
3142 @ The following somewhat different subroutine tests rigorously if $ab$ is
3143 greater than, equal to, or less than~$cd$,
3144 given integers $(a,b,c,d)$. In most cases a quick decision is reached.
3145 The result is $+1$, 0, or~$-1$ in the three respective cases.
3146
3147 @d mp_ab_vs_cd(M,A,B,C,D) mp_do_ab_vs_cd(A,B,C,D)
3148
3149 @c 
3150 integer mp_do_ab_vs_cd (integer a,integer b, integer c, integer d) {
3151   integer q,r; /* temporary registers */
3152   @<Reduce to the case that |a,c>=0|, |b,d>0|@>;
3153   while (1) { 
3154     q = a / d; r = c / b;
3155     if ( q!=r )
3156       return ( q>r ? 1 : -1);
3157     q = a % d; r = c % b;
3158     if ( r==0 )
3159       return (q ? 1 : 0);
3160     if ( q==0 ) return -1;
3161     a=b; b=q; c=d; d=r;
3162   } /* now |a>d>0| and |c>b>0| */
3163 }
3164
3165 @ @<Reduce to the case that |a...@>=
3166 if ( a<0 ) { negate(a); negate(b);  };
3167 if ( c<0 ) { negate(c); negate(d);  };
3168 if ( d<=0 ) { 
3169   if ( b>=0 ) {
3170     if ( (a==0||b==0)&&(c==0||d==0) ) return 0;
3171     else return 1;
3172   }
3173   if ( d==0 )
3174     return ( a==0 ? 0 : -1);
3175   q=a; a=c; c=q; q=-b; b=-d; d=q;
3176 } else if ( b<=0 ) { 
3177   if ( b<0 ) if ( a>0 ) return -1;
3178   return (c==0 ? 0 : -1);
3179 }
3180
3181 @ We conclude this set of elementary routines with some simple rounding
3182 and truncation operations.
3183
3184 @<Internal library declarations@>=
3185 #define mp_floor_scaled(M,i) ((i)&(-65536))
3186 #define mp_round_unscaled(M,i) (((i>>15)+1)>>1)
3187 #define mp_round_fraction(M,i) (((i>>11)+1)>>1)
3188
3189
3190 @* \[8] Algebraic and transcendental functions.
3191 \MP\ computes all of the necessary special functions from scratch, without
3192 relying on |real| arithmetic or system subroutines for sines, cosines, etc.
3193
3194 @ To get the square root of a |scaled| number |x|, we want to calculate
3195 $s=\lfloor 2^8\!\sqrt x +{1\over2}\rfloor$. If $x>0$, this is the unique
3196 integer such that $2^{16}x-s\L s^2<2^{16}x+s$. The following subroutine
3197 determines $s$ by an iterative method that maintains the invariant
3198 relations $x=2^{46-2k}x_0\bmod 2^{30}$, $0<y=\lfloor 2^{16-2k}x_0\rfloor
3199 -s^2+s\L q=2s$, where $x_0$ is the initial value of $x$. The value of~$y$
3200 might, however, be zero at the start of the first iteration.
3201
3202 @<Declarations@>=
3203 scaled mp_square_rt (MP mp,scaled x) ;
3204
3205 @ @c 
3206 scaled mp_square_rt (MP mp,scaled x) {
3207   small_number k; /* iteration control counter */
3208   integer y,q; /* registers for intermediate calculations */
3209   if ( x<=0 ) { 
3210     @<Handle square root of zero or negative argument@>;
3211   } else { 
3212     k=23; q=2;
3213     while ( x<fraction_two ) { /* i.e., |while x<@t$2^{29}$@>|\unskip */
3214       decr(k); x=x+x+x+x;
3215     }
3216     if ( x<fraction_four ) y=0;
3217     else  { x=x-fraction_four; y=1; };
3218     do {  
3219       @<Decrease |k| by 1, maintaining the invariant
3220       relations between |x|, |y|, and~|q|@>;
3221     } while (k!=0);
3222     return (halfp(q));
3223   }
3224 }
3225
3226 @ @<Handle square root of zero...@>=
3227
3228   if ( x<0 ) { 
3229     print_err("Square root of ");
3230 @.Square root...replaced by 0@>
3231     mp_print_scaled(mp, x); mp_print(mp, " has been replaced by 0");
3232     help2("Since I don't take square roots of negative numbers,")
3233          ("I'm zeroing this one. Proceed, with fingers crossed.");
3234     mp_error(mp);
3235   };
3236   return 0;
3237 }
3238
3239 @ @<Decrease |k| by 1, maintaining...@>=
3240 x+=x; y+=y;
3241 if ( x>=fraction_four ) { /* note that |fraction_four=@t$2^{30}$@>| */
3242   x=x-fraction_four; incr(y);
3243 };
3244 x+=x; y=y+y-q; q+=q;
3245 if ( x>=fraction_four ) { x=x-fraction_four; incr(y); };
3246 if ( y>q ){ y=y-q; q=q+2; }
3247 else if ( y<=0 )  { q=q-2; y=y+q;  };
3248 decr(k)
3249
3250 @ Pythagorean addition $\psqrt{a^2+b^2}$ is implemented by an elegant
3251 iterative scheme due to Cleve Moler and Donald Morrison [{\sl IBM Journal
3252 @^Moler, Cleve Barry@>
3253 @^Morrison, Donald Ross@>
3254 of Research and Development\/ \bf27} (1983), 577--581]. It modifies |a| and~|b|
3255 in such a way that their Pythagorean sum remains invariant, while the
3256 smaller argument decreases.
3257
3258 @<Internal library ...@>=
3259 integer mp_pyth_add (MP mp,integer a, integer b);
3260
3261
3262 @ @c 
3263 integer mp_pyth_add (MP mp,integer a, integer b) {
3264   fraction r; /* register used to transform |a| and |b| */
3265   boolean big; /* is the result dangerously near $2^{31}$? */
3266   a=abs(a); b=abs(b);
3267   if ( a<b ) { r=b; b=a; a=r; }; /* now |0<=b<=a| */
3268   if ( b>0 ) {
3269     if ( a<fraction_two ) {
3270       big=false;
3271     } else { 
3272       a=a / 4; b=b / 4; big=true;
3273     }; /* we reduced the precision to avoid arithmetic overflow */
3274     @<Replace |a| by an approximation to $\psqrt{a^2+b^2}$@>;
3275     if ( big ) {
3276       if ( a<fraction_two ) {
3277         a=a+a+a+a;
3278       } else  { 
3279         mp->arith_error=true; a=el_gordo;
3280       };
3281     }
3282   }
3283   return a;
3284 }
3285
3286 @ The key idea here is to reflect the vector $(a,b)$ about the
3287 line through $(a,b/2)$.
3288
3289 @<Replace |a| by an approximation to $\psqrt{a^2+b^2}$@>=
3290 while (1) {  
3291   r=mp_make_fraction(mp, b,a);
3292   r=mp_take_fraction(mp, r,r); /* now $r\approx b^2/a^2$ */
3293   if ( r==0 ) break;
3294   r=mp_make_fraction(mp, r,fraction_four+r);
3295   a=a+mp_take_fraction(mp, a+a,r); b=mp_take_fraction(mp, b,r);
3296 }
3297
3298
3299 @ Here is a similar algorithm for $\psqrt{a^2-b^2}$.
3300 It converges slowly when $b$ is near $a$, but otherwise it works fine.
3301
3302 @c 
3303 integer mp_pyth_sub (MP mp,integer a, integer b) {
3304   fraction r; /* register used to transform |a| and |b| */
3305   boolean big; /* is the input dangerously near $2^{31}$? */
3306   a=abs(a); b=abs(b);
3307   if ( a<=b ) {
3308     @<Handle erroneous |pyth_sub| and set |a:=0|@>;
3309   } else { 
3310     if ( a<fraction_four ) {
3311       big=false;
3312     } else  { 
3313       a=halfp(a); b=halfp(b); big=true;
3314     }
3315     @<Replace |a| by an approximation to $\psqrt{a^2-b^2}$@>;
3316     if ( big ) double(a);
3317   }
3318   return a;
3319 }
3320
3321 @ @<Replace |a| by an approximation to $\psqrt{a^2-b^2}$@>=
3322 while (1) { 
3323   r=mp_make_fraction(mp, b,a);
3324   r=mp_take_fraction(mp, r,r); /* now $r\approx b^2/a^2$ */
3325   if ( r==0 ) break;
3326   r=mp_make_fraction(mp, r,fraction_four-r);
3327   a=a-mp_take_fraction(mp, a+a,r); b=mp_take_fraction(mp, b,r);
3328 }
3329
3330 @ @<Handle erroneous |pyth_sub| and set |a:=0|@>=
3331
3332   if ( a<b ){ 
3333     print_err("Pythagorean subtraction "); mp_print_scaled(mp, a);
3334     mp_print(mp, "+-+"); mp_print_scaled(mp, b); 
3335     mp_print(mp, " has been replaced by 0");
3336 @.Pythagorean...@>
3337     help2("Since I don't take square roots of negative numbers,")
3338          ("I'm zeroing this one. Proceed, with fingers crossed.");
3339     mp_error(mp);
3340   }
3341   a=0;
3342 }
3343
3344 @ The subroutines for logarithm and exponential involve two tables.
3345 The first is simple: |two_to_the[k]| equals $2^k$. The second involves
3346 a bit more calculation, which the author claims to have done correctly:
3347 |spec_log[k]| is $2^{27}$ times $\ln\bigl(1/(1-2^{-k})\bigr)=
3348 2^{-k}+{1\over2}2^{-2k}+{1\over3}2^{-3k}+\cdots\,$, rounded to the
3349 nearest integer.
3350
3351 @d two_to_the(A) (1<<(A))
3352
3353 @<Constants ...@>=
3354 static const integer spec_log[29] = { 0, /* special logarithms */
3355 93032640, 38612034, 17922280, 8662214, 4261238, 2113709,
3356 1052693, 525315, 262400, 131136, 65552, 32772, 16385,
3357 8192, 4096, 2048, 1024, 512, 256, 128, 64, 32, 16, 8, 4, 2, 1, 1 };
3358
3359 @ @<Local variables for initialization@>=
3360 integer k; /* all-purpose loop index */
3361
3362
3363 @ Here is the routine that calculates $2^8$ times the natural logarithm
3364 of a |scaled| quantity; it is an integer approximation to $2^{24}\ln(x/2^{16})$,
3365 when |x| is a given positive integer.
3366
3367 The method is based on exercise 1.2.2--25 in {\sl The Art of Computer
3368 Programming\/}: During the main iteration we have $1\L 2^{-30}x<1/(1-2^{1-k})$,
3369 and the logarithm of $2^{30}x$ remains to be added to an accumulator
3370 register called~$y$. Three auxiliary bits of accuracy are retained in~$y$
3371 during the calculation, and sixteen auxiliary bits to extend |y| are
3372 kept in~|z| during the initial argument reduction. (We add
3373 $100\cdot2^{16}=6553600$ to~|z| and subtract 100 from~|y| so that |z| will
3374 not become negative; also, the actual amount subtracted from~|y| is~96,
3375 not~100, because we want to add~4 for rounding before the final division by~8.)
3376
3377 @c 
3378 scaled mp_m_log (MP mp,scaled x) {
3379   integer y,z; /* auxiliary registers */
3380   integer k; /* iteration counter */
3381   if ( x<=0 ) {
3382      @<Handle non-positive logarithm@>;
3383   } else  { 
3384     y=1302456956+4-100; /* $14\times2^{27}\ln2\approx1302456956.421063$ */
3385     z=27595+6553600; /* and $2^{16}\times .421063\approx 27595$ */
3386     while ( x<fraction_four ) {
3387        double(x); y-=93032639; z-=48782;
3388     } /* $2^{27}\ln2\approx 93032639.74436163$ and $2^{16}\times.74436163\approx 48782$ */
3389     y=y+(z / unity); k=2;
3390     while ( x>fraction_four+4 ) {
3391       @<Increase |k| until |x| can be multiplied by a
3392         factor of $2^{-k}$, and adjust $y$ accordingly@>;
3393     }
3394     return (y / 8);
3395   }
3396 }
3397
3398 @ @<Increase |k| until |x| can...@>=
3399
3400   z=((x-1) / two_to_the(k))+1; /* $z=\lceil x/2^k\rceil$ */
3401   while ( x<fraction_four+z ) { z=halfp(z+1); incr(k); };
3402   y+=spec_log[k]; x-=z;
3403 }
3404
3405 @ @<Handle non-positive logarithm@>=
3406
3407   print_err("Logarithm of ");
3408 @.Logarithm...replaced by 0@>
3409   mp_print_scaled(mp, x); mp_print(mp, " has been replaced by 0");
3410   help2("Since I don't take logs of non-positive numbers,")
3411        ("I'm zeroing this one. Proceed, with fingers crossed.");
3412   mp_error(mp); 
3413   return 0;
3414 }
3415
3416 @ Conversely, the exponential routine calculates $\exp(x/2^8)$,
3417 when |x| is |scaled|. The result is an integer approximation to
3418 $2^{16}\exp(x/2^{24})$, when |x| is regarded as an integer.
3419
3420 @c 
3421 scaled mp_m_exp (MP mp,scaled x) {
3422   small_number k; /* loop control index */
3423   integer y,z; /* auxiliary registers */
3424   if ( x>174436200 ) {
3425     /* $2^{24}\ln((2^{31}-1)/2^{16})\approx 174436199.51$ */
3426     mp->arith_error=true; 
3427     return el_gordo;
3428   } else if ( x<-197694359 ) {
3429         /* $2^{24}\ln(2^{-1}/2^{16})\approx-197694359.45$ */
3430     return 0;
3431   } else { 
3432     if ( x<=0 ) { 
3433        z=-8*x; y=04000000; /* $y=2^{20}$ */
3434     } else { 
3435       if ( x<=127919879 ) { 
3436         z=1023359037-8*x;
3437         /* $2^{27}\ln((2^{31}-1)/2^{20})\approx 1023359037.125$ */
3438       } else {
3439        z=8*(174436200-x); /* |z| is always nonnegative */
3440       }
3441       y=el_gordo;
3442     };
3443     @<Multiply |y| by $\exp(-z/2^{27})$@>;
3444     if ( x<=127919879 ) 
3445        return ((y+8) / 16);
3446      else 
3447        return y;
3448   }
3449 }
3450
3451 @ The idea here is that subtracting |spec_log[k]| from |z| corresponds
3452 to multiplying |y| by $1-2^{-k}$.
3453
3454 A subtle point (which had to be checked) was that if $x=127919879$, the
3455 value of~|y| will decrease so that |y+8| doesn't overflow. In fact,
3456 $z$ will be 5 in this case, and |y| will decrease by~64 when |k=25|
3457 and by~16 when |k=27|.
3458
3459 @<Multiply |y| by...@>=
3460 k=1;
3461 while ( z>0 ) { 
3462   while ( z>=spec_log[k] ) { 
3463     z-=spec_log[k];
3464     y=y-1-((y-two_to_the(k-1)) / two_to_the(k));
3465   }
3466   incr(k);
3467 }
3468
3469 @ The trigonometric subroutines use an auxiliary table such that
3470 |spec_atan[k]| contains an approximation to the |angle| whose tangent
3471 is~$1/2^k$. $\arctan2^{-k}$ times $2^{20}\cdot180/\pi$ 
3472
3473 @<Constants ...@>=
3474 static const angle spec_atan[27] = { 0, 27855475, 14718068, 7471121, 3750058, 
3475 1876857, 938658, 469357, 234682, 117342, 58671, 29335, 14668, 7334, 3667, 
3476 1833, 917, 458, 229, 115, 57, 29, 14, 7, 4, 2, 1 };
3477
3478 @ Given integers |x| and |y|, not both zero, the |n_arg| function
3479 returns the |angle| whose tangent points in the direction $(x,y)$.
3480 This subroutine first determines the correct octant, then solves the
3481 problem for |0<=y<=x|, then converts the result appropriately to
3482 return an answer in the range |-one_eighty_deg<=@t$\theta$@><=one_eighty_deg|.
3483 (The answer is |+one_eighty_deg| if |y=0| and |x<0|, but an answer of
3484 |-one_eighty_deg| is possible if, for example, |y=-1| and $x=-2^{30}$.)
3485
3486 The octants are represented in a ``Gray code,'' since that turns out
3487 to be computationally simplest.
3488
3489 @d negate_x 1
3490 @d negate_y 2
3491 @d switch_x_and_y 4
3492 @d first_octant 1
3493 @d second_octant (first_octant+switch_x_and_y)
3494 @d third_octant (first_octant+switch_x_and_y+negate_x)
3495 @d fourth_octant (first_octant+negate_x)
3496 @d fifth_octant (first_octant+negate_x+negate_y)
3497 @d sixth_octant (first_octant+switch_x_and_y+negate_x+negate_y)
3498 @d seventh_octant (first_octant+switch_x_and_y+negate_y)
3499 @d eighth_octant (first_octant+negate_y)
3500
3501 @c 
3502 angle mp_n_arg (MP mp,integer x, integer y) {
3503   angle z; /* auxiliary register */
3504   integer t; /* temporary storage */
3505   small_number k; /* loop counter */
3506   int octant; /* octant code */
3507   if ( x>=0 ) {
3508     octant=first_octant;
3509   } else { 
3510     negate(x); octant=first_octant+negate_x;
3511   }
3512   if ( y<0 ) { 
3513     negate(y); octant=octant+negate_y;
3514   }
3515   if ( x<y ) { 
3516     t=y; y=x; x=t; octant=octant+switch_x_and_y;
3517   }
3518   if ( x==0 ) { 
3519     @<Handle undefined arg@>; 
3520   } else { 
3521     @<Set variable |z| to the arg of $(x,y)$@>;
3522     @<Return an appropriate answer based on |z| and |octant|@>;
3523   }
3524 }
3525
3526 @ @<Handle undefined arg@>=
3527
3528   print_err("angle(0,0) is taken as zero");
3529 @.angle(0,0)...zero@>
3530   help2("The `angle' between two identical points is undefined.")
3531        ("I'm zeroing this one. Proceed, with fingers crossed.");
3532   mp_error(mp); 
3533   return 0;
3534 }
3535
3536 @ @<Return an appropriate answer...@>=
3537 switch (octant) {
3538 case first_octant: return z;
3539 case second_octant: return (ninety_deg-z);
3540 case third_octant: return (ninety_deg+z);
3541 case fourth_octant: return (one_eighty_deg-z);
3542 case fifth_octant: return (z-one_eighty_deg);
3543 case sixth_octant: return (-z-ninety_deg);
3544 case seventh_octant: return (z-ninety_deg);
3545 case eighth_octant: return (-z);
3546 }; /* there are no other cases */
3547 return 0
3548
3549 @ At this point we have |x>=y>=0|, and |x>0|. The numbers are scaled up
3550 or down until $2^{28}\L x<2^{29}$, so that accurate fixed-point calculations
3551 will be made.
3552
3553 @<Set variable |z| to the arg...@>=
3554 while ( x>=fraction_two ) { 
3555   x=halfp(x); y=halfp(y);
3556 }
3557 z=0;
3558 if ( y>0 ) { 
3559  while ( x<fraction_one ) { 
3560     x+=x; y+=y; 
3561  };
3562  @<Increase |z| to the arg of $(x,y)$@>;
3563 }
3564
3565 @ During the calculations of this section, variables |x| and~|y|
3566 represent actual coordinates $(x,2^{-k}y)$. We will maintain the
3567 condition |x>=y|, so that the tangent will be at most $2^{-k}$.
3568 If $x<2y$, the tangent is greater than $2^{-k-1}$. The transformation
3569 $(a,b)\mapsto(a+b\tan\phi,b-a\tan\phi)$ replaces $(a,b)$ by
3570 coordinates whose angle has decreased by~$\phi$; in the special case
3571 $a=x$, $b=2^{-k}y$, and $\tan\phi=2^{-k-1}$, this operation reduces
3572 to the particularly simple iteration shown here. [Cf.~John E. Meggitt,
3573 @^Meggitt, John E.@>
3574 {\sl IBM Journal of Research and Development\/ \bf6} (1962), 210--226.]
3575
3576 The initial value of |x| will be multiplied by at most
3577 $(1+{1\over2})(1+{1\over8})(1+{1\over32})\cdots\approx 1.7584$; hence
3578 there is no chance of integer overflow.
3579
3580 @<Increase |z|...@>=
3581 k=0;
3582 do {  
3583   y+=y; incr(k);
3584   if ( y>x ){ 
3585     z=z+spec_atan[k]; t=x; x=x+(y / two_to_the(k+k)); y=y-t;
3586   };
3587 } while (k!=15);
3588 do {  
3589   y+=y; incr(k);
3590   if ( y>x ) { z=z+spec_atan[k]; y=y-x; };
3591 } while (k!=26)
3592
3593 @ Conversely, the |n_sin_cos| routine takes an |angle| and produces the sine
3594 and cosine of that angle. The results of this routine are
3595 stored in global integer variables |n_sin| and |n_cos|.
3596
3597 @<Glob...@>=
3598 fraction n_sin;fraction n_cos; /* results computed by |n_sin_cos| */
3599
3600 @ Given an integer |z| that is $2^{20}$ times an angle $\theta$ in degrees,
3601 the purpose of |n_sin_cos(z)| is to set
3602 |x=@t$r\cos\theta$@>| and |y=@t$r\sin\theta$@>| (approximately),
3603 for some rather large number~|r|. The maximum of |x| and |y|
3604 will be between $2^{28}$ and $2^{30}$, so that there will be hardly
3605 any loss of accuracy. Then |x| and~|y| are divided by~|r|.
3606
3607 @c 
3608 void mp_n_sin_cos (MP mp,angle z) { /* computes a multiple of the sine
3609                                        and cosine */ 
3610   small_number k; /* loop control variable */
3611   int q; /* specifies the quadrant */
3612   fraction r; /* magnitude of |(x,y)| */
3613   integer x,y,t; /* temporary registers */
3614   while ( z<0 ) z=z+three_sixty_deg;
3615   z=z % three_sixty_deg; /* now |0<=z<three_sixty_deg| */
3616   q=z / forty_five_deg; z=z % forty_five_deg;
3617   x=fraction_one; y=x;
3618   if ( ! odd(q) ) z=forty_five_deg-z;
3619   @<Subtract angle |z| from |(x,y)|@>;
3620   @<Convert |(x,y)| to the octant determined by~|q|@>;
3621   r=mp_pyth_add(mp, x,y); 
3622   mp->n_cos=mp_make_fraction(mp, x,r); 
3623   mp->n_sin=mp_make_fraction(mp, y,r);
3624 }
3625
3626 @ In this case the octants are numbered sequentially.
3627
3628 @<Convert |(x,...@>=
3629 switch (q) {
3630 case 0: break;
3631 case 1: t=x; x=y; y=t; break;
3632 case 2: t=x; x=-y; y=t; break;
3633 case 3: negate(x); break;
3634 case 4: negate(x); negate(y); break;
3635 case 5: t=x; x=-y; y=-t; break;
3636 case 6: t=x; x=y; y=-t; break;
3637 case 7: negate(y); break;
3638 } /* there are no other cases */
3639
3640 @ The main iteration of |n_sin_cos| is similar to that of |n_arg| but
3641 applied in reverse. The values of |spec_atan[k]| decrease slowly enough
3642 that this loop is guaranteed to terminate before the (nonexistent) value
3643 |spec_atan[27]| would be required.
3644
3645 @<Subtract angle |z|...@>=
3646 k=1;
3647 while ( z>0 ){ 
3648   if ( z>=spec_atan[k] ) { 
3649     z=z-spec_atan[k]; t=x;
3650     x=t+y / two_to_the(k);
3651     y=y-t / two_to_the(k);
3652   }
3653   incr(k);
3654 }
3655 if ( y<0 ) y=0 /* this precaution may never be needed */
3656
3657 @ And now let's complete our collection of numeric utility routines
3658 by considering random number generation.
3659 \MP\ generates pseudo-random numbers with the additive scheme recommended
3660 in Section 3.6 of {\sl The Art of Computer Programming}; however, the
3661 results are random fractions between 0 and |fraction_one-1|, inclusive.
3662
3663 There's an auxiliary array |randoms| that contains 55 pseudo-random
3664 fractions. Using the recurrence $x_n=(x_{n-55}-x_{n-31})\bmod 2^{28}$,
3665 we generate batches of 55 new $x_n$'s at a time by calling |new_randoms|.
3666 The global variable |j_random| tells which element has most recently
3667 been consumed.
3668 The global variable |sys_random_seed| was introduced in version 0.9,
3669 for the sole reason of stressing the fact that the initial value of the
3670 random seed is system-dependant. The pascal code below will initialize
3671 this variable to |(internal[mp_time] div unity)+internal[mp_day]|, but this 
3672 is not good enough on modern fast machines that are capable of running
3673 multiple MetaPost processes within the same second.
3674 @^system dependencies@>
3675
3676 @<Glob...@>=
3677 fraction randoms[55]; /* the last 55 random values generated */
3678 int j_random; /* the number of unused |randoms| */
3679 scaled sys_random_seed; /* the default random seed */
3680
3681 @ @<Exported types@>=
3682 typedef int (*mp_get_random_seed_command)(MP mp);
3683
3684 @ @<Glob...@>=
3685 mp_get_random_seed_command get_random_seed;
3686
3687 @ @<Option variables@>=
3688 mp_get_random_seed_command get_random_seed;
3689
3690 @ @<Allocate or initialize ...@>=
3691 set_callback_option(get_random_seed);
3692
3693 @ @<Internal library declarations@>=
3694 int mp_get_random_seed (MP mp);
3695
3696 @ @c 
3697 int mp_get_random_seed (MP mp) {
3698   return (mp->internal[mp_time] / unity)+mp->internal[mp_day];
3699 }
3700
3701 @ To consume a random fraction, the program below will say `|next_random|'
3702 and then it will fetch |randoms[j_random]|.
3703
3704 @d next_random { if ( mp->j_random==0 ) mp_new_randoms(mp);
3705   else decr(mp->j_random); }
3706
3707 @c 
3708 void mp_new_randoms (MP mp) {
3709   int k; /* index into |randoms| */
3710   fraction x; /* accumulator */
3711   for (k=0;k<=23;k++) { 
3712    x=mp->randoms[k]-mp->randoms[k+31];
3713     if ( x<0 ) x=x+fraction_one;
3714     mp->randoms[k]=x;
3715   }
3716   for (k=24;k<= 54;k++){ 
3717     x=mp->randoms[k]-mp->randoms[k-24];
3718     if ( x<0 ) x=x+fraction_one;
3719     mp->randoms[k]=x;
3720   }
3721   mp->j_random=54;
3722 }
3723
3724 @ @<Declarations@>=
3725 void mp_init_randoms (MP mp,scaled seed);
3726
3727 @ To initialize the |randoms| table, we call the following routine.
3728
3729 @c 
3730 void mp_init_randoms (MP mp,scaled seed) {
3731   fraction j,jj,k; /* more or less random integers */
3732   int i; /* index into |randoms| */
3733   j=abs(seed);
3734   while ( j>=fraction_one ) j=halfp(j);
3735   k=1;
3736   for (i=0;i<=54;i++ ){ 
3737     jj=k; k=j-k; j=jj;
3738     if ( k<0 ) k=k+fraction_one;
3739     mp->randoms[(i*21)% 55]=j;
3740   }
3741   mp_new_randoms(mp); 
3742   mp_new_randoms(mp); 
3743   mp_new_randoms(mp); /* ``warm up'' the array */
3744 }
3745
3746 @ To produce a uniform random number in the range |0<=u<x| or |0>=u>x|
3747 or |0=u=x|, given a |scaled| value~|x|, we proceed as shown here.
3748
3749 Note that the call of |take_fraction| will produce the values 0 and~|x|
3750 with about half the probability that it will produce any other particular
3751 values between 0 and~|x|, because it rounds its answers.
3752
3753 @c 
3754 scaled mp_unif_rand (MP mp,scaled x) {
3755   scaled y; /* trial value */
3756   next_random; y=mp_take_fraction(mp, abs(x),mp->randoms[mp->j_random]);
3757   if ( y==abs(x) ) return 0;
3758   else if ( x>0 ) return y;
3759   else return (-y);
3760 }
3761
3762 @ Finally, a normal deviate with mean zero and unit standard deviation
3763 can readily be obtained with the ratio method (Algorithm 3.4.1R in
3764 {\sl The Art of Computer Programming\/}).
3765
3766 @c 
3767 scaled mp_norm_rand (MP mp) {
3768   integer x,u,l; /* what the book would call $2^{16}X$, $2^{28}U$, and $-2^{24}\ln U$ */
3769   do { 
3770     do {  
3771       next_random;
3772       x=mp_take_fraction(mp, 112429,mp->randoms[mp->j_random]-fraction_half);
3773       /* $2^{16}\sqrt{8/e}\approx 112428.82793$ */
3774       next_random; u=mp->randoms[mp->j_random];
3775     } while (abs(x)>=u);
3776     x=mp_make_fraction(mp, x,u);
3777     l=139548960-mp_m_log(mp, u); /* $2^{24}\cdot12\ln2\approx139548959.6165$ */
3778   } while (mp_ab_vs_cd(mp, 1024,l,x,x)<0);
3779   return x;
3780 }
3781
3782 @* \[9] Packed data.
3783 In order to make efficient use of storage space, \MP\ bases its major data
3784 structures on a |memory_word|, which contains either a (signed) integer,
3785 possibly scaled, or a small number of fields that are one half or one
3786 quarter of the size used for storing integers.
3787
3788 If |x| is a variable of type |memory_word|, it contains up to four
3789 fields that can be referred to as follows:
3790 $$\vbox{\halign{\hfil#&#\hfil&#\hfil\cr
3791 |x|&.|int|&(an |integer|)\cr
3792 |x|&.|sc|\qquad&(a |scaled| integer)\cr
3793 |x.hh.lh|, |x.hh|&.|rh|&(two halfword fields)\cr
3794 |x.hh.b0|, |x.hh.b1|, |x.hh|&.|rh|&(two quarterword fields, one halfword
3795   field)\cr
3796 |x.qqqq.b0|, |x.qqqq.b1|, |x.qqqq|&.|b2|, |x.qqqq.b3|\hskip-100pt
3797   &\qquad\qquad\qquad(four quarterword fields)\cr}}$$
3798 This is somewhat cumbersome to write, and not very readable either, but
3799 macros will be used to make the notation shorter and more transparent.
3800 The code below gives a formal definition of |memory_word| and
3801 its subsidiary types, using packed variant records. \MP\ makes no
3802 assumptions about the relative positions of the fields within a word.
3803
3804 @d max_quarterword 0x3FFF /* largest allowable value in a |quarterword| */
3805 @d max_halfword 0xFFFFFFF /* largest allowable value in a |halfword| */
3806
3807 @ Here are the inequalities that the quarterword and halfword values
3808 must satisfy (or rather, the inequalities that they mustn't satisfy):
3809
3810 @<Check the ``constant''...@>=
3811 if (mp->ini_version) {
3812   if ( mp->mem_max!=mp->mem_top ) mp->bad=8;
3813 } else {
3814   if ( mp->mem_max<mp->mem_top ) mp->bad=8;
3815 }
3816 if ( max_quarterword<255 ) mp->bad=9;
3817 if ( max_halfword<65535 ) mp->bad=10;
3818 if ( max_quarterword>max_halfword ) mp->bad=11;
3819 if ( mp->mem_max>=max_halfword ) mp->bad=12;
3820 if ( mp->max_strings>max_halfword ) mp->bad=13;
3821
3822 @ The macros |qi| and |qo| are used for input to and output 
3823 from quarterwords. These are legacy macros.
3824 @^system dependencies@>
3825
3826 @d qo(A) (A) /* to read eight bits from a quarterword */
3827 @d qi(A) (A) /* to store eight bits in a quarterword */
3828
3829 @ The reader should study the following definitions closely:
3830 @^system dependencies@>
3831
3832 @d sc cint /* |scaled| data is equivalent to |integer| */
3833
3834 @<Types...@>=
3835 typedef short quarterword; /* 1/4 of a word */
3836 typedef int halfword; /* 1/2 of a word */
3837 typedef union {
3838   struct {
3839     halfword RH, LH;
3840   } v;
3841   struct { /* Make B0,B1 overlap the most significant bytes of LH.  */
3842     halfword junk;
3843     quarterword B0, B1;
3844   } u;
3845 } two_halves;
3846 typedef struct {
3847   struct {
3848     quarterword B2, B3, B0, B1;
3849   } u;
3850 } four_quarters;
3851 typedef union {
3852   two_halves hh;
3853   integer cint;
3854   four_quarters qqqq;
3855 } memory_word;
3856 #define b0 u.B0
3857 #define b1 u.B1
3858 #define b2 u.B2
3859 #define b3 u.B3
3860 #define rh v.RH
3861 #define lh v.LH
3862
3863 @ When debugging, we may want to print a |memory_word| without knowing
3864 what type it is; so we print it in all modes.
3865 @^dirty \PASCAL@>@^debugging@>
3866
3867 @c 
3868 void mp_print_word (MP mp,memory_word w) {
3869   /* prints |w| in all ways */
3870   mp_print_int(mp, w.cint); mp_print_char(mp, ' ');
3871   mp_print_scaled(mp, w.sc); mp_print_char(mp, ' '); 
3872   mp_print_scaled(mp, w.sc / 010000); mp_print_ln(mp);
3873   mp_print_int(mp, w.hh.lh); mp_print_char(mp, '='); 
3874   mp_print_int(mp, w.hh.b0); mp_print_char(mp, ':');
3875   mp_print_int(mp, w.hh.b1); mp_print_char(mp, ';'); 
3876   mp_print_int(mp, w.hh.rh); mp_print_char(mp, ' ');
3877   mp_print_int(mp, w.qqqq.b0); mp_print_char(mp, ':'); 
3878   mp_print_int(mp, w.qqqq.b1); mp_print_char(mp, ':');
3879   mp_print_int(mp, w.qqqq.b2); mp_print_char(mp, ':'); 
3880   mp_print_int(mp, w.qqqq.b3);
3881 }
3882
3883
3884 @* \[10] Dynamic memory allocation.
3885
3886 The \MP\ system does nearly all of its own memory allocation, so that it
3887 can readily be transported into environments that do not have automatic
3888 facilities for strings, garbage collection, etc., and so that it can be in
3889 control of what error messages the user receives. The dynamic storage
3890 requirements of \MP\ are handled by providing a large array |mem| in
3891 which consecutive blocks of words are used as nodes by the \MP\ routines.
3892
3893 Pointer variables are indices into this array, or into another array
3894 called |eqtb| that will be explained later. A pointer variable might
3895 also be a special flag that lies outside the bounds of |mem|, so we
3896 allow pointers to assume any |halfword| value. The minimum memory
3897 index represents a null pointer.
3898
3899 @d null 0 /* the null pointer */
3900 @d mp_void (null+1) /* a null pointer different from |null| */
3901
3902
3903 @<Types...@>=
3904 typedef halfword pointer; /* a flag or a location in |mem| or |eqtb| */
3905
3906 @ The |mem| array is divided into two regions that are allocated separately,
3907 but the dividing line between these two regions is not fixed; they grow
3908 together until finding their ``natural'' size in a particular job.
3909 Locations less than or equal to |lo_mem_max| are used for storing
3910 variable-length records consisting of two or more words each. This region
3911 is maintained using an algorithm similar to the one described in exercise
3912 2.5--19 of {\sl The Art of Computer Programming}. However, no size field
3913 appears in the allocated nodes; the program is responsible for knowing the
3914 relevant size when a node is freed. Locations greater than or equal to
3915 |hi_mem_min| are used for storing one-word records; a conventional
3916 \.{AVAIL} stack is used for allocation in this region.
3917
3918 Locations of |mem| between |0| and |mem_top| may be dumped as part
3919 of preloaded format files, by the \.{INIMP} preprocessor.
3920 @.INIMP@>
3921 Production versions of \MP\ may extend the memory at the top end in order to
3922 provide more space; these locations, between |mem_top| and |mem_max|,
3923 are always used for single-word nodes.
3924
3925 The key pointers that govern |mem| allocation have a prescribed order:
3926 $$\hbox{|null=0<lo_mem_max<hi_mem_min<mem_top<=mem_end<=mem_max|.}$$
3927
3928 @<Glob...@>=
3929 memory_word *mem; /* the big dynamic storage area */
3930 pointer lo_mem_max; /* the largest location of variable-size memory in use */
3931 pointer hi_mem_min; /* the smallest location of one-word memory in use */
3932
3933
3934
3935 @d xfree(A) do { mp_xfree(A); A=NULL; } while (0)
3936 @d xrealloc(P,A,B) mp_xrealloc(mp,P,A,B)
3937 @d xmalloc(A,B)  mp_xmalloc(mp,A,B)
3938 @d xstrdup(A)  mp_xstrdup(mp,A)
3939 @d XREALLOC(a,b,c) a = xrealloc(a,(b+1),sizeof(c));
3940
3941 @<Declare helpers@>=
3942 void mp_xfree (void *x);
3943 void *mp_xrealloc (MP mp, void *p, size_t nmem, size_t size) ;
3944 void *mp_xmalloc (MP mp, size_t nmem, size_t size) ;
3945 char *mp_xstrdup(MP mp, const char *s);
3946
3947 @ The |max_size_test| guards against overflow, on the assumption that
3948 |size_t| is at least 31bits wide.
3949
3950 @d max_size_test 0x7FFFFFFF
3951
3952 @c
3953 void mp_xfree (void *x) {
3954   if (x!=NULL) free(x);
3955 }
3956 void  *mp_xrealloc (MP mp, void *p, size_t nmem, size_t size) {
3957   void *w ; 
3958   if ((max_size_test/size)<nmem) {
3959     do_fprintf(mp->err_out,"Memory size overflow!\n");
3960     mp->history =mp_fatal_error_stop;    mp_jump_out(mp);
3961   }
3962   w = realloc (p,(nmem*size));
3963   if (w==NULL) {
3964     do_fprintf(mp->err_out,"Out of memory!\n");
3965     mp->history =mp_fatal_error_stop;    mp_jump_out(mp);
3966   }
3967   return w;
3968 }
3969 void  *mp_xmalloc (MP mp, size_t nmem, size_t size) {
3970   void *w;
3971   if ((max_size_test/size)<nmem) {
3972     do_fprintf(mp->err_out,"Memory size overflow!\n");
3973     mp->history =mp_fatal_error_stop;    mp_jump_out(mp);
3974   }
3975   w = malloc (nmem*size);
3976   if (w==NULL) {
3977     do_fprintf(mp->err_out,"Out of memory!\n");
3978     mp->history =mp_fatal_error_stop;    mp_jump_out(mp);
3979   }
3980   return w;
3981 }
3982 char *mp_xstrdup(MP mp, const char *s) {
3983   char *w; 
3984   if (s==NULL)
3985     return NULL;
3986   w = strdup(s);
3987   if (w==NULL) {
3988     do_fprintf(mp->err_out,"Out of memory!\n");
3989     mp->history =mp_fatal_error_stop;    mp_jump_out(mp);
3990   }
3991   return w;
3992 }
3993
3994
3995
3996 @<Allocate or initialize ...@>=
3997 mp->mem = xmalloc ((mp->mem_max+1),sizeof (memory_word));
3998 memset(mp->mem,0,(mp->mem_max+1)*sizeof (memory_word));
3999
4000 @ @<Dealloc variables@>=
4001 xfree(mp->mem);
4002
4003 @ Users who wish to study the memory requirements of particular applications can
4004 can use optional special features that keep track of current and
4005 maximum memory usage. When code between the delimiters |stat| $\ldots$
4006 |tats| is not ``commented out,'' \MP\ will run a bit slower but it will
4007 report these statistics when |mp_tracing_stats| is positive.
4008
4009 @<Glob...@>=
4010 integer var_used; integer dyn_used; /* how much memory is in use */
4011
4012 @ Let's consider the one-word memory region first, since it's the
4013 simplest. The pointer variable |mem_end| holds the highest-numbered location
4014 of |mem| that has ever been used. The free locations of |mem| that
4015 occur between |hi_mem_min| and |mem_end|, inclusive, are of type
4016 |two_halves|, and we write |info(p)| and |link(p)| for the |lh|
4017 and |rh| fields of |mem[p]| when it is of this type. The single-word
4018 free locations form a linked list
4019 $$|avail|,\;\hbox{|link(avail)|},\;\hbox{|link(link(avail))|},\;\ldots$$
4020 terminated by |null|.
4021
4022 @d link(A)   mp->mem[(A)].hh.rh /* the |link| field of a memory word */
4023 @d info(A)   mp->mem[(A)].hh.lh /* the |info| field of a memory word */
4024
4025 @<Glob...@>=
4026 pointer avail; /* head of the list of available one-word nodes */
4027 pointer mem_end; /* the last one-word node used in |mem| */
4028
4029 @ If one-word memory is exhausted, it might mean that the user has forgotten
4030 a token like `\&{enddef}' or `\&{endfor}'. We will define some procedures
4031 later that try to help pinpoint the trouble.
4032
4033 @c 
4034 @<Declare the procedure called |show_token_list|@>;
4035 @<Declare the procedure called |runaway|@>
4036
4037 @ The function |get_avail| returns a pointer to a new one-word node whose
4038 |link| field is null. However, \MP\ will halt if there is no more room left.
4039 @^inner loop@>
4040
4041 @c 
4042 pointer mp_get_avail (MP mp) { /* single-word node allocation */
4043   pointer p; /* the new node being got */
4044   p=mp->avail; /* get top location in the |avail| stack */
4045   if ( p!=null ) {
4046     mp->avail=link(mp->avail); /* and pop it off */
4047   } else if ( mp->mem_end<mp->mem_max ) { /* or go into virgin territory */
4048     incr(mp->mem_end); p=mp->mem_end;
4049   } else { 
4050     decr(mp->hi_mem_min); p=mp->hi_mem_min;
4051     if ( mp->hi_mem_min<=mp->lo_mem_max ) { 
4052       mp_runaway(mp); /* if memory is exhausted, display possible runaway text */
4053       mp_overflow(mp, "main memory size",mp->mem_max);
4054       /* quit; all one-word nodes are busy */
4055 @:MetaPost capacity exceeded main memory size}{\quad main memory size@>
4056     }
4057   }
4058   link(p)=null; /* provide an oft-desired initialization of the new node */
4059   incr(mp->dyn_used);/* maintain statistics */
4060   return p;
4061 };
4062
4063 @ Conversely, a one-word node is recycled by calling |free_avail|.
4064
4065 @d free_avail(A)  /* single-word node liberation */
4066   { link((A))=mp->avail; mp->avail=(A); decr(mp->dyn_used);  }
4067
4068 @ There's also a |fast_get_avail| routine, which saves the procedure-call
4069 overhead at the expense of extra programming. This macro is used in
4070 the places that would otherwise account for the most calls of |get_avail|.
4071 @^inner loop@>
4072
4073 @d fast_get_avail(A) { 
4074   (A)=mp->avail; /* avoid |get_avail| if possible, to save time */
4075   if ( (A)==null ) { (A)=mp_get_avail(mp); } 
4076   else { mp->avail=link((A)); link((A))=null;  incr(mp->dyn_used); }
4077   }
4078
4079 @ The available-space list that keeps track of the variable-size portion
4080 of |mem| is a nonempty, doubly-linked circular list of empty nodes,
4081 pointed to by the roving pointer |rover|.
4082
4083 Each empty node has size 2 or more; the first word contains the special
4084 value |max_halfword| in its |link| field and the size in its |info| field;
4085 the second word contains the two pointers for double linking.
4086
4087 Each nonempty node also has size 2 or more. Its first word is of type
4088 |two_halves|\kern-1pt, and its |link| field is never equal to |max_halfword|.
4089 Otherwise there is complete flexibility with respect to the contents
4090 of its other fields and its other words.
4091
4092 (We require |mem_max<max_halfword| because terrible things can happen
4093 when |max_halfword| appears in the |link| field of a nonempty node.)
4094
4095 @d empty_flag   max_halfword /* the |link| of an empty variable-size node */
4096 @d is_empty(A)   (link((A))==empty_flag) /* tests for empty node */
4097 @d node_size   info /* the size field in empty variable-size nodes */
4098 @d llink(A)   info((A)+1) /* left link in doubly-linked list of empty nodes */
4099 @d rlink(A)   link((A)+1) /* right link in doubly-linked list of empty nodes */
4100
4101 @<Glob...@>=
4102 pointer rover; /* points to some node in the list of empties */
4103
4104 @ A call to |get_node| with argument |s| returns a pointer to a new node
4105 of size~|s|, which must be 2~or more. The |link| field of the first word
4106 of this new node is set to null. An overflow stop occurs if no suitable
4107 space exists.
4108
4109 If |get_node| is called with $s=2^{30}$, it simply merges adjacent free
4110 areas and returns the value |max_halfword|.
4111
4112 @<Internal library declarations@>=
4113 pointer mp_get_node (MP mp,integer s) ;
4114
4115 @ @c 
4116 pointer mp_get_node (MP mp,integer s) { /* variable-size node allocation */
4117   pointer p; /* the node currently under inspection */
4118   pointer q;  /* the node physically after node |p| */
4119   integer r; /* the newly allocated node, or a candidate for this honor */
4120   integer t,tt; /* temporary registers */
4121 @^inner loop@>
4122  RESTART: 
4123   p=mp->rover; /* start at some free node in the ring */
4124   do {  
4125     @<Try to allocate within node |p| and its physical successors,
4126      and |goto found| if allocation was possible@>;
4127     if (rlink(p)==null || rlink(p)==p) {
4128       print_err("Free list garbled");
4129       help3("I found an entry in the list of free nodes that links")
4130        ("badly. I will try to ignore the broken link, but something")
4131        ("is seriously amiss. It is wise to warn the maintainers.")
4132           mp_error(mp);
4133       rlink(p)=mp->rover;
4134     }
4135         p=rlink(p); /* move to the next node in the ring */
4136   } while (p!=mp->rover); /* repeat until the whole list has been traversed */
4137   if ( s==010000000000 ) { 
4138     return max_halfword;
4139   };
4140   if ( mp->lo_mem_max+2<mp->hi_mem_min ) {
4141     if ( mp->lo_mem_max+2<=max_halfword ) {
4142       @<Grow more variable-size memory and |goto restart|@>;
4143     }
4144   }
4145   mp_overflow(mp, "main memory size",mp->mem_max);
4146   /* sorry, nothing satisfactory is left */
4147 @:MetaPost capacity exceeded main memory size}{\quad main memory size@>
4148 FOUND: 
4149   link(r)=null; /* this node is now nonempty */
4150   mp->var_used+=s; /* maintain usage statistics */
4151   return r;
4152 }
4153
4154 @ The lower part of |mem| grows by 1000 words at a time, unless
4155 we are very close to going under. When it grows, we simply link
4156 a new node into the available-space list. This method of controlled
4157 growth helps to keep the |mem| usage consecutive when \MP\ is
4158 implemented on ``virtual memory'' systems.
4159 @^virtual memory@>
4160
4161 @<Grow more variable-size memory and |goto restart|@>=
4162
4163   if ( mp->hi_mem_min-mp->lo_mem_max>=1998 ) {
4164     t=mp->lo_mem_max+1000;
4165   } else {
4166     t=mp->lo_mem_max+1+(mp->hi_mem_min-mp->lo_mem_max) / 2; 
4167     /* |lo_mem_max+2<=t<hi_mem_min| */
4168   }
4169   if ( t>max_halfword ) t=max_halfword;
4170   p=llink(mp->rover); q=mp->lo_mem_max; rlink(p)=q; llink(mp->rover)=q;
4171   rlink(q)=mp->rover; llink(q)=p; link(q)=empty_flag; 
4172   node_size(q)=t-mp->lo_mem_max;
4173   mp->lo_mem_max=t; link(mp->lo_mem_max)=null; info(mp->lo_mem_max)=null;
4174   mp->rover=q; 
4175   goto RESTART;
4176 }
4177
4178 @ @<Try to allocate...@>=
4179 q=p+node_size(p); /* find the physical successor */
4180 while ( is_empty(q) ) { /* merge node |p| with node |q| */
4181   t=rlink(q); tt=llink(q);
4182 @^inner loop@>
4183   if ( q==mp->rover ) mp->rover=t;
4184   llink(t)=tt; rlink(tt)=t;
4185   q=q+node_size(q);
4186 }
4187 r=q-s;
4188 if ( r>p+1 ) {
4189   @<Allocate from the top of node |p| and |goto found|@>;
4190 }
4191 if ( r==p ) { 
4192   if ( rlink(p)!=p ) {
4193     @<Allocate entire node |p| and |goto found|@>;
4194   }
4195 }
4196 node_size(p)=q-p /* reset the size in case it grew */
4197
4198 @ @<Allocate from the top...@>=
4199
4200   node_size(p)=r-p; /* store the remaining size */
4201   mp->rover=p; /* start searching here next time */
4202   goto FOUND;
4203 }
4204
4205 @ Here we delete node |p| from the ring, and let |rover| rove around.
4206
4207 @<Allocate entire...@>=
4208
4209   mp->rover=rlink(p); t=llink(p);
4210   llink(mp->rover)=t; rlink(t)=mp->rover;
4211   goto FOUND;
4212 }
4213
4214 @ Conversely, when some variable-size node |p| of size |s| is no longer needed,
4215 the operation |free_node(p,s)| will make its words available, by inserting
4216 |p| as a new empty node just before where |rover| now points.
4217
4218 @<Internal library declarations@>=
4219 void mp_free_node (MP mp, pointer p, halfword s) ;
4220
4221 @ @c 
4222 void mp_free_node (MP mp, pointer p, halfword s) { /* variable-size node
4223   liberation */
4224   pointer q; /* |llink(rover)| */
4225   node_size(p)=s; link(p)=empty_flag;
4226 @^inner loop@>
4227   q=llink(mp->rover); llink(p)=q; rlink(p)=mp->rover; /* set both links */
4228   llink(mp->rover)=p; rlink(q)=p; /* insert |p| into the ring */
4229   mp->var_used-=s; /* maintain statistics */
4230 }
4231
4232 @ Just before \.{INIMP} writes out the memory, it sorts the doubly linked
4233 available space list. The list is probably very short at such times, so a
4234 simple insertion sort is used. The smallest available location will be
4235 pointed to by |rover|, the next-smallest by |rlink(rover)|, etc.
4236
4237 @c 
4238 void mp_sort_avail (MP mp) { /* sorts the available variable-size nodes
4239   by location */
4240   pointer p,q,r; /* indices into |mem| */
4241   pointer old_rover; /* initial |rover| setting */
4242   p=mp_get_node(mp, 010000000000); /* merge adjacent free areas */
4243   p=rlink(mp->rover); rlink(mp->rover)=max_halfword; old_rover=mp->rover;
4244   while ( p!=old_rover ) {
4245     @<Sort |p| into the list starting at |rover|
4246      and advance |p| to |rlink(p)|@>;
4247   }
4248   p=mp->rover;
4249   while ( rlink(p)!=max_halfword ) { 
4250     llink(rlink(p))=p; p=rlink(p);
4251   };
4252   rlink(p)=mp->rover; llink(mp->rover)=p;
4253 }
4254
4255 @ The following |while| loop is guaranteed to
4256 terminate, since the list that starts at
4257 |rover| ends with |max_halfword| during the sorting procedure.
4258
4259 @<Sort |p|...@>=
4260 if ( p<mp->rover ) { 
4261   q=p; p=rlink(q); rlink(q)=mp->rover; mp->rover=q;
4262 } else  { 
4263   q=mp->rover;
4264   while ( rlink(q)<p ) q=rlink(q);
4265   r=rlink(p); rlink(p)=rlink(q); rlink(q)=p; p=r;
4266 }
4267
4268 @* \[11] Memory layout.
4269 Some areas of |mem| are dedicated to fixed usage, since static allocation is
4270 more efficient than dynamic allocation when we can get away with it. For
4271 example, locations |0| to |1| are always used to store a
4272 two-word dummy token whose second word is zero.
4273 The following macro definitions accomplish the static allocation by giving
4274 symbolic names to the fixed positions. Static variable-size nodes appear
4275 in locations |0| through |lo_mem_stat_max|, and static single-word nodes
4276 appear in locations |hi_mem_stat_min| through |mem_top|, inclusive.
4277
4278 @d null_dash (2) /* the first two words are reserved for a null value */
4279 @d dep_head (null_dash+3) /* we will define |dash_node_size=3| */
4280 @d zero_val (dep_head+2) /* two words for a permanently zero value */
4281 @d temp_val (zero_val+2) /* two words for a temporary value node */
4282 @d end_attr temp_val /* we use |end_attr+2| only */
4283 @d inf_val (end_attr+2) /* and |inf_val+1| only */
4284 @d test_pen (inf_val+2)
4285   /* nine words for a pen used when testing the turning number */
4286 @d bad_vardef (test_pen+9) /* two words for \&{vardef} error recovery */
4287 @d lo_mem_stat_max (bad_vardef+1)  /* largest statically
4288   allocated word in the variable-size |mem| */
4289 @#
4290 @d sentinel mp->mem_top /* end of sorted lists */
4291 @d temp_head (mp->mem_top-1) /* head of a temporary list of some kind */
4292 @d hold_head (mp->mem_top-2) /* head of a temporary list of another kind */
4293 @d spec_head (mp->mem_top-3) /* head of a list of unprocessed \&{special} items */
4294 @d hi_mem_stat_min (mp->mem_top-3) /* smallest statically allocated word in
4295   the one-word |mem| */
4296
4297 @ The following code gets the dynamic part of |mem| off to a good start,
4298 when \MP\ is initializing itself the slow way.
4299
4300 @<Initialize table entries (done by \.{INIMP} only)@>=
4301 @^data structure assumptions@>
4302 mp->rover=lo_mem_stat_max+1; /* initialize the dynamic memory */
4303 link(mp->rover)=empty_flag;
4304 node_size(mp->rover)=1000; /* which is a 1000-word available node */
4305 llink(mp->rover)=mp->rover; rlink(mp->rover)=mp->rover;
4306 mp->lo_mem_max=mp->rover+1000; 
4307 link(mp->lo_mem_max)=null; info(mp->lo_mem_max)=null;
4308 for (k=hi_mem_stat_min;k<=(int)mp->mem_top;k++) {
4309   mp->mem[k]=mp->mem[mp->lo_mem_max]; /* clear list heads */
4310 }
4311 mp->avail=null; mp->mem_end=mp->mem_top;
4312 mp->hi_mem_min=hi_mem_stat_min; /* initialize the one-word memory */
4313 mp->var_used=lo_mem_stat_max+1; 
4314 mp->dyn_used=mp->mem_top+1-(hi_mem_stat_min);  /* initialize statistics */
4315 @<Initialize a pen at |test_pen| so that it fits in nine words@>;
4316
4317 @ The procedure |flush_list(p)| frees an entire linked list of one-word
4318 nodes that starts at a given position, until coming to |sentinel| or a
4319 pointer that is not in the one-word region. Another procedure,
4320 |flush_node_list|, frees an entire linked list of one-word and two-word
4321 nodes, until coming to a |null| pointer.
4322 @^inner loop@>
4323
4324 @c 
4325 void mp_flush_list (MP mp,pointer p) { /* makes list of single-word nodes  available */
4326   pointer q,r; /* list traversers */
4327   if ( p>=mp->hi_mem_min ) if ( p!=sentinel ) { 
4328     r=p;
4329     do {  
4330       q=r; r=link(r); 
4331       decr(mp->dyn_used);
4332       if ( r<mp->hi_mem_min ) break;
4333     } while (r!=sentinel);
4334   /* now |q| is the last node on the list */
4335     link(q)=mp->avail; mp->avail=p;
4336   }
4337 }
4338 @#
4339 void mp_flush_node_list (MP mp,pointer p) {
4340   pointer q; /* the node being recycled */
4341   while ( p!=null ){ 
4342     q=p; p=link(p);
4343     if ( q<mp->hi_mem_min ) 
4344       mp_free_node(mp, q,2);
4345     else 
4346       free_avail(q);
4347   }
4348 }
4349
4350 @ If \MP\ is extended improperly, the |mem| array might get screwed up.
4351 For example, some pointers might be wrong, or some ``dead'' nodes might not
4352 have been freed when the last reference to them disappeared. Procedures
4353 |check_mem| and |search_mem| are available to help diagnose such
4354 problems. These procedures make use of two arrays called |free| and
4355 |was_free| that are present only if \MP's debugging routines have
4356 been included. (You may want to decrease the size of |mem| while you
4357 @^debugging@>
4358 are debugging.)
4359
4360 Because |boolean|s are typedef-d as ints, it is better to use
4361 unsigned chars here.
4362
4363 @<Glob...@>=
4364 unsigned char *free; /* free cells */
4365 unsigned char *was_free; /* previously free cells */
4366 pointer was_mem_end; pointer was_lo_max; pointer was_hi_min;
4367   /* previous |mem_end|, |lo_mem_max|,and |hi_mem_min| */
4368 boolean panicking; /* do we want to check memory constantly? */
4369
4370 @ @<Allocate or initialize ...@>=
4371 mp->free = xmalloc ((mp->mem_max+1),sizeof (unsigned char));
4372 mp->was_free = xmalloc ((mp->mem_max+1), sizeof (unsigned char));
4373
4374 @ @<Dealloc variables@>=
4375 xfree(mp->free);
4376 xfree(mp->was_free);
4377
4378 @ @<Allocate or ...@>=
4379 mp->was_mem_end=0; /* indicate that everything was previously free */
4380 mp->was_lo_max=0; mp->was_hi_min=mp->mem_max;
4381 mp->panicking=false;
4382
4383 @ @<Declare |mp_reallocate| functions@>=
4384 void mp_reallocate_memory(MP mp, int l) ;
4385
4386 @ @c
4387 void mp_reallocate_memory(MP mp, int l) {
4388    XREALLOC(mp->free,     l, unsigned char);
4389    XREALLOC(mp->was_free, l, unsigned char);
4390    if (mp->mem) {
4391          int newarea = l-mp->mem_max;
4392      XREALLOC(mp->mem,      l, memory_word);
4393      memset (mp->mem+(mp->mem_max+1),0,sizeof(memory_word)*(newarea));
4394    } else {
4395      XREALLOC(mp->mem,      l, memory_word);
4396      memset(mp->mem,0,sizeof(memory_word)*(l+1));
4397    }
4398    mp->mem_max = l;
4399    if (mp->ini_version) 
4400      mp->mem_top = l;
4401 }
4402
4403
4404
4405 @ Procedure |check_mem| makes sure that the available space lists of
4406 |mem| are well formed, and it optionally prints out all locations
4407 that are reserved now but were free the last time this procedure was called.
4408
4409 @c 
4410 void mp_check_mem (MP mp,boolean print_locs ) {
4411   pointer p,q,r; /* current locations of interest in |mem| */
4412   boolean clobbered; /* is something amiss? */
4413   for (p=0;p<=mp->lo_mem_max;p++) {
4414     mp->free[p]=false; /* you can probably do this faster */
4415   }
4416   for (p=mp->hi_mem_min;p<= mp->mem_end;p++) {
4417     mp->free[p]=false; /* ditto */
4418   }
4419   @<Check single-word |avail| list@>;
4420   @<Check variable-size |avail| list@>;
4421   @<Check flags of unavailable nodes@>;
4422   @<Check the list of linear dependencies@>;
4423   if ( print_locs ) {
4424     @<Print newly busy locations@>;
4425   }
4426   memcpy(mp->was_free,mp->free, sizeof(char)*(mp->mem_end+1));
4427   mp->was_mem_end=mp->mem_end; 
4428   mp->was_lo_max=mp->lo_mem_max; 
4429   mp->was_hi_min=mp->hi_mem_min;
4430 }
4431
4432 @ @<Check single-word...@>=
4433 p=mp->avail; q=null; clobbered=false;
4434 while ( p!=null ) { 
4435   if ( (p>mp->mem_end)||(p<mp->hi_mem_min) ) clobbered=true;
4436   else if ( mp->free[p] ) clobbered=true;
4437   if ( clobbered ) { 
4438     mp_print_nl(mp, "AVAIL list clobbered at ");
4439 @.AVAIL list clobbered...@>
4440     mp_print_int(mp, q); break;
4441   }
4442   mp->free[p]=true; q=p; p=link(q);
4443 }
4444
4445 @ @<Check variable-size...@>=
4446 p=mp->rover; q=null; clobbered=false;
4447 do {  
4448   if ( (p>=mp->lo_mem_max)||(p<0) ) clobbered=true;
4449   else if ( (rlink(p)>=mp->lo_mem_max)||(rlink(p)<0) ) clobbered=true;
4450   else if (  !(is_empty(p))||(node_size(p)<2)||
4451    (p+node_size(p)>mp->lo_mem_max)|| (llink(rlink(p))!=p) ) clobbered=true;
4452   if ( clobbered ) { 
4453     mp_print_nl(mp, "Double-AVAIL list clobbered at ");
4454 @.Double-AVAIL list clobbered...@>
4455     mp_print_int(mp, q); break;
4456   }
4457   for (q=p;q<=p+node_size(p)-1;q++) { /* mark all locations free */
4458     if ( mp->free[q] ) { 
4459       mp_print_nl(mp, "Doubly free location at ");
4460 @.Doubly free location...@>
4461       mp_print_int(mp, q); break;
4462     }
4463     mp->free[q]=true;
4464   }
4465   q=p; p=rlink(p);
4466 } while (p!=mp->rover)
4467
4468
4469 @ @<Check flags...@>=
4470 p=0;
4471 while ( p<=mp->lo_mem_max ) { /* node |p| should not be empty */
4472   if ( is_empty(p) ) {
4473     mp_print_nl(mp, "Bad flag at "); mp_print_int(mp, p);
4474 @.Bad flag...@>
4475   }
4476   while ( (p<=mp->lo_mem_max) && ! mp->free[p] ) incr(p);
4477   while ( (p<=mp->lo_mem_max) && mp->free[p] ) incr(p);
4478 }
4479
4480 @ @<Print newly busy...@>=
4481
4482   @<Do intialization required before printing new busy locations@>;
4483   mp_print_nl(mp, "New busy locs:");
4484 @.New busy locs@>
4485   for (p=0;p<= mp->lo_mem_max;p++ ) {
4486     if ( ! mp->free[p] && ((p>mp->was_lo_max) || mp->was_free[p]) ) {
4487       @<Indicate that |p| is a new busy location@>;
4488     }
4489   }
4490   for (p=mp->hi_mem_min;p<=mp->mem_end;p++ ) {
4491     if ( ! mp->free[p] &&
4492         ((p<mp->was_hi_min) || (p>mp->was_mem_end) || mp->was_free[p]) ) {
4493       @<Indicate that |p| is a new busy location@>;
4494     }
4495   }
4496   @<Finish printing new busy locations@>;
4497 }
4498
4499 @ There might be many new busy locations so we are careful to print contiguous
4500 blocks compactly.  During this operation |q| is the last new busy location and
4501 |r| is the start of the block containing |q|.
4502
4503 @<Indicate that |p| is a new busy location@>=
4504
4505   if ( p>q+1 ) { 
4506     if ( q>r ) { 
4507       mp_print(mp, ".."); mp_print_int(mp, q);
4508     }
4509     mp_print_char(mp, ' '); mp_print_int(mp, p);
4510     r=p;
4511   }
4512   q=p;
4513 }
4514
4515 @ @<Do intialization required before printing new busy locations@>=
4516 q=mp->mem_max; r=mp->mem_max
4517
4518 @ @<Finish printing new busy locations@>=
4519 if ( q>r ) { 
4520   mp_print(mp, ".."); mp_print_int(mp, q);
4521 }
4522
4523 @ The |search_mem| procedure attempts to answer the question ``Who points
4524 to node~|p|?'' In doing so, it fetches |link| and |info| fields of |mem|
4525 that might not be of type |two_halves|. Strictly speaking, this is
4526 @^dirty \PASCAL@>
4527 undefined in \PASCAL, and it can lead to ``false drops'' (words that seem to
4528 point to |p| purely by coincidence). But for debugging purposes, we want
4529 to rule out the places that do {\sl not\/} point to |p|, so a few false
4530 drops are tolerable.
4531
4532 @c
4533 void mp_search_mem (MP mp, pointer p) { /* look for pointers to |p| */
4534   integer q; /* current position being searched */
4535   for (q=0;q<=mp->lo_mem_max;q++) { 
4536     if ( link(q)==p ){ 
4537       mp_print_nl(mp, "LINK("); mp_print_int(mp, q); mp_print_char(mp, ')');
4538     }
4539     if ( info(q)==p ) { 
4540       mp_print_nl(mp, "INFO("); mp_print_int(mp, q); mp_print_char(mp, ')');
4541     }
4542   }
4543   for (q=mp->hi_mem_min;q<=mp->mem_end;q++) {
4544     if ( link(q)==p ) {
4545       mp_print_nl(mp, "LINK("); mp_print_int(mp, q); mp_print_char(mp, ')');
4546     }
4547     if ( info(q)==p ) {
4548       mp_print_nl(mp, "INFO("); mp_print_int(mp, q); mp_print_char(mp, ')');
4549     }
4550   }
4551   @<Search |eqtb| for equivalents equal to |p|@>;
4552 }
4553
4554 @* \[12] The command codes.
4555 Before we can go much further, we need to define symbolic names for the internal
4556 code numbers that represent the various commands obeyed by \MP. These codes
4557 are somewhat arbitrary, but not completely so. For example,
4558 some codes have been made adjacent so that |case| statements in the
4559 program need not consider cases that are widely spaced, or so that |case|
4560 statements can be replaced by |if| statements. A command can begin an
4561 expression if and only if its code lies between |min_primary_command| and
4562 |max_primary_command|, inclusive. The first token of a statement that doesn't
4563 begin with an expression has a command code between |min_command| and
4564 |max_statement_command|, inclusive. Anything less than |min_command| is
4565 eliminated during macro expansions, and anything no more than |max_pre_command|
4566 is eliminated when expanding \TeX\ material.  Ranges such as
4567 |min_secondary_command..max_secondary_command| are used when parsing
4568 expressions, but the relative ordering within such a range is generally not
4569 critical.
4570
4571 The ordering of the highest-numbered commands
4572 (|comma<semicolon<end_group<stop|) is crucial for the parsing and
4573 error-recovery methods of this program as is the ordering |if_test<fi_or_else|
4574 for the smallest two commands.  The ordering is also important in the ranges
4575 |numeric_token..plus_or_minus| and |left_brace..ampersand|.
4576
4577 At any rate, here is the list, for future reference.
4578
4579 @d start_tex 1 /* begin \TeX\ material (\&{btex}, \&{verbatimtex}) */
4580 @d etex_marker 2 /* end \TeX\ material (\&{etex}) */
4581 @d mpx_break 3 /* stop reading an \.{MPX} file (\&{mpxbreak}) */
4582 @d max_pre_command mpx_break
4583 @d if_test 4 /* conditional text (\&{if}) */
4584 @d fi_or_else 5 /* delimiters for conditionals (\&{elseif}, \&{else}, \&{fi} */
4585 @d input 6 /* input a source file (\&{input}, \&{endinput}) */
4586 @d iteration 7 /* iterate (\&{for}, \&{forsuffixes}, \&{forever}, \&{endfor}) */
4587 @d repeat_loop 8 /* special command substituted for \&{endfor} */
4588 @d exit_test 9 /* premature exit from a loop (\&{exitif}) */
4589 @d relax 10 /* do nothing (\.{\char`\\}) */
4590 @d scan_tokens 11 /* put a string into the input buffer */
4591 @d expand_after 12 /* look ahead one token */
4592 @d defined_macro 13 /* a macro defined by the user */
4593 @d min_command (defined_macro+1)
4594 @d save_command 14 /* save a list of tokens (\&{save}) */
4595 @d interim_command 15 /* save an internal quantity (\&{interim}) */
4596 @d let_command 16 /* redefine a symbolic token (\&{let}) */
4597 @d new_internal 17 /* define a new internal quantity (\&{newinternal}) */
4598 @d macro_def 18 /* define a macro (\&{def}, \&{vardef}, etc.) */
4599 @d ship_out_command 19 /* output a character (\&{shipout}) */
4600 @d add_to_command 20 /* add to edges (\&{addto}) */
4601 @d bounds_command 21  /* add bounding path to edges (\&{setbounds}, \&{clip}) */
4602 @d tfm_command 22 /* command for font metric info (\&{ligtable}, etc.) */
4603 @d protection_command 23 /* set protection flag (\&{outer}, \&{inner}) */
4604 @d show_command 24 /* diagnostic output (\&{show}, \&{showvariable}, etc.) */
4605 @d mode_command 25 /* set interaction level (\&{batchmode}, etc.) */
4606 @d random_seed 26 /* initialize random number generator (\&{randomseed}) */
4607 @d message_command 27 /* communicate to user (\&{message}, \&{errmessage}) */
4608 @d every_job_command 28 /* designate a starting token (\&{everyjob}) */
4609 @d delimiters 29 /* define a pair of delimiters (\&{delimiters}) */
4610 @d special_command 30 /* output special info (\&{special})
4611                        or font map info (\&{fontmapfile}, \&{fontmapline}) */
4612 @d write_command 31 /* write text to a file (\&{write}) */
4613 @d type_name 32 /* declare a type (\&{numeric}, \&{pair}, etc. */
4614 @d max_statement_command type_name
4615 @d min_primary_command type_name
4616 @d left_delimiter 33 /* the left delimiter of a matching pair */
4617 @d begin_group 34 /* beginning of a group (\&{begingroup}) */
4618 @d nullary 35 /* an operator without arguments (e.g., \&{normaldeviate}) */
4619 @d unary 36 /* an operator with one argument (e.g., \&{sqrt}) */
4620 @d str_op 37 /* convert a suffix to a string (\&{str}) */
4621 @d cycle 38 /* close a cyclic path (\&{cycle}) */
4622 @d primary_binary 39 /* binary operation taking `\&{of}' (e.g., \&{point}) */
4623 @d capsule_token 40 /* a value that has been put into a token list */
4624 @d string_token 41 /* a string constant (e.g., |"hello"|) */
4625 @d internal_quantity 42 /* internal numeric parameter (e.g., \&{pausing}) */
4626 @d min_suffix_token internal_quantity
4627 @d tag_token 43 /* a symbolic token without a primitive meaning */
4628 @d numeric_token 44 /* a numeric constant (e.g., \.{3.14159}) */
4629 @d max_suffix_token numeric_token
4630 @d plus_or_minus 45 /* either `\.+' or `\.-' */
4631 @d max_primary_command plus_or_minus /* should also be |numeric_token+1| */
4632 @d min_tertiary_command plus_or_minus
4633 @d tertiary_secondary_macro 46 /* a macro defined by \&{secondarydef} */
4634 @d tertiary_binary 47 /* an operator at the tertiary level (e.g., `\.{++}') */
4635 @d max_tertiary_command tertiary_binary
4636 @d left_brace 48 /* the operator `\.{\char`\{}' */
4637 @d min_expression_command left_brace
4638 @d path_join 49 /* the operator `\.{..}' */
4639 @d ampersand 50 /* the operator `\.\&' */
4640 @d expression_tertiary_macro 51 /* a macro defined by \&{tertiarydef} */
4641 @d expression_binary 52 /* an operator at the expression level (e.g., `\.<') */
4642 @d equals 53 /* the operator `\.=' */
4643 @d max_expression_command equals
4644 @d and_command 54 /* the operator `\&{and}' */
4645 @d min_secondary_command and_command
4646 @d secondary_primary_macro 55 /* a macro defined by \&{primarydef} */
4647 @d slash 56 /* the operator `\./' */
4648 @d secondary_binary 57 /* an operator at the binary level (e.g., \&{shifted}) */
4649 @d max_secondary_command secondary_binary
4650 @d param_type 58 /* type of parameter (\&{primary}, \&{expr}, \&{suffix}, etc.) */
4651 @d controls 59 /* specify control points explicitly (\&{controls}) */
4652 @d tension 60 /* specify tension between knots (\&{tension}) */
4653 @d at_least 61 /* bounded tension value (\&{atleast}) */
4654 @d curl_command 62 /* specify curl at an end knot (\&{curl}) */
4655 @d macro_special 63 /* special macro operators (\&{quote}, \.{\#\AT!}, etc.) */
4656 @d right_delimiter 64 /* the right delimiter of a matching pair */
4657 @d left_bracket 65 /* the operator `\.[' */
4658 @d right_bracket 66 /* the operator `\.]' */
4659 @d right_brace 67 /* the operator `\.{\char`\}}' */
4660 @d with_option 68 /* option for filling (\&{withpen}, \&{withweight}, etc.) */
4661 @d thing_to_add 69
4662   /* variant of \&{addto} (\&{contour}, \&{doublepath}, \&{also}) */
4663 @d of_token 70 /* the operator `\&{of}' */
4664 @d to_token 71 /* the operator `\&{to}' */
4665 @d step_token 72 /* the operator `\&{step}' */
4666 @d until_token 73 /* the operator `\&{until}' */
4667 @d within_token 74 /* the operator `\&{within}' */
4668 @d lig_kern_token 75
4669   /* the operators `\&{kern}' and `\.{=:}' and `\.{=:\char'174}, etc. */
4670 @d assignment 76 /* the operator `\.{:=}' */
4671 @d skip_to 77 /* the operation `\&{skipto}' */
4672 @d bchar_label 78 /* the operator `\.{\char'174\char'174:}' */
4673 @d double_colon 79 /* the operator `\.{::}' */
4674 @d colon 80 /* the operator `\.:' */
4675 @#
4676 @d comma 81 /* the operator `\.,', must be |colon+1| */
4677 @d end_of_statement (mp->cur_cmd>comma)
4678 @d semicolon 82 /* the operator `\.;', must be |comma+1| */
4679 @d end_group 83 /* end a group (\&{endgroup}), must be |semicolon+1| */
4680 @d stop 84 /* end a job (\&{end}, \&{dump}), must be |end_group+1| */
4681 @d max_command_code stop
4682 @d outer_tag (max_command_code+1) /* protection code added to command code */
4683
4684 @<Types...@>=
4685 typedef int command_code;
4686
4687 @ Variables and capsules in \MP\ have a variety of ``types,''
4688 distinguished by the code numbers defined here. These numbers are also
4689 not completely arbitrary.  Things that get expanded must have types
4690 |>mp_independent|; a type remaining after expansion is numeric if and only if
4691 its code number is at least |numeric_type|; objects containing numeric
4692 parts must have types between |transform_type| and |pair_type|;
4693 all other types must be smaller than |transform_type|; and among the types
4694 that are not unknown or vacuous, the smallest two must be |boolean_type|
4695 and |string_type| in that order.
4696  
4697 @d undefined 0 /* no type has been declared */
4698 @d unknown_tag 1 /* this constant is added to certain type codes below */
4699 @d unknown_types mp_unknown_boolean: case mp_unknown_string:
4700   case mp_unknown_pen: case mp_unknown_picture: case mp_unknown_path
4701
4702 @<Types...@>=
4703 enum mp_variable_type {
4704 mp_vacuous=1, /* no expression was present */
4705 mp_boolean_type, /* \&{boolean} with a known value */
4706 mp_unknown_boolean,
4707 mp_string_type, /* \&{string} with a known value */
4708 mp_unknown_string,
4709 mp_pen_type, /* \&{pen} with a known value */
4710 mp_unknown_pen,
4711 mp_path_type, /* \&{path} with a known value */
4712 mp_unknown_path,
4713 mp_picture_type, /* \&{picture} with a known value */
4714 mp_unknown_picture,
4715 mp_transform_type, /* \&{transform} variable or capsule */
4716 mp_color_type, /* \&{color} variable or capsule */
4717 mp_cmykcolor_type, /* \&{cmykcolor} variable or capsule */
4718 mp_pair_type, /* \&{pair} variable or capsule */
4719 mp_numeric_type, /* variable that has been declared \&{numeric} but not used */
4720 mp_known, /* \&{numeric} with a known value */
4721 mp_dependent, /* a linear combination with |fraction| coefficients */
4722 mp_proto_dependent, /* a linear combination with |scaled| coefficients */
4723 mp_independent, /* \&{numeric} with unknown value */
4724 mp_token_list, /* variable name or suffix argument or text argument */
4725 mp_structured, /* variable with subscripts and attributes */
4726 mp_unsuffixed_macro, /* variable defined with \&{vardef} but no \.{\AT!\#} */
4727 mp_suffixed_macro /* variable defined with \&{vardef} and \.{\AT!\#} */
4728 } ;
4729
4730 @ @<Declarations@>=
4731 void mp_print_type (MP mp,small_number t) ;
4732
4733 @ @<Basic printing procedures@>=
4734 void mp_print_type (MP mp,small_number t) { 
4735   switch (t) {
4736   case mp_vacuous:mp_print(mp, "mp_vacuous"); break;
4737   case mp_boolean_type:mp_print(mp, "boolean"); break;
4738   case mp_unknown_boolean:mp_print(mp, "unknown boolean"); break;
4739   case mp_string_type:mp_print(mp, "string"); break;
4740   case mp_unknown_string:mp_print(mp, "unknown string"); break;
4741   case mp_pen_type:mp_print(mp, "pen"); break;
4742   case mp_unknown_pen:mp_print(mp, "unknown pen"); break;
4743   case mp_path_type:mp_print(mp, "path"); break;
4744   case mp_unknown_path:mp_print(mp, "unknown path"); break;
4745   case mp_picture_type:mp_print(mp, "picture"); break;
4746   case mp_unknown_picture:mp_print(mp, "unknown picture"); break;
4747   case mp_transform_type:mp_print(mp, "transform"); break;
4748   case mp_color_type:mp_print(mp, "color"); break;
4749   case mp_cmykcolor_type:mp_print(mp, "cmykcolor"); break;
4750   case mp_pair_type:mp_print(mp, "pair"); break;
4751   case mp_known:mp_print(mp, "known numeric"); break;
4752   case mp_dependent:mp_print(mp, "dependent"); break;
4753   case mp_proto_dependent:mp_print(mp, "proto-dependent"); break;
4754   case mp_numeric_type:mp_print(mp, "numeric"); break;
4755   case mp_independent:mp_print(mp, "independent"); break;
4756   case mp_token_list:mp_print(mp, "token list"); break;
4757   case mp_structured:mp_print(mp, "mp_structured"); break;
4758   case mp_unsuffixed_macro:mp_print(mp, "unsuffixed macro"); break;
4759   case mp_suffixed_macro:mp_print(mp, "suffixed macro"); break;
4760   default: mp_print(mp, "undefined"); break;
4761   }
4762 }
4763
4764 @ Values inside \MP\ are stored in two-word nodes that have a |name_type|
4765 as well as a |type|. The possibilities for |name_type| are defined
4766 here; they will be explained in more detail later.
4767
4768 @<Types...@>=
4769 enum mp_name_type {
4770  mp_root=0, /* |name_type| at the top level of a variable */
4771  mp_saved_root, /* same, when the variable has been saved */
4772  mp_structured_root, /* |name_type| where a |mp_structured| branch occurs */
4773  mp_subscr, /* |name_type| in a subscript node */
4774  mp_attr, /* |name_type| in an attribute node */
4775  mp_x_part_sector, /* |name_type| in the \&{xpart} of a node */
4776  mp_y_part_sector, /* |name_type| in the \&{ypart} of a node */
4777  mp_xx_part_sector, /* |name_type| in the \&{xxpart} of a node */
4778  mp_xy_part_sector, /* |name_type| in the \&{xypart} of a node */
4779  mp_yx_part_sector, /* |name_type| in the \&{yxpart} of a node */
4780  mp_yy_part_sector, /* |name_type| in the \&{yypart} of a node */
4781  mp_red_part_sector, /* |name_type| in the \&{redpart} of a node */
4782  mp_green_part_sector, /* |name_type| in the \&{greenpart} of a node */
4783  mp_blue_part_sector, /* |name_type| in the \&{bluepart} of a node */
4784  mp_cyan_part_sector, /* |name_type| in the \&{redpart} of a node */
4785  mp_magenta_part_sector, /* |name_type| in the \&{greenpart} of a node */
4786  mp_yellow_part_sector, /* |name_type| in the \&{bluepart} of a node */
4787  mp_black_part_sector, /* |name_type| in the \&{greenpart} of a node */
4788  mp_grey_part_sector, /* |name_type| in the \&{bluepart} of a node */
4789  mp_capsule, /* |name_type| in stashed-away subexpressions */
4790  mp_token  /* |name_type| in a numeric token or string token */
4791 };
4792
4793 @ Primitive operations that produce values have a secondary identification
4794 code in addition to their command code; it's something like genera and species.
4795 For example, `\.*' has the command code |primary_binary|, and its
4796 secondary identification is |times|. The secondary codes start at 30 so that
4797 they don't overlap with the type codes; some type codes (e.g., |mp_string_type|)
4798 are used as operators as well as type identifications.  The relative values
4799 are not critical, except for |true_code..false_code|, |or_op..and_op|,
4800 and |filled_op..bounded_op|.  The restrictions are that
4801 |and_op-false_code=or_op-true_code|, that the ordering of
4802 |x_part...blue_part| must match that of |x_part_sector..mp_blue_part_sector|,
4803 and the ordering of |filled_op..bounded_op| must match that of the code
4804 values they test for.
4805
4806 @d true_code 30 /* operation code for \.{true} */
4807 @d false_code 31 /* operation code for \.{false} */
4808 @d null_picture_code 32 /* operation code for \.{nullpicture} */
4809 @d null_pen_code 33 /* operation code for \.{nullpen} */
4810 @d job_name_op 34 /* operation code for \.{jobname} */
4811 @d read_string_op 35 /* operation code for \.{readstring} */
4812 @d pen_circle 36 /* operation code for \.{pencircle} */
4813 @d normal_deviate 37 /* operation code for \.{normaldeviate} */
4814 @d read_from_op 38 /* operation code for \.{readfrom} */
4815 @d close_from_op 39 /* operation code for \.{closefrom} */
4816 @d odd_op 40 /* operation code for \.{odd} */
4817 @d known_op 41 /* operation code for \.{known} */
4818 @d unknown_op 42 /* operation code for \.{unknown} */
4819 @d not_op 43 /* operation code for \.{not} */
4820 @d decimal 44 /* operation code for \.{decimal} */
4821 @d reverse 45 /* operation code for \.{reverse} */
4822 @d make_path_op 46 /* operation code for \.{makepath} */
4823 @d make_pen_op 47 /* operation code for \.{makepen} */
4824 @d oct_op 48 /* operation code for \.{oct} */
4825 @d hex_op 49 /* operation code for \.{hex} */
4826 @d ASCII_op 50 /* operation code for \.{ASCII} */
4827 @d char_op 51 /* operation code for \.{char} */
4828 @d length_op 52 /* operation code for \.{length} */
4829 @d turning_op 53 /* operation code for \.{turningnumber} */
4830 @d color_model_part 54 /* operation code for \.{colormodel} */
4831 @d x_part 55 /* operation code for \.{xpart} */
4832 @d y_part 56 /* operation code for \.{ypart} */
4833 @d xx_part 57 /* operation code for \.{xxpart} */
4834 @d xy_part 58 /* operation code for \.{xypart} */
4835 @d yx_part 59 /* operation code for \.{yxpart} */
4836 @d yy_part 60 /* operation code for \.{yypart} */
4837 @d red_part 61 /* operation code for \.{redpart} */
4838 @d green_part 62 /* operation code for \.{greenpart} */
4839 @d blue_part 63 /* operation code for \.{bluepart} */
4840 @d cyan_part 64 /* operation code for \.{cyanpart} */
4841 @d magenta_part 65 /* operation code for \.{magentapart} */
4842 @d yellow_part 66 /* operation code for \.{yellowpart} */
4843 @d black_part 67 /* operation code for \.{blackpart} */
4844 @d grey_part 68 /* operation code for \.{greypart} */
4845 @d font_part 69 /* operation code for \.{fontpart} */
4846 @d text_part 70 /* operation code for \.{textpart} */
4847 @d path_part 71 /* operation code for \.{pathpart} */
4848 @d pen_part 72 /* operation code for \.{penpart} */
4849 @d dash_part 73 /* operation code for \.{dashpart} */
4850 @d sqrt_op 74 /* operation code for \.{sqrt} */
4851 @d m_exp_op 75 /* operation code for \.{mexp} */
4852 @d m_log_op 76 /* operation code for \.{mlog} */
4853 @d sin_d_op 77 /* operation code for \.{sind} */
4854 @d cos_d_op 78 /* operation code for \.{cosd} */
4855 @d floor_op 79 /* operation code for \.{floor} */
4856 @d uniform_deviate 80 /* operation code for \.{uniformdeviate} */
4857 @d char_exists_op 81 /* operation code for \.{charexists} */
4858 @d font_size 82 /* operation code for \.{fontsize} */
4859 @d ll_corner_op 83 /* operation code for \.{llcorner} */
4860 @d lr_corner_op 84 /* operation code for \.{lrcorner} */
4861 @d ul_corner_op 85 /* operation code for \.{ulcorner} */
4862 @d ur_corner_op 86 /* operation code for \.{urcorner} */
4863 @d arc_length 87 /* operation code for \.{arclength} */
4864 @d angle_op 88 /* operation code for \.{angle} */
4865 @d cycle_op 89 /* operation code for \.{cycle} */
4866 @d filled_op 90 /* operation code for \.{filled} */
4867 @d stroked_op 91 /* operation code for \.{stroked} */
4868 @d textual_op 92 /* operation code for \.{textual} */
4869 @d clipped_op 93 /* operation code for \.{clipped} */
4870 @d bounded_op 94 /* operation code for \.{bounded} */
4871 @d plus 95 /* operation code for \.+ */
4872 @d minus 96 /* operation code for \.- */
4873 @d times 97 /* operation code for \.* */
4874 @d over 98 /* operation code for \./ */
4875 @d pythag_add 99 /* operation code for \.{++} */
4876 @d pythag_sub 100 /* operation code for \.{+-+} */
4877 @d or_op 101 /* operation code for \.{or} */
4878 @d and_op 102 /* operation code for \.{and} */
4879 @d less_than 103 /* operation code for \.< */
4880 @d less_or_equal 104 /* operation code for \.{<=} */
4881 @d greater_than 105 /* operation code for \.> */
4882 @d greater_or_equal 106 /* operation code for \.{>=} */
4883 @d equal_to 107 /* operation code for \.= */
4884 @d unequal_to 108 /* operation code for \.{<>} */
4885 @d concatenate 109 /* operation code for \.\& */
4886 @d rotated_by 110 /* operation code for \.{rotated} */
4887 @d slanted_by 111 /* operation code for \.{slanted} */
4888 @d scaled_by 112 /* operation code for \.{scaled} */
4889 @d shifted_by 113 /* operation code for \.{shifted} */
4890 @d transformed_by 114 /* operation code for \.{transformed} */
4891 @d x_scaled 115 /* operation code for \.{xscaled} */
4892 @d y_scaled 116 /* operation code for \.{yscaled} */
4893 @d z_scaled 117 /* operation code for \.{zscaled} */
4894 @d in_font 118 /* operation code for \.{infont} */
4895 @d intersect 119 /* operation code for \.{intersectiontimes} */
4896 @d double_dot 120 /* operation code for improper \.{..} */
4897 @d substring_of 121 /* operation code for \.{substring} */
4898 @d min_of substring_of
4899 @d subpath_of 122 /* operation code for \.{subpath} */
4900 @d direction_time_of 123 /* operation code for \.{directiontime} */
4901 @d point_of 124 /* operation code for \.{point} */
4902 @d precontrol_of 125 /* operation code for \.{precontrol} */
4903 @d postcontrol_of 126 /* operation code for \.{postcontrol} */
4904 @d pen_offset_of 127 /* operation code for \.{penoffset} */
4905 @d arc_time_of 128 /* operation code for \.{arctime} */
4906 @d mp_version 129 /* operation code for \.{mpversion} */
4907 @d envelope_of 130 /* operation code for \{.envelope} */
4908
4909 @c void mp_print_op (MP mp,quarterword c) { 
4910   if (c<=mp_numeric_type ) {
4911     mp_print_type(mp, c);
4912   } else {
4913     switch (c) {
4914     case true_code:mp_print(mp, "true"); break;
4915     case false_code:mp_print(mp, "false"); break;
4916     case null_picture_code:mp_print(mp, "nullpicture"); break;
4917     case null_pen_code:mp_print(mp, "nullpen"); break;
4918     case job_name_op:mp_print(mp, "jobname"); break;
4919     case read_string_op:mp_print(mp, "readstring"); break;
4920     case pen_circle:mp_print(mp, "pencircle"); break;
4921     case normal_deviate:mp_print(mp, "normaldeviate"); break;
4922     case read_from_op:mp_print(mp, "readfrom"); break;
4923     case close_from_op:mp_print(mp, "closefrom"); break;
4924     case odd_op:mp_print(mp, "odd"); break;
4925     case known_op:mp_print(mp, "known"); break;
4926     case unknown_op:mp_print(mp, "unknown"); break;
4927     case not_op:mp_print(mp, "not"); break;
4928     case decimal:mp_print(mp, "decimal"); break;
4929     case reverse:mp_print(mp, "reverse"); break;
4930     case make_path_op:mp_print(mp, "makepath"); break;
4931     case make_pen_op:mp_print(mp, "makepen"); break;
4932     case oct_op:mp_print(mp, "oct"); break;
4933     case hex_op:mp_print(mp, "hex"); break;
4934     case ASCII_op:mp_print(mp, "ASCII"); break;
4935     case char_op:mp_print(mp, "char"); break;
4936     case length_op:mp_print(mp, "length"); break;
4937     case turning_op:mp_print(mp, "turningnumber"); break;
4938     case x_part:mp_print(mp, "xpart"); break;
4939     case y_part:mp_print(mp, "ypart"); break;
4940     case xx_part:mp_print(mp, "xxpart"); break;
4941     case xy_part:mp_print(mp, "xypart"); break;
4942     case yx_part:mp_print(mp, "yxpart"); break;
4943     case yy_part:mp_print(mp, "yypart"); break;
4944     case red_part:mp_print(mp, "redpart"); break;
4945     case green_part:mp_print(mp, "greenpart"); break;
4946     case blue_part:mp_print(mp, "bluepart"); break;
4947     case cyan_part:mp_print(mp, "cyanpart"); break;
4948     case magenta_part:mp_print(mp, "magentapart"); break;
4949     case yellow_part:mp_print(mp, "yellowpart"); break;
4950     case black_part:mp_print(mp, "blackpart"); break;
4951     case grey_part:mp_print(mp, "greypart"); break;
4952     case color_model_part:mp_print(mp, "colormodel"); break;
4953     case font_part:mp_print(mp, "fontpart"); break;
4954     case text_part:mp_print(mp, "textpart"); break;
4955     case path_part:mp_print(mp, "pathpart"); break;
4956     case pen_part:mp_print(mp, "penpart"); break;
4957     case dash_part:mp_print(mp, "dashpart"); break;
4958     case sqrt_op:mp_print(mp, "sqrt"); break;
4959     case m_exp_op:mp_print(mp, "mexp"); break;
4960     case m_log_op:mp_print(mp, "mlog"); break;
4961     case sin_d_op:mp_print(mp, "sind"); break;
4962     case cos_d_op:mp_print(mp, "cosd"); break;
4963     case floor_op:mp_print(mp, "floor"); break;
4964     case uniform_deviate:mp_print(mp, "uniformdeviate"); break;
4965     case char_exists_op:mp_print(mp, "charexists"); break;
4966     case font_size:mp_print(mp, "fontsize"); break;
4967     case ll_corner_op:mp_print(mp, "llcorner"); break;
4968     case lr_corner_op:mp_print(mp, "lrcorner"); break;
4969     case ul_corner_op:mp_print(mp, "ulcorner"); break;
4970     case ur_corner_op:mp_print(mp, "urcorner"); break;
4971     case arc_length:mp_print(mp, "arclength"); break;
4972     case angle_op:mp_print(mp, "angle"); break;
4973     case cycle_op:mp_print(mp, "cycle"); break;
4974     case filled_op:mp_print(mp, "filled"); break;
4975     case stroked_op:mp_print(mp, "stroked"); break;
4976     case textual_op:mp_print(mp, "textual"); break;
4977     case clipped_op:mp_print(mp, "clipped"); break;
4978     case bounded_op:mp_print(mp, "bounded"); break;
4979     case plus:mp_print_char(mp, '+'); break;
4980     case minus:mp_print_char(mp, '-'); break;
4981     case times:mp_print_char(mp, '*'); break;
4982     case over:mp_print_char(mp, '/'); break;
4983     case pythag_add:mp_print(mp, "++"); break;
4984     case pythag_sub:mp_print(mp, "+-+"); break;
4985     case or_op:mp_print(mp, "or"); break;
4986     case and_op:mp_print(mp, "and"); break;
4987     case less_than:mp_print_char(mp, '<'); break;
4988     case less_or_equal:mp_print(mp, "<="); break;
4989     case greater_than:mp_print_char(mp, '>'); break;
4990     case greater_or_equal:mp_print(mp, ">="); break;
4991     case equal_to:mp_print_char(mp, '='); break;
4992     case unequal_to:mp_print(mp, "<>"); break;
4993     case concatenate:mp_print(mp, "&"); break;
4994     case rotated_by:mp_print(mp, "rotated"); break;
4995     case slanted_by:mp_print(mp, "slanted"); break;
4996     case scaled_by:mp_print(mp, "scaled"); break;
4997     case shifted_by:mp_print(mp, "shifted"); break;
4998     case transformed_by:mp_print(mp, "transformed"); break;
4999     case x_scaled:mp_print(mp, "xscaled"); break;
5000     case y_scaled:mp_print(mp, "yscaled"); break;
5001     case z_scaled:mp_print(mp, "zscaled"); break;
5002     case in_font:mp_print(mp, "infont"); break;
5003     case intersect:mp_print(mp, "intersectiontimes"); break;
5004     case substring_of:mp_print(mp, "substring"); break;
5005     case subpath_of:mp_print(mp, "subpath"); break;
5006     case direction_time_of:mp_print(mp, "directiontime"); break;
5007     case point_of:mp_print(mp, "point"); break;
5008     case precontrol_of:mp_print(mp, "precontrol"); break;
5009     case postcontrol_of:mp_print(mp, "postcontrol"); break;
5010     case pen_offset_of:mp_print(mp, "penoffset"); break;
5011     case arc_time_of:mp_print(mp, "arctime"); break;
5012     case mp_version:mp_print(mp, "mpversion"); break;
5013     case envelope_of:mp_print(mp, "envelope"); break;
5014     default: mp_print(mp, ".."); break;
5015     }
5016   }
5017 }
5018
5019 @ \MP\ also has a bunch of internal parameters that a user might want to
5020 fuss with. Every such parameter has an identifying code number, defined here.
5021
5022 @<Types...@>=
5023 enum mp_given_internal {
5024   mp_tracing_titles=1, /* show titles online when they appear */
5025   mp_tracing_equations, /* show each variable when it becomes known */
5026   mp_tracing_capsules, /* show capsules too */
5027   mp_tracing_choices, /* show the control points chosen for paths */
5028   mp_tracing_specs, /* show path subdivision prior to filling with polygonal a pen */
5029   mp_tracing_commands, /* show commands and operations before they are performed */
5030   mp_tracing_restores, /* show when a variable or internal is restored */
5031   mp_tracing_macros, /* show macros before they are expanded */
5032   mp_tracing_output, /* show digitized edges as they are output */
5033   mp_tracing_stats, /* show memory usage at end of job */
5034   mp_tracing_lost_chars, /* show characters that aren't \&{infont} */
5035   mp_tracing_online, /* show long diagnostics on terminal and in the log file */
5036   mp_year, /* the current year (e.g., 1984) */
5037   mp_month, /* the current month (e.g, 3 $\equiv$ March) */
5038   mp_day, /* the current day of the month */
5039   mp_time, /* the number of minutes past midnight when this job started */
5040   mp_char_code, /* the number of the next character to be output */
5041   mp_char_ext, /* the extension code of the next character to be output */
5042   mp_char_wd, /* the width of the next character to be output */
5043   mp_char_ht, /* the height of the next character to be output */
5044   mp_char_dp, /* the depth of the next character to be output */
5045   mp_char_ic, /* the italic correction of the next character to be output */
5046   mp_design_size, /* the unit of measure used for |mp_char_wd..mp_char_ic|, in points */
5047   mp_pausing, /* positive to display lines on the terminal before they are read */
5048   mp_showstopping, /* positive to stop after each \&{show} command */
5049   mp_fontmaking, /* positive if font metric output is to be produced */
5050   mp_linejoin, /* as in \ps: 0 for mitered, 1 for round, 2 for beveled */
5051   mp_linecap, /* as in \ps: 0 for butt, 1 for round, 2 for square */
5052   mp_miterlimit, /* controls miter length as in \ps */
5053   mp_warning_check, /* controls error message when variable value is large */
5054   mp_boundary_char, /* the right boundary character for ligatures */
5055   mp_prologues, /* positive to output conforming PostScript using built-in fonts */
5056   mp_true_corners, /* positive to make \&{llcorner} etc. ignore \&{setbounds} */
5057   mp_default_color_model, /* the default color model for unspecified items */
5058   mp_restore_clip_color,
5059   mp_procset, /* wether or not create PostScript command shortcuts */
5060   mp_gtroffmode,  /* whether the user specified |-troff| on the command line */
5061 };
5062
5063 @
5064
5065 @d max_given_internal mp_gtroffmode
5066
5067 @<Glob...@>=
5068 scaled *internal;  /* the values of internal quantities */
5069 char **int_name;  /* their names */
5070 int int_ptr;  /* the maximum internal quantity defined so far */
5071 int max_internal; /* current maximum number of internal quantities */
5072 boolean troff_mode; 
5073
5074 @ @<Option variables@>=
5075 int troff_mode; 
5076
5077 @ @<Allocate or initialize ...@>=
5078 mp->max_internal=2*max_given_internal;
5079 mp->internal = xmalloc ((mp->max_internal+1), sizeof(scaled));
5080 mp->int_name = xmalloc ((mp->max_internal+1), sizeof(char *));
5081 mp->troff_mode=(opt->troff_mode>0 ? true : false);
5082
5083 @ @<Exported function ...@>=
5084 int mp_troff_mode(MP mp);
5085
5086 @ @c
5087 int mp_troff_mode(MP mp) { return mp->troff_mode; }
5088
5089 @ @<Set initial ...@>=
5090 for (k=0;k<= mp->max_internal; k++ ) { 
5091    mp->internal[k]=0; 
5092    mp->int_name[k]=NULL; 
5093 }
5094 mp->int_ptr=max_given_internal;
5095
5096 @ The symbolic names for internal quantities are put into \MP's hash table
5097 by using a routine called |primitive|, which will be defined later. Let us
5098 enter them now, so that we don't have to list all those names again
5099 anywhere else.
5100
5101 @<Put each of \MP's primitives into the hash table@>=
5102 mp_primitive(mp, "tracingtitles",internal_quantity,mp_tracing_titles);
5103 @:tracingtitles_}{\&{tracingtitles} primitive@>
5104 mp_primitive(mp, "tracingequations",internal_quantity,mp_tracing_equations);
5105 @:mp_tracing_equations_}{\&{tracingequations} primitive@>
5106 mp_primitive(mp, "tracingcapsules",internal_quantity,mp_tracing_capsules);
5107 @:mp_tracing_capsules_}{\&{tracingcapsules} primitive@>
5108 mp_primitive(mp, "tracingchoices",internal_quantity,mp_tracing_choices);
5109 @:mp_tracing_choices_}{\&{tracingchoices} primitive@>
5110 mp_primitive(mp, "tracingspecs",internal_quantity,mp_tracing_specs);
5111 @:mp_tracing_specs_}{\&{tracingspecs} primitive@>
5112 mp_primitive(mp, "tracingcommands",internal_quantity,mp_tracing_commands);
5113 @:mp_tracing_commands_}{\&{tracingcommands} primitive@>
5114 mp_primitive(mp, "tracingrestores",internal_quantity,mp_tracing_restores);
5115 @:mp_tracing_restores_}{\&{tracingrestores} primitive@>
5116 mp_primitive(mp, "tracingmacros",internal_quantity,mp_tracing_macros);
5117 @:mp_tracing_macros_}{\&{tracingmacros} primitive@>
5118 mp_primitive(mp, "tracingoutput",internal_quantity,mp_tracing_output);
5119 @:mp_tracing_output_}{\&{tracingoutput} primitive@>
5120 mp_primitive(mp, "tracingstats",internal_quantity,mp_tracing_stats);
5121 @:mp_tracing_stats_}{\&{tracingstats} primitive@>
5122 mp_primitive(mp, "tracinglostchars",internal_quantity,mp_tracing_lost_chars);
5123 @:mp_tracing_lost_chars_}{\&{tracinglostchars} primitive@>
5124 mp_primitive(mp, "tracingonline",internal_quantity,mp_tracing_online);
5125 @:mp_tracing_online_}{\&{tracingonline} primitive@>
5126 mp_primitive(mp, "year",internal_quantity,mp_year);
5127 @:mp_year_}{\&{year} primitive@>
5128 mp_primitive(mp, "month",internal_quantity,mp_month);
5129 @:mp_month_}{\&{month} primitive@>
5130 mp_primitive(mp, "day",internal_quantity,mp_day);
5131 @:mp_day_}{\&{day} primitive@>
5132 mp_primitive(mp, "time",internal_quantity,mp_time);
5133 @:time_}{\&{time} primitive@>
5134 mp_primitive(mp, "charcode",internal_quantity,mp_char_code);
5135 @:mp_char_code_}{\&{charcode} primitive@>
5136 mp_primitive(mp, "charext",internal_quantity,mp_char_ext);
5137 @:mp_char_ext_}{\&{charext} primitive@>
5138 mp_primitive(mp, "charwd",internal_quantity,mp_char_wd);
5139 @:mp_char_wd_}{\&{charwd} primitive@>
5140 mp_primitive(mp, "charht",internal_quantity,mp_char_ht);
5141 @:mp_char_ht_}{\&{charht} primitive@>
5142 mp_primitive(mp, "chardp",internal_quantity,mp_char_dp);
5143 @:mp_char_dp_}{\&{chardp} primitive@>
5144 mp_primitive(mp, "charic",internal_quantity,mp_char_ic);
5145 @:mp_char_ic_}{\&{charic} primitive@>
5146 mp_primitive(mp, "designsize",internal_quantity,mp_design_size);
5147 @:mp_design_size_}{\&{designsize} primitive@>
5148 mp_primitive(mp, "pausing",internal_quantity,mp_pausing);
5149 @:mp_pausing_}{\&{pausing} primitive@>
5150 mp_primitive(mp, "showstopping",internal_quantity,mp_showstopping);
5151 @:mp_showstopping_}{\&{showstopping} primitive@>
5152 mp_primitive(mp, "fontmaking",internal_quantity,mp_fontmaking);
5153 @:mp_fontmaking_}{\&{fontmaking} primitive@>
5154 mp_primitive(mp, "linejoin",internal_quantity,mp_linejoin);
5155 @:mp_linejoin_}{\&{linejoin} primitive@>
5156 mp_primitive(mp, "linecap",internal_quantity,mp_linecap);
5157 @:mp_linecap_}{\&{linecap} primitive@>
5158 mp_primitive(mp, "miterlimit",internal_quantity,mp_miterlimit);
5159 @:mp_miterlimit_}{\&{miterlimit} primitive@>
5160 mp_primitive(mp, "warningcheck",internal_quantity,mp_warning_check);
5161 @:mp_warning_check_}{\&{warningcheck} primitive@>
5162 mp_primitive(mp, "boundarychar",internal_quantity,mp_boundary_char);
5163 @:mp_boundary_char_}{\&{boundarychar} primitive@>
5164 mp_primitive(mp, "prologues",internal_quantity,mp_prologues);
5165 @:mp_prologues_}{\&{prologues} primitive@>
5166 mp_primitive(mp, "truecorners",internal_quantity,mp_true_corners);
5167 @:mp_true_corners_}{\&{truecorners} primitive@>
5168 mp_primitive(mp, "mpprocset",internal_quantity,mp_procset);
5169 @:mp_procset_}{\&{mpprocset} primitive@>
5170 mp_primitive(mp, "troffmode",internal_quantity,mp_gtroffmode);
5171 @:troffmode_}{\&{troffmode} primitive@>
5172 mp_primitive(mp, "defaultcolormodel",internal_quantity,mp_default_color_model);
5173 @:mp_default_color_model_}{\&{defaultcolormodel} primitive@>
5174 mp_primitive(mp, "restoreclipcolor",internal_quantity,mp_restore_clip_color);
5175 @:mp_restore_clip_color_}{\&{restoreclipcolor} primitive@>
5176
5177 @ Colors can be specified in four color models. In the special
5178 case of |no_model|, MetaPost does not output any color operator to
5179 the postscript output.
5180
5181 Note: these values are passed directly on to |with_option|. This only
5182 works because the other possible values passed to |with_option| are
5183 8 and 10 respectively (from |with_pen| and |with_picture|).
5184
5185 There is a first state, that is only used for |gs_colormodel|. It flags
5186 the fact that there has not been any kind of color specification by
5187 the user so far in the game.
5188
5189 @<Types...@>=
5190 enum mp_color_model {
5191   mp_no_model=1,
5192   mp_grey_model=3,
5193   mp_rgb_model=5,
5194   mp_cmyk_model=7,
5195   mp_uninitialized_model=9,
5196 };
5197
5198
5199 @ @<Initialize table entries (done by \.{INIMP} only)@>=
5200 mp->internal[mp_default_color_model]=(mp_rgb_model*unity);
5201 mp->internal[mp_restore_clip_color]=unity;
5202
5203 @ Well, we do have to list the names one more time, for use in symbolic
5204 printouts.
5205
5206 @<Initialize table...@>=
5207 mp->int_name[mp_tracing_titles]=xstrdup("tracingtitles");
5208 mp->int_name[mp_tracing_equations]=xstrdup("tracingequations");
5209 mp->int_name[mp_tracing_capsules]=xstrdup("tracingcapsules");
5210 mp->int_name[mp_tracing_choices]=xstrdup("tracingchoices");
5211 mp->int_name[mp_tracing_specs]=xstrdup("tracingspecs");
5212 mp->int_name[mp_tracing_commands]=xstrdup("tracingcommands");
5213 mp->int_name[mp_tracing_restores]=xstrdup("tracingrestores");
5214 mp->int_name[mp_tracing_macros]=xstrdup("tracingmacros");
5215 mp->int_name[mp_tracing_output]=xstrdup("tracingoutput");
5216 mp->int_name[mp_tracing_stats]=xstrdup("tracingstats");
5217 mp->int_name[mp_tracing_lost_chars]=xstrdup("tracinglostchars");
5218 mp->int_name[mp_tracing_online]=xstrdup("tracingonline");
5219 mp->int_name[mp_year]=xstrdup("year");
5220 mp->int_name[mp_month]=xstrdup("month");
5221 mp->int_name[mp_day]=xstrdup("day");
5222 mp->int_name[mp_time]=xstrdup("time");
5223 mp->int_name[mp_char_code]=xstrdup("charcode");
5224 mp->int_name[mp_char_ext]=xstrdup("charext");
5225 mp->int_name[mp_char_wd]=xstrdup("charwd");
5226 mp->int_name[mp_char_ht]=xstrdup("charht");
5227 mp->int_name[mp_char_dp]=xstrdup("chardp");
5228 mp->int_name[mp_char_ic]=xstrdup("charic");
5229 mp->int_name[mp_design_size]=xstrdup("designsize");
5230 mp->int_name[mp_pausing]=xstrdup("pausing");
5231 mp->int_name[mp_showstopping]=xstrdup("showstopping");
5232 mp->int_name[mp_fontmaking]=xstrdup("fontmaking");
5233 mp->int_name[mp_linejoin]=xstrdup("linejoin");
5234 mp->int_name[mp_linecap]=xstrdup("linecap");
5235 mp->int_name[mp_miterlimit]=xstrdup("miterlimit");
5236 mp->int_name[mp_warning_check]=xstrdup("warningcheck");
5237 mp->int_name[mp_boundary_char]=xstrdup("boundarychar");
5238 mp->int_name[mp_prologues]=xstrdup("prologues");
5239 mp->int_name[mp_true_corners]=xstrdup("truecorners");
5240 mp->int_name[mp_default_color_model]=xstrdup("defaultcolormodel");
5241 mp->int_name[mp_procset]=xstrdup("mpprocset");
5242 mp->int_name[mp_gtroffmode]=xstrdup("troffmode");
5243 mp->int_name[mp_restore_clip_color]=xstrdup("restoreclipcolor");
5244
5245 @ The following procedure, which is called just before \MP\ initializes its
5246 input and output, establishes the initial values of the date and time.
5247 @^system dependencies@>
5248
5249 Note that the values are |scaled| integers. Hence \MP\ can no longer
5250 be used after the year 32767.
5251
5252 @c 
5253 void mp_fix_date_and_time (MP mp) { 
5254   time_t clock = time ((time_t *) 0);
5255   struct tm *tmptr = localtime (&clock);
5256   mp->internal[mp_time]=
5257       (tmptr->tm_hour*60+tmptr->tm_min)*unity; /* minutes since midnight */
5258   mp->internal[mp_day]=(tmptr->tm_mday)*unity; /* fourth day of the month */
5259   mp->internal[mp_month]=(tmptr->tm_mon+1)*unity; /* seventh month of the year */
5260   mp->internal[mp_year]=(tmptr->tm_year+1900)*unity; /* Anno Domini */
5261 }
5262
5263 @ @<Declarations@>=
5264 void mp_fix_date_and_time (MP mp) ;
5265
5266 @ \MP\ is occasionally supposed to print diagnostic information that
5267 goes only into the transcript file, unless |mp_tracing_online| is positive.
5268 Now that we have defined |mp_tracing_online| we can define
5269 two routines that adjust the destination of print commands:
5270
5271 @<Declarations@>=
5272 void mp_begin_diagnostic (MP mp) ;
5273 void mp_end_diagnostic (MP mp,boolean blank_line);
5274 void mp_print_diagnostic (MP mp, char *s, char *t, boolean nuline) ;
5275
5276 @ @<Basic printing...@>=
5277 @<Declare a function called |true_line|@>;
5278 void mp_begin_diagnostic (MP mp) { /* prepare to do some tracing */
5279   mp->old_setting=mp->selector;
5280   if ((mp->internal[mp_tracing_online]<=0)&&(mp->selector==term_and_log)){ 
5281     decr(mp->selector);
5282     if ( mp->history==mp_spotless ) mp->history=mp_warning_issued;
5283   }
5284 }
5285 @#
5286 void mp_end_diagnostic (MP mp,boolean blank_line) {
5287   /* restore proper conditions after tracing */
5288   mp_print_nl(mp, "");
5289   if ( blank_line ) mp_print_ln(mp);
5290   mp->selector=mp->old_setting;
5291 }
5292
5293
5294
5295 @<Glob...@>=
5296 unsigned int old_setting;
5297
5298 @ We will occasionally use |begin_diagnostic| in connection with line-number
5299 printing, as follows. (The parameter |s| is typically |"Path"| or
5300 |"Cycle spec"|, etc.)
5301
5302 @<Basic printing...@>=
5303 void mp_print_diagnostic (MP mp, char *s, char *t, boolean nuline) { 
5304   mp_begin_diagnostic(mp);
5305   if ( nuline ) mp_print_nl(mp, s); else mp_print(mp, s);
5306   mp_print(mp, " at line "); 
5307   mp_print_int(mp, mp_true_line(mp));
5308   mp_print(mp, t); mp_print_char(mp, ':');
5309 }
5310
5311 @ The 256 |ASCII_code| characters are grouped into classes by means of
5312 the |char_class| table. Individual class numbers have no semantic
5313 or syntactic significance, except in a few instances defined here.
5314 There's also |max_class|, which can be used as a basis for additional
5315 class numbers in nonstandard extensions of \MP.
5316
5317 @d digit_class 0 /* the class number of \.{0123456789} */
5318 @d period_class 1 /* the class number of `\..' */
5319 @d space_class 2 /* the class number of spaces and nonstandard characters */
5320 @d percent_class 3 /* the class number of `\.\%' */
5321 @d string_class 4 /* the class number of `\."' */
5322 @d right_paren_class 8 /* the class number of `\.)' */
5323 @d isolated_classes 5: case 6: case 7: case 8 /* characters that make length-one tokens only */
5324 @d letter_class 9 /* letters and the underline character */
5325 @d left_bracket_class 17 /* `\.[' */
5326 @d right_bracket_class 18 /* `\.]' */
5327 @d invalid_class 20 /* bad character in the input */
5328 @d max_class 20 /* the largest class number */
5329
5330 @<Glob...@>=
5331 int char_class[256]; /* the class numbers */
5332
5333 @ If changes are made to accommodate non-ASCII character sets, they should
5334 follow the guidelines in Appendix~C of {\sl The {\logos METAFONT\/}book}.
5335 @:METAFONTbook}{\sl The {\logos METAFONT\/}book@>
5336 @^system dependencies@>
5337
5338 @<Set initial ...@>=
5339 for (k='0';k<='9';k++) 
5340   mp->char_class[k]=digit_class;
5341 mp->char_class['.']=period_class;
5342 mp->char_class[' ']=space_class;
5343 mp->char_class['%']=percent_class;
5344 mp->char_class['"']=string_class;
5345 mp->char_class[',']=5;
5346 mp->char_class[';']=6;
5347 mp->char_class['(']=7;
5348 mp->char_class[')']=right_paren_class;
5349 for (k='A';k<= 'Z';k++ )
5350   mp->char_class[k]=letter_class;
5351 for (k='a';k<='z';k++) 
5352   mp->char_class[k]=letter_class;
5353 mp->char_class['_']=letter_class;
5354 mp->char_class['<']=10;
5355 mp->char_class['=']=10;
5356 mp->char_class['>']=10;
5357 mp->char_class[':']=10;
5358 mp->char_class['|']=10;
5359 mp->char_class['`']=11;
5360 mp->char_class['\'']=11;
5361 mp->char_class['+']=12;
5362 mp->char_class['-']=12;
5363 mp->char_class['/']=13;
5364 mp->char_class['*']=13;
5365 mp->char_class['\\']=13;
5366 mp->char_class['!']=14;
5367 mp->char_class['?']=14;
5368 mp->char_class['#']=15;
5369 mp->char_class['&']=15;
5370 mp->char_class['@@']=15;
5371 mp->char_class['$']=15;
5372 mp->char_class['^']=16;
5373 mp->char_class['~']=16;
5374 mp->char_class['[']=left_bracket_class;
5375 mp->char_class[']']=right_bracket_class;
5376 mp->char_class['{']=19;
5377 mp->char_class['}']=19;
5378 for (k=0;k<' ';k++)
5379   mp->char_class[k]=invalid_class;
5380 mp->char_class['\t']=space_class;
5381 mp->char_class['\f']=space_class;
5382 for (k=127;k<=255;k++)
5383   mp->char_class[k]=invalid_class;
5384
5385 @* \[13] The hash table.
5386 Symbolic tokens are stored and retrieved by means of a fairly standard hash
5387 table algorithm called the method of ``coalescing lists'' (cf.\ Algorithm 6.4C
5388 in {\sl The Art of Computer Programming\/}). Once a symbolic token enters the
5389 table, it is never removed.
5390
5391 The actual sequence of characters forming a symbolic token is
5392 stored in the |str_pool| array together with all the other strings. An
5393 auxiliary array |hash| consists of items with two halfword fields per
5394 word. The first of these, called |next(p)|, points to the next identifier
5395 belonging to the same coalesced list as the identifier corresponding to~|p|;
5396 and the other, called |text(p)|, points to the |str_start| entry for
5397 |p|'s identifier. If position~|p| of the hash table is empty, we have
5398 |text(p)=0|; if position |p| is either empty or the end of a coalesced
5399 hash list, we have |next(p)=0|.
5400
5401 An auxiliary pointer variable called |hash_used| is maintained in such a
5402 way that all locations |p>=hash_used| are nonempty. The global variable
5403 |st_count| tells how many symbolic tokens have been defined, if statistics
5404 are being kept.
5405
5406 The first 256 locations of |hash| are reserved for symbols of length one.
5407
5408 There's a parallel array called |eqtb| that contains the current equivalent
5409 values of each symbolic token. The entries of this array consist of
5410 two halfwords called |eq_type| (a command code) and |equiv| (a secondary
5411 piece of information that qualifies the |eq_type|).
5412
5413 @d next(A)   mp->hash[(A)].lh /* link for coalesced lists */
5414 @d text(A)   mp->hash[(A)].rh /* string number for symbolic token name */
5415 @d eq_type(A)   mp->eqtb[(A)].lh /* the current ``meaning'' of a symbolic token */
5416 @d equiv(A)   mp->eqtb[(A)].rh /* parametric part of a token's meaning */
5417 @d hash_base 257 /* hashing actually starts here */
5418 @d hash_is_full   (mp->hash_used==hash_base) /* are all positions occupied? */
5419
5420 @<Glob...@>=
5421 pointer hash_used; /* allocation pointer for |hash| */
5422 integer st_count; /* total number of known identifiers */
5423
5424 @ Certain entries in the hash table are ``frozen'' and not redefinable,
5425 since they are used in error recovery.
5426
5427 @d hash_top (hash_base+mp->hash_size) /* the first location of the frozen area */
5428 @d frozen_inaccessible hash_top /* |hash| location to protect the frozen area */
5429 @d frozen_repeat_loop (hash_top+1) /* |hash| location of a loop-repeat token */
5430 @d frozen_right_delimiter (hash_top+2) /* |hash| location of a permanent `\.)' */
5431 @d frozen_left_bracket (hash_top+3) /* |hash| location of a permanent `\.[' */
5432 @d frozen_slash (hash_top+4) /* |hash| location of a permanent `\./' */
5433 @d frozen_colon (hash_top+5) /* |hash| location of a permanent `\.:' */
5434 @d frozen_semicolon (hash_top+6) /* |hash| location of a permanent `\.;' */
5435 @d frozen_end_for (hash_top+7) /* |hash| location of a permanent \&{endfor} */
5436 @d frozen_end_def (hash_top+8) /* |hash| location of a permanent \&{enddef} */
5437 @d frozen_fi (hash_top+9) /* |hash| location of a permanent \&{fi} */
5438 @d frozen_end_group (hash_top+10) /* |hash| location of a permanent `\.{endgroup}' */
5439 @d frozen_etex (hash_top+11) /* |hash| location of a permanent \&{etex} */
5440 @d frozen_mpx_break (hash_top+12) /* |hash| location of a permanent \&{mpxbreak} */
5441 @d frozen_bad_vardef (hash_top+13) /* |hash| location of `\.{a bad variable}' */
5442 @d frozen_undefined (hash_top+14) /* |hash| location that never gets defined */
5443 @d hash_end (hash_top+14) /* the actual size of the |hash| and |eqtb| arrays */
5444
5445 @<Glob...@>=
5446 two_halves *hash; /* the hash table */
5447 two_halves *eqtb; /* the equivalents */
5448
5449 @ @<Allocate or initialize ...@>=
5450 mp->hash = xmalloc((hash_end+1),sizeof(two_halves));
5451 mp->eqtb = xmalloc((hash_end+1),sizeof(two_halves));
5452
5453 @ @<Dealloc variables@>=
5454 xfree(mp->hash);
5455 xfree(mp->eqtb);
5456
5457 @ @<Set init...@>=
5458 next(1)=0; text(1)=0; eq_type(1)=tag_token; equiv(1)=null;
5459 for (k=2;k<=hash_end;k++)  { 
5460   mp->hash[k]=mp->hash[1]; mp->eqtb[k]=mp->eqtb[1];
5461 }
5462
5463 @ @<Initialize table entries...@>=
5464 mp->hash_used=frozen_inaccessible; /* nothing is used */
5465 mp->st_count=0;
5466 text(frozen_bad_vardef)=intern("a bad variable");
5467 text(frozen_etex)=intern("etex");
5468 text(frozen_mpx_break)=intern("mpxbreak");
5469 text(frozen_fi)=intern("fi");
5470 text(frozen_end_group)=intern("endgroup");
5471 text(frozen_end_def)=intern("enddef");
5472 text(frozen_end_for)=intern("endfor");
5473 text(frozen_semicolon)=intern(";");
5474 text(frozen_colon)=intern(":");
5475 text(frozen_slash)=intern("/");
5476 text(frozen_left_bracket)=intern("[");
5477 text(frozen_right_delimiter)=intern(")");
5478 text(frozen_inaccessible)=intern(" INACCESSIBLE");
5479 eq_type(frozen_right_delimiter)=right_delimiter;
5480
5481 @ @<Check the ``constant'' values...@>=
5482 if ( hash_end+mp->max_internal>max_halfword ) mp->bad=17;
5483
5484 @ Here is the subroutine that searches the hash table for an identifier
5485 that matches a given string of length~|l| appearing in |buffer[j..
5486 (j+l-1)]|. If the identifier is not found, it is inserted; hence it
5487 will always be found, and the corresponding hash table address
5488 will be returned.
5489
5490 @c 
5491 pointer mp_id_lookup (MP mp,integer j, integer l) { /* search the hash table */
5492   integer h; /* hash code */
5493   pointer p; /* index in |hash| array */
5494   pointer k; /* index in |buffer| array */
5495   if (l==1) {
5496     @<Treat special case of length 1 and |break|@>;
5497   }
5498   @<Compute the hash code |h|@>;
5499   p=h+hash_base; /* we start searching here; note that |0<=h<hash_prime| */
5500   while (true)  { 
5501         if (text(p)>0 && length(text(p))==l && mp_str_eq_buf(mp, text(p),j)) 
5502       break;
5503     if ( next(p)==0 ) {
5504       @<Insert a new symbolic token after |p|, then
5505         make |p| point to it and |break|@>;
5506     }
5507     p=next(p);
5508   }
5509   return p;
5510 };
5511
5512 @ @<Treat special case of length 1...@>=
5513  p=mp->buffer[j]+1; text(p)=p-1; return p;
5514
5515
5516 @ @<Insert a new symbolic...@>=
5517 {
5518 if ( text(p)>0 ) { 
5519   do {  
5520     if ( hash_is_full )
5521       mp_overflow(mp, "hash size",mp->hash_size);
5522 @:MetaPost capacity exceeded hash size}{\quad hash size@>
5523     decr(mp->hash_used);
5524   } while (text(mp->hash_used)!=0); /* search for an empty location in |hash| */
5525   next(p)=mp->hash_used; 
5526   p=mp->hash_used;
5527 }
5528 str_room(l);
5529 for (k=j;k<=j+l-1;k++) {
5530   append_char(mp->buffer[k]);
5531 }
5532 text(p)=mp_make_string(mp); 
5533 mp->str_ref[text(p)]=max_str_ref;
5534 incr(mp->st_count);
5535 break;
5536 }
5537
5538
5539 @ The value of |hash_prime| should be roughly 85\pct! of |hash_size|, and it
5540 should be a prime number.  The theory of hashing tells us to expect fewer
5541 than two table probes, on the average, when the search is successful.
5542 [See J.~S. Vitter, {\sl Journal of the ACM\/ \bf30} (1983), 231--258.]
5543 @^Vitter, Jeffrey Scott@>
5544
5545 @<Compute the hash code |h|@>=
5546 h=mp->buffer[j];
5547 for (k=j+1;k<=j+l-1;k++){ 
5548   h=h+h+mp->buffer[k];
5549   while ( h>=mp->hash_prime ) h=h-mp->hash_prime;
5550 }
5551
5552 @ @<Search |eqtb| for equivalents equal to |p|@>=
5553 for (q=1;q<=hash_end;q++) { 
5554   if ( equiv(q)==p ) { 
5555     mp_print_nl(mp, "EQUIV("); 
5556     mp_print_int(mp, q); 
5557     mp_print_char(mp, ')');
5558   }
5559 }
5560
5561 @ We need to put \MP's ``primitive'' symbolic tokens into the hash
5562 table, together with their command code (which will be the |eq_type|)
5563 and an operand (which will be the |equiv|). The |primitive| procedure
5564 does this, in a way that no \MP\ user can. The global value |cur_sym|
5565 contains the new |eqtb| pointer after |primitive| has acted.
5566
5567 @c 
5568 void mp_primitive (MP mp, char *ss, halfword c, halfword o) {
5569   pool_pointer k; /* index into |str_pool| */
5570   small_number j; /* index into |buffer| */
5571   small_number l; /* length of the string */
5572   str_number s;
5573   s = intern(ss);
5574   k=mp->str_start[s]; l=str_stop(s)-k;
5575   /* we will move |s| into the (empty) |buffer| */
5576   for (j=0;j<=l-1;j++) {
5577     mp->buffer[j]=mp->str_pool[k+j];
5578   }
5579   mp->cur_sym=mp_id_lookup(mp, 0,l);
5580   if ( s>=256 ) { /* we don't want to have the string twice */
5581     mp_flush_string(mp, text(mp->cur_sym)); text(mp->cur_sym)=s;
5582   };
5583   eq_type(mp->cur_sym)=c; 
5584   equiv(mp->cur_sym)=o;
5585 }
5586
5587
5588 @ Many of \MP's primitives need no |equiv|, since they are identifiable
5589 by their |eq_type| alone. These primitives are loaded into the hash table
5590 as follows:
5591
5592 @<Put each of \MP's primitives into the hash table@>=
5593 mp_primitive(mp, "..",path_join,0);
5594 @:.._}{\.{..} primitive@>
5595 mp_primitive(mp, "[",left_bracket,0); mp->eqtb[frozen_left_bracket]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
5596 @:[ }{\.{[} primitive@>
5597 mp_primitive(mp, "]",right_bracket,0);
5598 @:] }{\.{]} primitive@>
5599 mp_primitive(mp, "}",right_brace,0);
5600 @:]]}{\.{\char`\}} primitive@>
5601 mp_primitive(mp, "{",left_brace,0);
5602 @:][}{\.{\char`\{} primitive@>
5603 mp_primitive(mp, ":",colon,0); mp->eqtb[frozen_colon]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
5604 @:: }{\.{:} primitive@>
5605 mp_primitive(mp, "::",double_colon,0);
5606 @::: }{\.{::} primitive@>
5607 mp_primitive(mp, "||:",bchar_label,0);
5608 @:::: }{\.{\char'174\char'174:} primitive@>
5609 mp_primitive(mp, ":=",assignment,0);
5610 @::=_}{\.{:=} primitive@>
5611 mp_primitive(mp, ",",comma,0);
5612 @:, }{\., primitive@>
5613 mp_primitive(mp, ";",semicolon,0); mp->eqtb[frozen_semicolon]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
5614 @:; }{\.; primitive@>
5615 mp_primitive(mp, "\\",relax,0);
5616 @:]]\\}{\.{\char`\\} primitive@>
5617 @#
5618 mp_primitive(mp, "addto",add_to_command,0);
5619 @:add_to_}{\&{addto} primitive@>
5620 mp_primitive(mp, "atleast",at_least,0);
5621 @:at_least_}{\&{atleast} primitive@>
5622 mp_primitive(mp, "begingroup",begin_group,0); mp->bg_loc=mp->cur_sym;
5623 @:begin_group_}{\&{begingroup} primitive@>
5624 mp_primitive(mp, "controls",controls,0);
5625 @:controls_}{\&{controls} primitive@>
5626 mp_primitive(mp, "curl",curl_command,0);
5627 @:curl_}{\&{curl} primitive@>
5628 mp_primitive(mp, "delimiters",delimiters,0);
5629 @:delimiters_}{\&{delimiters} primitive@>
5630 mp_primitive(mp, "endgroup",end_group,0);
5631  mp->eqtb[frozen_end_group]=mp->eqtb[mp->cur_sym]; mp->eg_loc=mp->cur_sym;
5632 @:endgroup_}{\&{endgroup} primitive@>
5633 mp_primitive(mp, "everyjob",every_job_command,0);
5634 @:every_job_}{\&{everyjob} primitive@>
5635 mp_primitive(mp, "exitif",exit_test,0);
5636 @:exit_if_}{\&{exitif} primitive@>
5637 mp_primitive(mp, "expandafter",expand_after,0);
5638 @:expand_after_}{\&{expandafter} primitive@>
5639 mp_primitive(mp, "interim",interim_command,0);
5640 @:interim_}{\&{interim} primitive@>
5641 mp_primitive(mp, "let",let_command,0);
5642 @:let_}{\&{let} primitive@>
5643 mp_primitive(mp, "newinternal",new_internal,0);
5644 @:new_internal_}{\&{newinternal} primitive@>
5645 mp_primitive(mp, "of",of_token,0);
5646 @:of_}{\&{of} primitive@>
5647 mp_primitive(mp, "randomseed",random_seed,0);
5648 @:random_seed_}{\&{randomseed} primitive@>
5649 mp_primitive(mp, "save",save_command,0);
5650 @:save_}{\&{save} primitive@>
5651 mp_primitive(mp, "scantokens",scan_tokens,0);
5652 @:scan_tokens_}{\&{scantokens} primitive@>
5653 mp_primitive(mp, "shipout",ship_out_command,0);
5654 @:ship_out_}{\&{shipout} primitive@>
5655 mp_primitive(mp, "skipto",skip_to,0);
5656 @:skip_to_}{\&{skipto} primitive@>
5657 mp_primitive(mp, "special",special_command,0);
5658 @:special}{\&{special} primitive@>
5659 mp_primitive(mp, "fontmapfile",special_command,1);
5660 @:fontmapfile}{\&{fontmapfile} primitive@>
5661 mp_primitive(mp, "fontmapline",special_command,2);
5662 @:fontmapline}{\&{fontmapline} primitive@>
5663 mp_primitive(mp, "step",step_token,0);
5664 @:step_}{\&{step} primitive@>
5665 mp_primitive(mp, "str",str_op,0);
5666 @:str_}{\&{str} primitive@>
5667 mp_primitive(mp, "tension",tension,0);
5668 @:tension_}{\&{tension} primitive@>
5669 mp_primitive(mp, "to",to_token,0);
5670 @:to_}{\&{to} primitive@>
5671 mp_primitive(mp, "until",until_token,0);
5672 @:until_}{\&{until} primitive@>
5673 mp_primitive(mp, "within",within_token,0);
5674 @:within_}{\&{within} primitive@>
5675 mp_primitive(mp, "write",write_command,0);
5676 @:write_}{\&{write} primitive@>
5677
5678 @ Each primitive has a corresponding inverse, so that it is possible to
5679 display the cryptic numeric contents of |eqtb| in symbolic form.
5680 Every call of |primitive| in this program is therefore accompanied by some
5681 straightforward code that forms part of the |print_cmd_mod| routine
5682 explained below.
5683
5684 @<Cases of |print_cmd_mod| for symbolic printing of primitives@>=
5685 case add_to_command:mp_print(mp, "addto"); break;
5686 case assignment:mp_print(mp, ":="); break;
5687 case at_least:mp_print(mp, "atleast"); break;
5688 case bchar_label:mp_print(mp, "||:"); break;
5689 case begin_group:mp_print(mp, "begingroup"); break;
5690 case colon:mp_print(mp, ":"); break;
5691 case comma:mp_print(mp, ","); break;
5692 case controls:mp_print(mp, "controls"); break;
5693 case curl_command:mp_print(mp, "curl"); break;
5694 case delimiters:mp_print(mp, "delimiters"); break;
5695 case double_colon:mp_print(mp, "::"); break;
5696 case end_group:mp_print(mp, "endgroup"); break;
5697 case every_job_command:mp_print(mp, "everyjob"); break;
5698 case exit_test:mp_print(mp, "exitif"); break;
5699 case expand_after:mp_print(mp, "expandafter"); break;
5700 case interim_command:mp_print(mp, "interim"); break;
5701 case left_brace:mp_print(mp, "{"); break;
5702 case left_bracket:mp_print(mp, "["); break;
5703 case let_command:mp_print(mp, "let"); break;
5704 case new_internal:mp_print(mp, "newinternal"); break;
5705 case of_token:mp_print(mp, "of"); break;
5706 case path_join:mp_print(mp, ".."); break;
5707 case random_seed:mp_print(mp, "randomseed"); break;
5708 case relax:mp_print_char(mp, '\\'); break;
5709 case right_brace:mp_print(mp, "}"); break;
5710 case right_bracket:mp_print(mp, "]"); break;
5711 case save_command:mp_print(mp, "save"); break;
5712 case scan_tokens:mp_print(mp, "scantokens"); break;
5713 case semicolon:mp_print(mp, ";"); break;
5714 case ship_out_command:mp_print(mp, "shipout"); break;
5715 case skip_to:mp_print(mp, "skipto"); break;
5716 case special_command: if ( m==2 ) mp_print(mp, "fontmapline"); else
5717                  if ( m==1 ) mp_print(mp, "fontmapfile"); else
5718                  mp_print(mp, "special"); break;
5719 case step_token:mp_print(mp, "step"); break;
5720 case str_op:mp_print(mp, "str"); break;
5721 case tension:mp_print(mp, "tension"); break;
5722 case to_token:mp_print(mp, "to"); break;
5723 case until_token:mp_print(mp, "until"); break;
5724 case within_token:mp_print(mp, "within"); break;
5725 case write_command:mp_print(mp, "write"); break;
5726
5727 @ We will deal with the other primitives later, at some point in the program
5728 where their |eq_type| and |equiv| values are more meaningful.  For example,
5729 the primitives for macro definitions will be loaded when we consider the
5730 routines that define macros.
5731 It is easy to find where each particular
5732 primitive was treated by looking in the index at the end; for example, the
5733 section where |"def"| entered |eqtb| is listed under `\&{def} primitive'.
5734
5735 @* \[14] Token lists.
5736 A \MP\ token is either symbolic or numeric or a string, or it denotes
5737 a macro parameter or capsule; so there are five corresponding ways to encode it
5738 @^token@>
5739 internally: (1)~A symbolic token whose hash code is~|p|
5740 is represented by the number |p|, in the |info| field of a single-word
5741 node in~|mem|. (2)~A numeric token whose |scaled| value is~|v| is
5742 represented in a two-word node of~|mem|; the |type| field is |known|,
5743 the |name_type| field is |token|, and the |value| field holds~|v|.
5744 The fact that this token appears in a two-word node rather than a
5745 one-word node is, of course, clear from the node address.
5746 (3)~A string token is also represented in a two-word node; the |type|
5747 field is |mp_string_type|, the |name_type| field is |token|, and the
5748 |value| field holds the corresponding |str_number|.  (4)~Capsules have
5749 |name_type=capsule|, and their |type| and |value| fields represent
5750 arbitrary values (in ways to be explained later).  (5)~Macro parameters
5751 are like symbolic tokens in that they appear in |info| fields of
5752 one-word nodes. The $k$th parameter is represented by |expr_base+k| if it
5753 is of type \&{expr}, or by |suffix_base+k| if it is of type \&{suffix}, or
5754 by |text_base+k| if it is of type \&{text}.  (Here |0<=k<param_size|.)
5755 Actual values of these parameters are kept in a separate stack, as we will
5756 see later.  The constants |expr_base|, |suffix_base|, and |text_base| are,
5757 of course, chosen so that there will be no confusion between symbolic
5758 tokens and parameters of various types.
5759
5760 Note that
5761 the `\\{type}' field of a node has nothing to do with ``type'' in a
5762 printer's sense. It's curious that the same word is used in such different ways.
5763
5764 @d type(A)   mp->mem[(A)].hh.b0 /* identifies what kind of value this is */
5765 @d name_type(A)   mp->mem[(A)].hh.b1 /* a clue to the name of this value */
5766 @d token_node_size 2 /* the number of words in a large token node */
5767 @d value_loc(A) ((A)+1) /* the word that contains the |value| field */
5768 @d value(A) mp->mem[value_loc((A))].cint /* the value stored in a large token node */
5769 @d expr_base (hash_end+1) /* code for the zeroth \&{expr} parameter */
5770 @d suffix_base (expr_base+mp->param_size) /* code for the zeroth \&{suffix} parameter */
5771 @d text_base (suffix_base+mp->param_size) /* code for the zeroth \&{text} parameter */
5772
5773 @<Check the ``constant''...@>=
5774 if ( text_base+mp->param_size>max_halfword ) mp->bad=18;
5775
5776 @ We have set aside a two word node beginning at |null| so that we can have
5777 |value(null)=0|.  We will make use of this coincidence later.
5778
5779 @<Initialize table entries...@>=
5780 link(null)=null; value(null)=0;
5781
5782 @ A numeric token is created by the following trivial routine.
5783
5784 @c 
5785 pointer mp_new_num_tok (MP mp,scaled v) {
5786   pointer p; /* the new node */
5787   p=mp_get_node(mp, token_node_size); value(p)=v;
5788   type(p)=mp_known; name_type(p)=mp_token; 
5789   return p;
5790 }
5791
5792 @ A token list is a singly linked list of nodes in |mem|, where
5793 each node contains a token and a link.  Here's a subroutine that gets rid
5794 of a token list when it is no longer needed.
5795
5796 @<Declarations@>=
5797 void mp_token_recycle (MP mp);
5798
5799
5800 @c void mp_flush_token_list (MP mp,pointer p) {
5801   pointer q; /* the node being recycled */
5802   while ( p!=null ) { 
5803     q=p; p=link(p);
5804     if ( q>=mp->hi_mem_min ) {
5805      free_avail(q);
5806     } else { 
5807       switch (type(q)) {
5808       case mp_vacuous: case mp_boolean_type: case mp_known:
5809         break;
5810       case mp_string_type:
5811         delete_str_ref(value(q));
5812         break;
5813       case unknown_types: case mp_pen_type: case mp_path_type: 
5814       case mp_picture_type: case mp_pair_type: case mp_color_type:
5815       case mp_cmykcolor_type: case mp_transform_type: case mp_dependent:
5816       case mp_proto_dependent: case mp_independent:
5817         mp->g_pointer=q; mp_token_recycle(mp);
5818         break;
5819       default: mp_confusion(mp, "token");
5820 @:this can't happen token}{\quad token@>
5821       }
5822       mp_free_node(mp, q,token_node_size);
5823     }
5824   }
5825 }
5826
5827 @ The procedure |show_token_list|, which prints a symbolic form of
5828 the token list that starts at a given node |p|, illustrates these
5829 conventions. The token list being displayed should not begin with a reference
5830 count. However, the procedure is intended to be fairly robust, so that if the
5831 memory links are awry or if |p| is not really a pointer to a token list,
5832 almost nothing catastrophic can happen.
5833
5834 An additional parameter |q| is also given; this parameter is either null
5835 or it points to a node in the token list where a certain magic computation
5836 takes place that will be explained later. (Basically, |q| is non-null when
5837 we are printing the two-line context information at the time of an error
5838 message; |q| marks the place corresponding to where the second line
5839 should begin.)
5840
5841 The generation will stop, and `\.{\char`\ ETC.}' will be printed, if the length
5842 of printing exceeds a given limit~|l|; the length of printing upon entry is
5843 assumed to be a given amount called |null_tally|. (Note that
5844 |show_token_list| sometimes uses itself recursively to print
5845 variable names within a capsule.)
5846 @^recursion@>
5847
5848 Unusual entries are printed in the form of all-caps tokens
5849 preceded by a space, e.g., `\.{\char`\ BAD}'.
5850
5851 @<Declarations@>=
5852 void mp_print_capsule (MP mp);
5853
5854 @ @<Declare the procedure called |show_token_list|@>=
5855 void mp_show_token_list (MP mp, integer p, integer q, integer l,
5856                          integer null_tally) ;
5857
5858 @ @c
5859 void mp_show_token_list (MP mp, integer p, integer q, integer l,
5860                          integer null_tally) {
5861   small_number class,c; /* the |char_class| of previous and new tokens */
5862   integer r,v; /* temporary registers */
5863   class=percent_class;
5864   mp->tally=null_tally;
5865   while ( (p!=null) && (mp->tally<l) ) { 
5866     if ( p==q ) 
5867       @<Do magic computation@>;
5868     @<Display token |p| and set |c| to its class;
5869       but |return| if there are problems@>;
5870     class=c; p=link(p);
5871   }
5872   if ( p!=null ) 
5873      mp_print(mp, " ETC.");
5874 @.ETC@>
5875   return;
5876 };
5877
5878 @ @<Display token |p| and set |c| to its class...@>=
5879 c=letter_class; /* the default */
5880 if ( (p<0)||(p>mp->mem_end) ) { 
5881   mp_print(mp, " CLOBBERED"); return;
5882 @.CLOBBERED@>
5883 }
5884 if ( p<mp->hi_mem_min ) { 
5885   @<Display two-word token@>;
5886 } else { 
5887   r=info(p);
5888   if ( r>=expr_base ) {
5889      @<Display a parameter token@>;
5890   } else {
5891     if ( r<1 ) {
5892       if ( r==0 ) { 
5893         @<Display a collective subscript@>
5894       } else {
5895         mp_print(mp, " IMPOSSIBLE");
5896 @.IMPOSSIBLE@>
5897       }
5898     } else { 
5899       r=text(r);
5900       if ( (r<0)||(r>mp->max_str_ptr) ) {
5901         mp_print(mp, " NONEXISTENT");
5902 @.NONEXISTENT@>
5903       } else {
5904        @<Print string |r| as a symbolic token
5905         and set |c| to its class@>;
5906       }
5907     }
5908   }
5909 }
5910
5911 @ @<Display two-word token@>=
5912 if ( name_type(p)==mp_token ) {
5913   if ( type(p)==mp_known ) {
5914     @<Display a numeric token@>;
5915   } else if ( type(p)!=mp_string_type ) {
5916     mp_print(mp, " BAD");
5917 @.BAD@>
5918   } else { 
5919     mp_print_char(mp, '"'); mp_print_str(mp, value(p)); mp_print_char(mp, '"');
5920     c=string_class;
5921   }
5922 } else if ((name_type(p)!=mp_capsule)||(type(p)<mp_vacuous)||(type(p)>mp_independent) ) {
5923   mp_print(mp, " BAD");
5924 } else { 
5925   mp->g_pointer=p; mp_print_capsule(mp); c=right_paren_class;
5926 }
5927
5928 @ @<Display a numeric token@>=
5929 if ( class==digit_class ) 
5930   mp_print_char(mp, ' ');
5931 v=value(p);
5932 if ( v<0 ){ 
5933   if ( class==left_bracket_class ) 
5934     mp_print_char(mp, ' ');
5935   mp_print_char(mp, '['); mp_print_scaled(mp, v); mp_print_char(mp, ']');
5936   c=right_bracket_class;
5937 } else { 
5938   mp_print_scaled(mp, v); c=digit_class;
5939 }
5940
5941
5942 @ Strictly speaking, a genuine token will never have |info(p)=0|.
5943 But we will see later (in the |print_variable_name| routine) that
5944 it is convenient to let |info(p)=0| stand for `\.{[]}'.
5945
5946 @<Display a collective subscript@>=
5947 {
5948 if ( class==left_bracket_class ) 
5949   mp_print_char(mp, ' ');
5950 mp_print(mp, "[]"); c=right_bracket_class;
5951 }
5952
5953 @ @<Display a parameter token@>=
5954 {
5955 if ( r<suffix_base ) { 
5956   mp_print(mp, "(EXPR"); r=r-(expr_base);
5957 @.EXPR@>
5958 } else if ( r<text_base ) { 
5959   mp_print(mp, "(SUFFIX"); r=r-(suffix_base);
5960 @.SUFFIX@>
5961 } else { 
5962   mp_print(mp, "(TEXT"); r=r-(text_base);
5963 @.TEXT@>
5964 }
5965 mp_print_int(mp, r); mp_print_char(mp, ')'); c=right_paren_class;
5966 }
5967
5968
5969 @ @<Print string |r| as a symbolic token...@>=
5970
5971 c=mp->char_class[mp->str_pool[mp->str_start[r]]];
5972 if ( c==class ) {
5973   switch (c) {
5974   case letter_class:mp_print_char(mp, '.'); break;
5975   case isolated_classes: break;
5976   default: mp_print_char(mp, ' '); break;
5977   }
5978 }
5979 mp_print_str(mp, r);
5980 }
5981
5982 @ The following procedures have been declared |forward| with no parameters,
5983 because the author dislikes \PASCAL's convention about |forward| procedures
5984 with parameters. It was necessary to do something, because |show_token_list|
5985 is recursive (although the recursion is limited to one level), and because
5986 |flush_token_list| is syntactically (but not semantically) recursive.
5987 @^recursion@>
5988
5989 @<Declare miscellaneous procedures that were declared |forward|@>=
5990 void mp_print_capsule (MP mp) { 
5991   mp_print_char(mp, '('); mp_print_exp(mp, mp->g_pointer,0); mp_print_char(mp, ')');
5992 };
5993 @#
5994 void mp_token_recycle (MP mp) { 
5995   mp_recycle_value(mp, mp->g_pointer);
5996 };
5997
5998 @ @<Glob...@>=
5999 pointer g_pointer; /* (global) parameter to the |forward| procedures */
6000
6001 @ Macro definitions are kept in \MP's memory in the form of token lists
6002 that have a few extra one-word nodes at the beginning.
6003
6004 The first node contains a reference count that is used to tell when the
6005 list is no longer needed. To emphasize the fact that a reference count is
6006 present, we shall refer to the |info| field of this special node as the
6007 |ref_count| field.
6008 @^reference counts@>
6009
6010 The next node or nodes after the reference count serve to describe the
6011 formal parameters. They either contain a code word that specifies all
6012 of the parameters, or they contain zero or more parameter tokens followed
6013 by the code `|general_macro|'.
6014
6015 @d ref_count info
6016   /* reference count preceding a macro definition or picture header */
6017 @d add_mac_ref(A) incr(ref_count((A))) /* make a new reference to a macro list */
6018 @d general_macro 0 /* preface to a macro defined with a parameter list */
6019 @d primary_macro 1 /* preface to a macro with a \&{primary} parameter */
6020 @d secondary_macro 2 /* preface to a macro with a \&{secondary} parameter */
6021 @d tertiary_macro 3 /* preface to a macro with a \&{tertiary} parameter */
6022 @d expr_macro 4 /* preface to a macro with an undelimited \&{expr} parameter */
6023 @d of_macro 5 /* preface to a macro with
6024   undelimited `\&{expr} |x| \&{of}~|y|' parameters */
6025 @d suffix_macro 6 /* preface to a macro with an undelimited \&{suffix} parameter */
6026 @d text_macro 7 /* preface to a macro with an undelimited \&{text} parameter */
6027
6028 @c 
6029 void mp_delete_mac_ref (MP mp,pointer p) {
6030   /* |p| points to the reference count of a macro list that is
6031     losing one reference */
6032   if ( ref_count(p)==null ) mp_flush_token_list(mp, p);
6033   else decr(ref_count(p));
6034 }
6035
6036 @ The following subroutine displays a macro, given a pointer to its
6037 reference count.
6038
6039 @c 
6040 @<Declare the procedure called |print_cmd_mod|@>;
6041 void mp_show_macro (MP mp, pointer p, integer q, integer l) {
6042   pointer r; /* temporary storage */
6043   p=link(p); /* bypass the reference count */
6044   while ( info(p)>text_macro ){ 
6045     r=link(p); link(p)=null;
6046     mp_show_token_list(mp, p,null,l,0); link(p)=r; p=r;
6047     if ( l>0 ) l=l-mp->tally; else return;
6048   } /* control printing of `\.{ETC.}' */
6049 @.ETC@>
6050   mp->tally=0;
6051   switch(info(p)) {
6052   case general_macro:mp_print(mp, "->"); break;
6053 @.->@>
6054   case primary_macro: case secondary_macro: case tertiary_macro:
6055     mp_print_char(mp, '<');
6056     mp_print_cmd_mod(mp, param_type,info(p)); 
6057     mp_print(mp, ">->");
6058     break;
6059   case expr_macro:mp_print(mp, "<expr>->"); break;
6060   case of_macro:mp_print(mp, "<expr>of<primary>->"); break;
6061   case suffix_macro:mp_print(mp, "<suffix>->"); break;
6062   case text_macro:mp_print(mp, "<text>->"); break;
6063   } /* there are no other cases */
6064   mp_show_token_list(mp, link(p),q,l-mp->tally,0);
6065 }
6066
6067 @* \[15] Data structures for variables.
6068 The variables of \MP\ programs can be simple, like `\.x', or they can
6069 combine the structural properties of arrays and records, like `\.{x20a.b}'.
6070 A \MP\ user assigns a type to a variable like \.{x20a.b} by saying, for
6071 example, `\.{boolean} \.{x20a.b}'. It's time for us to study how such
6072 things are represented inside of the computer.
6073
6074 Each variable value occupies two consecutive words, either in a two-word
6075 node called a value node, or as a two-word subfield of a larger node.  One
6076 of those two words is called the |value| field; it is an integer,
6077 containing either a |scaled| numeric value or the representation of some
6078 other type of quantity. (It might also be subdivided into halfwords, in
6079 which case it is referred to by other names instead of |value|.) The other
6080 word is broken into subfields called |type|, |name_type|, and |link|.  The
6081 |type| field is a quarterword that specifies the variable's type, and
6082 |name_type| is a quarterword from which \MP\ can reconstruct the
6083 variable's name (sometimes by using the |link| field as well).  Thus, only
6084 1.25 words are actually devoted to the value itself; the other
6085 three-quarters of a word are overhead, but they aren't wasted because they
6086 allow \MP\ to deal with sparse arrays and to provide meaningful diagnostics.
6087
6088 In this section we shall be concerned only with the structural aspects of
6089 variables, not their values. Later parts of the program will change the
6090 |type| and |value| fields, but we shall treat those fields as black boxes
6091 whose contents should not be touched.
6092
6093 However, if the |type| field is |mp_structured|, there is no |value| field,
6094 and the second word is broken into two pointer fields called |attr_head|
6095 and |subscr_head|. Those fields point to additional nodes that
6096 contain structural information, as we shall see.
6097
6098 @d subscr_head_loc(A)   (A)+1 /* where |value|, |subscr_head| and |attr_head| are */
6099 @d attr_head(A)   info(subscr_head_loc((A))) /* pointer to attribute info */
6100 @d subscr_head(A)   link(subscr_head_loc((A))) /* pointer to subscript info */
6101 @d value_node_size 2 /* the number of words in a value node */
6102
6103 @ An attribute node is three words long. Two of these words contain |type|
6104 and |value| fields as described above, and the third word contains
6105 additional information:  There is an |attr_loc| field, which contains the
6106 hash address of the token that names this attribute; and there's also a
6107 |parent| field, which points to the value node of |mp_structured| type at the
6108 next higher level (i.e., at the level to which this attribute is
6109 subsidiary).  The |name_type| in an attribute node is `|attr|'.  The
6110 |link| field points to the next attribute with the same parent; these are
6111 arranged in increasing order, so that |attr_loc(link(p))>attr_loc(p)|. The
6112 final attribute node links to the constant |end_attr|, whose |attr_loc|
6113 field is greater than any legal hash address. The |attr_head| in the
6114 parent points to a node whose |name_type| is |mp_structured_root|; this
6115 node represents the null attribute, i.e., the variable that is relevant
6116 when no attributes are attached to the parent. The |attr_head| node is either
6117 a value node, a subscript node, or an attribute node, depending on what
6118 the parent would be if it were not structured; but the subscript and
6119 attribute fields are ignored, so it effectively contains only the data of
6120 a value node. The |link| field in this special node points to an attribute
6121 node whose |attr_loc| field is zero; the latter node represents a collective
6122 subscript `\.{[]}' attached to the parent, and its |link| field points to
6123 the first non-special attribute node (or to |end_attr| if there are none).
6124
6125 A subscript node likewise occupies three words, with |type| and |value| fields
6126 plus extra information; its |name_type| is |subscr|. In this case the
6127 third word is called the |subscript| field, which is a |scaled| integer.
6128 The |link| field points to the subscript node with the next larger
6129 subscript, if any; otherwise the |link| points to the attribute node
6130 for collective subscripts at this level. We have seen that the latter node
6131 contains an upward pointer, so that the parent can be deduced.
6132
6133 The |name_type| in a parent-less value node is |root|, and the |link|
6134 is the hash address of the token that names this value.
6135
6136 In other words, variables have a hierarchical structure that includes
6137 enough threads running around so that the program is able to move easily
6138 between siblings, parents, and children. An example should be helpful:
6139 (The reader is advised to draw a picture while reading the following
6140 description, since that will help to firm up the ideas.)
6141 Suppose that `\.x' and `\.{x.a}' and `\.{x[]b}' and `\.{x5}'
6142 and `\.{x20b}' have been mentioned in a user's program, where
6143 \.{x[]b} has been declared to be of \&{boolean} type. Let |h(x)|, |h(a)|,
6144 and |h(b)| be the hash addresses of \.x, \.a, and~\.b. Then
6145 |eq_type(h(x))=name| and |equiv(h(x))=p|, where |p|~is a two-word value
6146 node with |name_type(p)=root| and |link(p)=h(x)|. We have |type(p)=mp_structured|,
6147 |attr_head(p)=q|, and |subscr_head(p)=r|, where |q| points to a value
6148 node and |r| to a subscript node. (Are you still following this? Use
6149 a pencil to draw a diagram.) The lone variable `\.x' is represented by
6150 |type(q)| and |value(q)|; furthermore
6151 |name_type(q)=mp_structured_root| and |link(q)=q1|, where |q1| points
6152 to an attribute node representing `\.{x[]}'. Thus |name_type(q1)=attr|,
6153 |attr_loc(q1)=collective_subscript=0|, |parent(q1)=p|,
6154 |type(q1)=mp_structured|, |attr_head(q1)=qq|, and |subscr_head(q1)=qq1|;
6155 |qq| is a value node with |type(qq)=mp_numeric_type| (assuming that \.{x5} is
6156 numeric, because |qq| represents `\.{x[]}' with no further attributes),
6157 |name_type(qq)=mp_structured_root|, and
6158 |link(qq)=qq1|. (Now pay attention to the next part.) Node |qq1| is
6159 an attribute node representing `\.{x[][]}', which has never yet
6160 occurred; its |type| field is |undefined|, and its |value| field is
6161 undefined. We have |name_type(qq1)=attr|, |attr_loc(qq1)=collective_subscript|,
6162 |parent(qq1)=q1|, and |link(qq1)=qq2|. Since |qq2| represents
6163 `\.{x[]b}', |type(qq2)=mp_unknown_boolean|; also |attr_loc(qq2)=h(b)|,
6164 |parent(qq2)=q1|, |name_type(qq2)=attr|, |link(qq2)=end_attr|.
6165 (Maybe colored lines will help untangle your picture.)
6166  Node |r| is a subscript node with |type| and |value|
6167 representing `\.{x5}'; |name_type(r)=subscr|, |subscript(r)=5.0|,
6168 and |link(r)=r1| is another subscript node. To complete the picture,
6169 see if you can guess what |link(r1)| is; give up? It's~|q1|.
6170 Furthermore |subscript(r1)=20.0|, |name_type(r1)=subscr|,
6171 |type(r1)=mp_structured|, |attr_head(r1)=qqq|, |subscr_head(r1)=qqq1|,
6172 and we finish things off with three more nodes
6173 |qqq|, |qqq1|, and |qqq2| hung onto~|r1|. (Perhaps you should start again
6174 with a larger sheet of paper.) The value of variable \.{x20b}
6175 appears in node~|qqq2|, as you can well imagine.
6176
6177 If the example in the previous paragraph doesn't make things crystal
6178 clear, a glance at some of the simpler subroutines below will reveal how
6179 things work out in practice.
6180
6181 The only really unusual thing about these conventions is the use of
6182 collective subscript attributes. The idea is to avoid repeating a lot of
6183 type information when many elements of an array are identical macros
6184 (for which distinct values need not be stored) or when they don't have
6185 all of the possible attributes. Branches of the structure below collective
6186 subscript attributes do not carry actual values except for macro identifiers;
6187 branches of the structure below subscript nodes do not carry significant
6188 information in their collective subscript attributes.
6189
6190 @d attr_loc_loc(A) ((A)+2) /* where the |attr_loc| and |parent| fields are */
6191 @d attr_loc(A) info(attr_loc_loc((A))) /* hash address of this attribute */
6192 @d parent(A) link(attr_loc_loc((A))) /* pointer to |mp_structured| variable */
6193 @d subscript_loc(A) ((A)+2) /* where the |subscript| field lives */
6194 @d subscript(A) mp->mem[subscript_loc((A))].sc /* subscript of this variable */
6195 @d attr_node_size 3 /* the number of words in an attribute node */
6196 @d subscr_node_size 3 /* the number of words in a subscript node */
6197 @d collective_subscript 0 /* code for the attribute `\.{[]}' */
6198
6199 @<Initialize table...@>=
6200 attr_loc(end_attr)=hash_end+1; parent(end_attr)=null;
6201
6202 @ Variables of type \&{pair} will have values that point to four-word
6203 nodes containing two numeric values. The first of these values has
6204 |name_type=mp_x_part_sector| and the second has |name_type=mp_y_part_sector|;
6205 the |link| in the first points back to the node whose |value| points
6206 to this four-word node.
6207
6208 Variables of type \&{transform} are similar, but in this case their
6209 |value| points to a 12-word node containing six values, identified by
6210 |x_part_sector|, |y_part_sector|, |mp_xx_part_sector|, |mp_xy_part_sector|,
6211 |mp_yx_part_sector|, and |mp_yy_part_sector|.
6212 Finally, variables of type \&{color} have three values in six words
6213 identified by |mp_red_part_sector|, |mp_green_part_sector|, and |mp_blue_part_sector|.
6214
6215 When an entire structured variable is saved, the |root| indication
6216 is temporarily replaced by |saved_root|.
6217
6218 Some variables have no name; they just are used for temporary storage
6219 while expressions are being evaluated. We call them {\sl capsules}.
6220
6221 @d x_part_loc(A) (A) /* where the \&{xpart} is found in a pair or transform node */
6222 @d y_part_loc(A) ((A)+2) /* where the \&{ypart} is found in a pair or transform node */
6223 @d xx_part_loc(A) ((A)+4) /* where the \&{xxpart} is found in a transform node */
6224 @d xy_part_loc(A) ((A)+6) /* where the \&{xypart} is found in a transform node */
6225 @d yx_part_loc(A) ((A)+8) /* where the \&{yxpart} is found in a transform node */
6226 @d yy_part_loc(A) ((A)+10) /* where the \&{yypart} is found in a transform node */
6227 @d red_part_loc(A) (A) /* where the \&{redpart} is found in a color node */
6228 @d green_part_loc(A) ((A)+2) /* where the \&{greenpart} is found in a color node */
6229 @d blue_part_loc(A) ((A)+4) /* where the \&{bluepart} is found in a color node */
6230 @d cyan_part_loc(A) (A) /* where the \&{cyanpart} is found in a color node */
6231 @d magenta_part_loc(A) ((A)+2) /* where the \&{magentapart} is found in a color node */
6232 @d yellow_part_loc(A) ((A)+4) /* where the \&{yellowpart} is found in a color node */
6233 @d black_part_loc(A) ((A)+6) /* where the \&{blackpart} is found in a color node */
6234 @d grey_part_loc(A) (A) /* where the \&{greypart} is found in a color node */
6235 @#
6236 @d pair_node_size 4 /* the number of words in a pair node */
6237 @d transform_node_size 12 /* the number of words in a transform node */
6238 @d color_node_size 6 /* the number of words in a color node */
6239 @d cmykcolor_node_size 8 /* the number of words in a color node */
6240
6241 @<Glob...@>=
6242 small_number big_node_size[mp_pair_type+1];
6243 small_number sector0[mp_pair_type+1];
6244 small_number sector_offset[mp_black_part_sector+1];
6245
6246 @ The |sector0| array gives for each big node type, |name_type| values
6247 for its first subfield; the |sector_offset| array gives for each
6248 |name_type| value, the offset from the first subfield in words;
6249 and the |big_node_size| array gives the size in words for each type of
6250 big node.
6251
6252 @<Set init...@>=
6253 mp->big_node_size[mp_transform_type]=transform_node_size;
6254 mp->big_node_size[mp_pair_type]=pair_node_size;
6255 mp->big_node_size[mp_color_type]=color_node_size;
6256 mp->big_node_size[mp_cmykcolor_type]=cmykcolor_node_size;
6257 mp->sector0[mp_transform_type]=mp_x_part_sector;
6258 mp->sector0[mp_pair_type]=mp_x_part_sector;
6259 mp->sector0[mp_color_type]=mp_red_part_sector;
6260 mp->sector0[mp_cmykcolor_type]=mp_cyan_part_sector;
6261 for (k=mp_x_part_sector;k<= mp_yy_part_sector;k++ ) {
6262   mp->sector_offset[k]=2*(k-mp_x_part_sector);
6263 }
6264 for (k=mp_red_part_sector;k<= mp_blue_part_sector ; k++) {
6265   mp->sector_offset[k]=2*(k-mp_red_part_sector);
6266 }
6267 for (k=mp_cyan_part_sector;k<= mp_black_part_sector;k++ ) {
6268   mp->sector_offset[k]=2*(k-mp_cyan_part_sector);
6269 }
6270
6271 @ If |type(p)=mp_pair_type| or |mp_transform_type| and if |value(p)=null|, the
6272 procedure call |init_big_node(p)| will allocate a pair or transform node
6273 for~|p|.  The individual parts of such nodes are initially of type
6274 |mp_independent|.
6275
6276 @c 
6277 void mp_init_big_node (MP mp,pointer p) {
6278   pointer q; /* the new node */
6279   small_number s; /* its size */
6280   s=mp->big_node_size[type(p)]; q=mp_get_node(mp, s);
6281   do {  
6282     s=s-2; 
6283     @<Make variable |q+s| newly independent@>;
6284     name_type(q+s)=halfp(s)+mp->sector0[type(p)]; 
6285     link(q+s)=null;
6286   } while (s!=0);
6287   link(q)=p; value(p)=q;
6288 }
6289
6290 @ The |id_transform| function creates a capsule for the
6291 identity transformation.
6292
6293 @c 
6294 pointer mp_id_transform (MP mp) {
6295   pointer p,q,r; /* list manipulation registers */
6296   p=mp_get_node(mp, value_node_size); type(p)=mp_transform_type;
6297   name_type(p)=mp_capsule; value(p)=null; mp_init_big_node(mp, p); q=value(p);
6298   r=q+transform_node_size;
6299   do {  
6300     r=r-2;
6301     type(r)=mp_known; value(r)=0;
6302   } while (r!=q);
6303   value(xx_part_loc(q))=unity; 
6304   value(yy_part_loc(q))=unity;
6305   return p;
6306 }
6307
6308 @ Tokens are of type |tag_token| when they first appear, but they point
6309 to |null| until they are first used as the root of a variable.
6310 The following subroutine establishes the root node on such grand occasions.
6311
6312 @c 
6313 void mp_new_root (MP mp,pointer x) {
6314   pointer p; /* the new node */
6315   p=mp_get_node(mp, value_node_size); type(p)=undefined; name_type(p)=mp_root;
6316   link(p)=x; equiv(x)=p;
6317 }
6318
6319 @ These conventions for variable representation are illustrated by the
6320 |print_variable_name| routine, which displays the full name of a
6321 variable given only a pointer to its two-word value packet.
6322
6323 @<Declarations@>=
6324 void mp_print_variable_name (MP mp, pointer p);
6325
6326 @ @c 
6327 void mp_print_variable_name (MP mp, pointer p) {
6328   pointer q; /* a token list that will name the variable's suffix */
6329   pointer r; /* temporary for token list creation */
6330   while ( name_type(p)>=mp_x_part_sector ) {
6331     @<Preface the output with a part specifier; |return| in the
6332       case of a capsule@>;
6333   }
6334   q=null;
6335   while ( name_type(p)>mp_saved_root ) {
6336     @<Ascend one level, pushing a token onto list |q|
6337      and replacing |p| by its parent@>;
6338   }
6339   r=mp_get_avail(mp); info(r)=link(p); link(r)=q;
6340   if ( name_type(p)==mp_saved_root ) mp_print(mp, "(SAVED)");
6341 @.SAVED@>
6342   mp_show_token_list(mp, r,null,el_gordo,mp->tally); 
6343   mp_flush_token_list(mp, r);
6344 }
6345
6346 @ @<Ascend one level, pushing a token onto list |q|...@>=
6347
6348   if ( name_type(p)==mp_subscr ) { 
6349     r=mp_new_num_tok(mp, subscript(p));
6350     do {  
6351       p=link(p);
6352     } while (name_type(p)!=mp_attr);
6353   } else if ( name_type(p)==mp_structured_root ) {
6354     p=link(p); goto FOUND;
6355   } else { 
6356     if ( name_type(p)!=mp_attr ) mp_confusion(mp, "var");
6357 @:this can't happen var}{\quad var@>
6358     r=mp_get_avail(mp); info(r)=attr_loc(p);
6359   }
6360   link(r)=q; q=r;
6361 FOUND:  
6362   p=parent(p);
6363 }
6364
6365 @ @<Preface the output with a part specifier...@>=
6366 { switch (name_type(p)) {
6367   case mp_x_part_sector: mp_print_char(mp, 'x'); break;
6368   case mp_y_part_sector: mp_print_char(mp, 'y'); break;
6369   case mp_xx_part_sector: mp_print(mp, "xx"); break;
6370   case mp_xy_part_sector: mp_print(mp, "xy"); break;
6371   case mp_yx_part_sector: mp_print(mp, "yx"); break;
6372   case mp_yy_part_sector: mp_print(mp, "yy"); break;
6373   case mp_red_part_sector: mp_print(mp, "red"); break;
6374   case mp_green_part_sector: mp_print(mp, "green"); break;
6375   case mp_blue_part_sector: mp_print(mp, "blue"); break;
6376   case mp_cyan_part_sector: mp_print(mp, "cyan"); break;
6377   case mp_magenta_part_sector: mp_print(mp, "magenta"); break;
6378   case mp_yellow_part_sector: mp_print(mp, "yellow"); break;
6379   case mp_black_part_sector: mp_print(mp, "black"); break;
6380   case mp_grey_part_sector: mp_print(mp, "grey"); break;
6381   case mp_capsule: 
6382     mp_print(mp, "%CAPSULE"); mp_print_int(mp, p-null); return;
6383     break;
6384 @.CAPSULE@>
6385   } /* there are no other cases */
6386   mp_print(mp, "part "); 
6387   p=link(p-mp->sector_offset[name_type(p)]);
6388 }
6389
6390 @ The |interesting| function returns |true| if a given variable is not
6391 in a capsule, or if the user wants to trace capsules.
6392
6393 @c 
6394 boolean mp_interesting (MP mp,pointer p) {
6395   small_number t; /* a |name_type| */
6396   if ( mp->internal[mp_tracing_capsules]>0 ) {
6397     return true;
6398   } else { 
6399     t=name_type(p);
6400     if ( t>=mp_x_part_sector ) if ( t!=mp_capsule )
6401       t=name_type(link(p-mp->sector_offset[t]));
6402     return (t!=mp_capsule);
6403   }
6404 }
6405
6406 @ Now here is a subroutine that converts an unstructured type into an
6407 equivalent structured type, by inserting a |mp_structured| node that is
6408 capable of growing. This operation is done only when |name_type(p)=root|,
6409 |subscr|, or |attr|.
6410
6411 The procedure returns a pointer to the new node that has taken node~|p|'s
6412 place in the structure. Node~|p| itself does not move, nor are its
6413 |value| or |type| fields changed in any way.
6414
6415 @c 
6416 pointer mp_new_structure (MP mp,pointer p) {
6417   pointer q,r=0; /* list manipulation registers */
6418   switch (name_type(p)) {
6419   case mp_root: 
6420     q=link(p); r=mp_get_node(mp, value_node_size); equiv(q)=r;
6421     break;
6422   case mp_subscr: 
6423     @<Link a new subscript node |r| in place of node |p|@>;
6424     break;
6425   case mp_attr: 
6426     @<Link a new attribute node |r| in place of node |p|@>;
6427     break;
6428   default: 
6429     mp_confusion(mp, "struct");
6430 @:this can't happen struct}{\quad struct@>
6431     break;
6432   }
6433   link(r)=link(p); type(r)=mp_structured; name_type(r)=name_type(p);
6434   attr_head(r)=p; name_type(p)=mp_structured_root;
6435   q=mp_get_node(mp, attr_node_size); link(p)=q; subscr_head(r)=q;
6436   parent(q)=r; type(q)=undefined; name_type(q)=mp_attr; link(q)=end_attr;
6437   attr_loc(q)=collective_subscript; 
6438   return r;
6439 };
6440
6441 @ @<Link a new subscript node |r| in place of node |p|@>=
6442
6443   q=p;
6444   do {  
6445     q=link(q);
6446   } while (name_type(q)!=mp_attr);
6447   q=parent(q); r=subscr_head_loc(q); /* |link(r)=subscr_head(q)| */
6448   do {  
6449     q=r; r=link(r);
6450   } while (r!=p);
6451   r=mp_get_node(mp, subscr_node_size);
6452   link(q)=r; subscript(r)=subscript(p);
6453 }
6454
6455 @ If the attribute is |collective_subscript|, there are two pointers to
6456 node~|p|, so we must change both of them.
6457
6458 @<Link a new attribute node |r| in place of node |p|@>=
6459
6460   q=parent(p); r=attr_head(q);
6461   do {  
6462     q=r; r=link(r);
6463   } while (r!=p);
6464   r=mp_get_node(mp, attr_node_size); link(q)=r;
6465   mp->mem[attr_loc_loc(r)]=mp->mem[attr_loc_loc(p)]; /* copy |attr_loc| and |parent| */
6466   if ( attr_loc(p)==collective_subscript ) { 
6467     q=subscr_head_loc(parent(p));
6468     while ( link(q)!=p ) q=link(q);
6469     link(q)=r;
6470   }
6471 }
6472
6473 @ The |find_variable| routine is given a pointer~|t| to a nonempty token
6474 list of suffixes; it returns a pointer to the corresponding two-word
6475 value. For example, if |t| points to token \.x followed by a numeric
6476 token containing the value~7, |find_variable| finds where the value of
6477 \.{x7} is stored in memory. This may seem a simple task, and it
6478 usually is, except when \.{x7} has never been referenced before.
6479 Indeed, \.x may never have even been subscripted before; complexities
6480 arise with respect to updating the collective subscript information.
6481
6482 If a macro type is detected anywhere along path~|t|, or if the first
6483 item on |t| isn't a |tag_token|, the value |null| is returned.
6484 Otherwise |p| will be a non-null pointer to a node such that
6485 |undefined<type(p)<mp_structured|.
6486
6487 @d abort_find { return null; }
6488
6489 @c 
6490 pointer mp_find_variable (MP mp,pointer t) {
6491   pointer p,q,r,s; /* nodes in the ``value'' line */
6492   pointer pp,qq,rr,ss; /* nodes in the ``collective'' line */
6493   integer n; /* subscript or attribute */
6494   memory_word save_word; /* temporary storage for a word of |mem| */
6495 @^inner loop@>
6496   p=info(t); t=link(t);
6497   if ( (eq_type(p) % outer_tag) != tag_token ) abort_find;
6498   if ( equiv(p)==null ) mp_new_root(mp, p);
6499   p=equiv(p); pp=p;
6500   while ( t!=null ) { 
6501     @<Make sure that both nodes |p| and |pp| are of |mp_structured| type@>;
6502     if ( t<mp->hi_mem_min ) {
6503       @<Descend one level for the subscript |value(t)|@>
6504     } else {
6505       @<Descend one level for the attribute |info(t)|@>;
6506     }
6507     t=link(t);
6508   }
6509   if ( type(pp)>=mp_structured ) {
6510     if ( type(pp)==mp_structured ) pp=attr_head(pp); else abort_find;
6511   }
6512   if ( type(p)==mp_structured ) p=attr_head(p);
6513   if ( type(p)==undefined ) { 
6514     if ( type(pp)==undefined ) { type(pp)=mp_numeric_type; value(pp)=null; };
6515     type(p)=type(pp); value(p)=null;
6516   };
6517   return p;
6518 }
6519
6520 @ Although |pp| and |p| begin together, they diverge when a subscript occurs;
6521 |pp|~stays in the collective line while |p|~goes through actual subscript
6522 values.
6523
6524 @<Make sure that both nodes |p| and |pp|...@>=
6525 if ( type(pp)!=mp_structured ) { 
6526   if ( type(pp)>mp_structured ) abort_find;
6527   ss=mp_new_structure(mp, pp);
6528   if ( p==pp ) p=ss;
6529   pp=ss;
6530 }; /* now |type(pp)=mp_structured| */
6531 if ( type(p)!=mp_structured ) /* it cannot be |>mp_structured| */
6532   p=mp_new_structure(mp, p) /* now |type(p)=mp_structured| */
6533
6534 @ We want this part of the program to be reasonably fast, in case there are
6535 @^inner loop@>
6536 lots of subscripts at the same level of the data structure. Therefore
6537 we store an ``infinite'' value in the word that appears at the end of the
6538 subscript list, even though that word isn't part of a subscript node.
6539
6540 @<Descend one level for the subscript |value(t)|@>=
6541
6542   n=value(t);
6543   pp=link(attr_head(pp)); /* now |attr_loc(pp)=collective_subscript| */
6544   q=link(attr_head(p)); save_word=mp->mem[subscript_loc(q)];
6545   subscript(q)=el_gordo; s=subscr_head_loc(p); /* |link(s)=subscr_head(p)| */
6546   do {  
6547     r=s; s=link(s);
6548   } while (n>subscript(s));
6549   if ( n==subscript(s) ) {
6550     p=s;
6551   } else { 
6552     p=mp_get_node(mp, subscr_node_size); link(r)=p; link(p)=s;
6553     subscript(p)=n; name_type(p)=mp_subscr; type(p)=undefined;
6554   }
6555   mp->mem[subscript_loc(q)]=save_word;
6556 }
6557
6558 @ @<Descend one level for the attribute |info(t)|@>=
6559
6560   n=info(t);
6561   ss=attr_head(pp);
6562   do {  
6563     rr=ss; ss=link(ss);
6564   } while (n>attr_loc(ss));
6565   if ( n<attr_loc(ss) ) { 
6566     qq=mp_get_node(mp, attr_node_size); link(rr)=qq; link(qq)=ss;
6567     attr_loc(qq)=n; name_type(qq)=mp_attr; type(qq)=undefined;
6568     parent(qq)=pp; ss=qq;
6569   }
6570   if ( p==pp ) { 
6571     p=ss; pp=ss;
6572   } else { 
6573     pp=ss; s=attr_head(p);
6574     do {  
6575       r=s; s=link(s);
6576     } while (n>attr_loc(s));
6577     if ( n==attr_loc(s) ) {
6578       p=s;
6579     } else { 
6580       q=mp_get_node(mp, attr_node_size); link(r)=q; link(q)=s;
6581       attr_loc(q)=n; name_type(q)=mp_attr; type(q)=undefined;
6582       parent(q)=p; p=q;
6583     }
6584   }
6585 }
6586
6587 @ Variables lose their former values when they appear in a type declaration,
6588 or when they are defined to be macros or \&{let} equal to something else.
6589 A subroutine will be defined later that recycles the storage associated
6590 with any particular |type| or |value|; our goal now is to study a higher
6591 level process called |flush_variable|, which selectively frees parts of a
6592 variable structure.
6593
6594 This routine has some complexity because of examples such as
6595 `\hbox{\tt numeric x[]a[]b}'
6596 which recycles all variables of the form \.{x[i]a[j]b} (and no others), while
6597 `\hbox{\tt vardef x[]a[]=...}'
6598 discards all variables of the form \.{x[i]a[j]} followed by an arbitrary
6599 suffix, except for the collective node \.{x[]a[]} itself. The obvious way
6600 to handle such examples is to use recursion; so that's what we~do.
6601 @^recursion@>
6602
6603 Parameter |p| points to the root information of the variable;
6604 parameter |t| points to a list of one-word nodes that represent
6605 suffixes, with |info=collective_subscript| for subscripts.
6606
6607 @<Declarations@>=
6608 @<Declare subroutines for printing expressions@>
6609 @<Declare basic dependency-list subroutines@>
6610 @<Declare the recycling subroutines@>
6611 void mp_flush_cur_exp (MP mp,scaled v) ;
6612 @<Declare the procedure called |flush_below_variable|@>
6613
6614 @ @c 
6615 void mp_flush_variable (MP mp,pointer p, pointer t, boolean discard_suffixes) {
6616   pointer q,r; /* list manipulation */
6617   halfword n; /* attribute to match */
6618   while ( t!=null ) { 
6619     if ( type(p)!=mp_structured ) return;
6620     n=info(t); t=link(t);
6621     if ( n==collective_subscript ) { 
6622       r=subscr_head_loc(p); q=link(r); /* |q=subscr_head(p)| */
6623       while ( name_type(q)==mp_subscr ){ 
6624         mp_flush_variable(mp, q,t,discard_suffixes);
6625         if ( t==null ) {
6626           if ( type(q)==mp_structured ) r=q;
6627           else  { link(r)=link(q); mp_free_node(mp, q,subscr_node_size);   }
6628         } else {
6629           r=q;
6630         }
6631         q=link(r);
6632       }
6633     }
6634     p=attr_head(p);
6635     do {  
6636       r=p; p=link(p);
6637     } while (attr_loc(p)<n);
6638     if ( attr_loc(p)!=n ) return;
6639   }
6640   if ( discard_suffixes ) {
6641     mp_flush_below_variable(mp, p);
6642   } else { 
6643     if ( type(p)==mp_structured ) p=attr_head(p);
6644     mp_recycle_value(mp, p);
6645   }
6646 }
6647
6648 @ The next procedure is simpler; it wipes out everything but |p| itself,
6649 which becomes undefined.
6650
6651 @<Declare the procedure called |flush_below_variable|@>=
6652 void mp_flush_below_variable (MP mp, pointer p);
6653
6654 @ @c
6655 void mp_flush_below_variable (MP mp,pointer p) {
6656    pointer q,r; /* list manipulation registers */
6657   if ( type(p)!=mp_structured ) {
6658     mp_recycle_value(mp, p); /* this sets |type(p)=undefined| */
6659   } else { 
6660     q=subscr_head(p);
6661     while ( name_type(q)==mp_subscr ) { 
6662       mp_flush_below_variable(mp, q); r=q; q=link(q);
6663       mp_free_node(mp, r,subscr_node_size);
6664     }
6665     r=attr_head(p); q=link(r); mp_recycle_value(mp, r);
6666     if ( name_type(p)<=mp_saved_root ) mp_free_node(mp, r,value_node_size);
6667     else mp_free_node(mp, r,subscr_node_size);
6668     /* we assume that |subscr_node_size=attr_node_size| */
6669     do {  
6670       mp_flush_below_variable(mp, q); r=q; q=link(q); mp_free_node(mp, r,attr_node_size);
6671     } while (q!=end_attr);
6672     type(p)=undefined;
6673   }
6674 }
6675
6676 @ Just before assigning a new value to a variable, we will recycle the
6677 old value and make the old value undefined. The |und_type| routine
6678 determines what type of undefined value should be given, based on
6679 the current type before recycling.
6680
6681 @c 
6682 small_number mp_und_type (MP mp,pointer p) { 
6683   switch (type(p)) {
6684   case undefined: case mp_vacuous:
6685     return undefined;
6686   case mp_boolean_type: case mp_unknown_boolean:
6687     return mp_unknown_boolean;
6688   case mp_string_type: case mp_unknown_string:
6689     return mp_unknown_string;
6690   case mp_pen_type: case mp_unknown_pen:
6691     return mp_unknown_pen;
6692   case mp_path_type: case mp_unknown_path:
6693     return mp_unknown_path;
6694   case mp_picture_type: case mp_unknown_picture:
6695     return mp_unknown_picture;
6696   case mp_transform_type: case mp_color_type: case mp_cmykcolor_type:
6697   case mp_pair_type: case mp_numeric_type: 
6698     return type(p);
6699   case mp_known: case mp_dependent: case mp_proto_dependent: case mp_independent:
6700     return mp_numeric_type;
6701   } /* there are no other cases */
6702   return 0;
6703 }
6704
6705 @ The |clear_symbol| routine is used when we want to redefine the equivalent
6706 of a symbolic token. It must remove any variable structure or macro
6707 definition that is currently attached to that symbol. If the |saving|
6708 parameter is true, a subsidiary structure is saved instead of destroyed.
6709
6710 @c 
6711 void mp_clear_symbol (MP mp,pointer p, boolean saving) {
6712   pointer q; /* |equiv(p)| */
6713   q=equiv(p);
6714   switch (eq_type(p) % outer_tag)  {
6715   case defined_macro:
6716   case secondary_primary_macro:
6717   case tertiary_secondary_macro:
6718   case expression_tertiary_macro: 
6719     if ( ! saving ) mp_delete_mac_ref(mp, q);
6720     break;
6721   case tag_token:
6722     if ( q!=null ) {
6723       if ( saving ) {
6724         name_type(q)=mp_saved_root;
6725       } else { 
6726         mp_flush_below_variable(mp, q); mp_free_node(mp,q,value_node_size); 
6727       }
6728     }
6729     break;
6730   default:
6731     break;
6732   }
6733   mp->eqtb[p]=mp->eqtb[frozen_undefined];
6734 };
6735
6736 @* \[16] Saving and restoring equivalents.
6737 The nested structure given by \&{begingroup} and \&{endgroup}
6738 allows |eqtb| entries to be saved and restored, so that temporary changes
6739 can be made without difficulty.  When the user requests a current value to
6740 be saved, \MP\ puts that value into its ``save stack.'' An appearance of
6741 \&{endgroup} ultimately causes the old values to be removed from the save
6742 stack and put back in their former places.
6743
6744 The save stack is a linked list containing three kinds of entries,
6745 distinguished by their |info| fields. If |p| points to a saved item,
6746 then
6747
6748 \smallskip\hang
6749 |info(p)=0| stands for a group boundary; each \&{begingroup} contributes
6750 such an item to the save stack and each \&{endgroup} cuts back the stack
6751 until the most recent such entry has been removed.
6752
6753 \smallskip\hang
6754 |info(p)=q|, where |1<=q<=hash_end|, means that |mem[p+1]| holds the former
6755 contents of |eqtb[q]|. Such save stack entries are generated by \&{save}
6756 commands or suitable \&{interim} commands.
6757
6758 \smallskip\hang
6759 |info(p)=hash_end+q|, where |q>0|, means that |value(p)| is a |scaled|
6760 integer to be restored to internal parameter number~|q|. Such entries
6761 are generated by \&{interim} commands.
6762
6763 \smallskip\noindent
6764 The global variable |save_ptr| points to the top item on the save stack.
6765
6766 @d save_node_size 2 /* number of words per non-boundary save-stack node */
6767 @d saved_equiv(A) mp->mem[(A)+1].hh /* where an |eqtb| entry gets saved */
6768 @d save_boundary_item(A) { (A)=mp_get_avail(mp); info((A))=0;
6769   link((A))=mp->save_ptr; mp->save_ptr=(A);
6770   }
6771
6772 @<Glob...@>=
6773 pointer save_ptr; /* the most recently saved item */
6774
6775 @ @<Set init...@>=mp->save_ptr=null;
6776
6777 @ The |save_variable| routine is given a hash address |q|; it salts this
6778 address in the save stack, together with its current equivalent,
6779 then makes token~|q| behave as though it were brand new.
6780
6781 Nothing is stacked when |save_ptr=null|, however; there's no way to remove
6782 things from the stack when the program is not inside a group, so there's
6783 no point in wasting the space.
6784
6785 @c void mp_save_variable (MP mp,pointer q) {
6786   pointer p; /* temporary register */
6787   if ( mp->save_ptr!=null ){ 
6788     p=mp_get_node(mp, save_node_size); info(p)=q; link(p)=mp->save_ptr;
6789     saved_equiv(p)=mp->eqtb[q]; mp->save_ptr=p;
6790   }
6791   mp_clear_symbol(mp, q,(mp->save_ptr!=null));
6792 }
6793
6794 @ Similarly, |save_internal| is given the location |q| of an internal
6795 quantity like |mp_tracing_pens|. It creates a save stack entry of the
6796 third kind.
6797
6798 @c void mp_save_internal (MP mp,halfword q) {
6799   pointer p; /* new item for the save stack */
6800   if ( mp->save_ptr!=null ){ 
6801      p=mp_get_node(mp, save_node_size); info(p)=hash_end+q;
6802     link(p)=mp->save_ptr; value(p)=mp->internal[q]; mp->save_ptr=p;
6803   }
6804 }
6805
6806 @ At the end of a group, the |unsave| routine restores all of the saved
6807 equivalents in reverse order. This routine will be called only when there
6808 is at least one boundary item on the save stack.
6809
6810 @c 
6811 void mp_unsave (MP mp) {
6812   pointer q; /* index to saved item */
6813   pointer p; /* temporary register */
6814   while ( info(mp->save_ptr)!=0 ) {
6815     q=info(mp->save_ptr);
6816     if ( q>hash_end ) {
6817       if ( mp->internal[mp_tracing_restores]>0 ) {
6818         mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "{restoring ");
6819         mp_print(mp, mp->int_name[q-(hash_end)]); mp_print_char(mp, '=');
6820         mp_print_scaled(mp, value(mp->save_ptr)); mp_print_char(mp, '}');
6821         mp_end_diagnostic(mp, false);
6822       }
6823       mp->internal[q-(hash_end)]=value(mp->save_ptr);
6824     } else { 
6825       if ( mp->internal[mp_tracing_restores]>0 ) {
6826         mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "{restoring ");
6827         mp_print_text(q); mp_print_char(mp, '}');
6828         mp_end_diagnostic(mp, false);
6829       }
6830       mp_clear_symbol(mp, q,false);
6831       mp->eqtb[q]=saved_equiv(mp->save_ptr);
6832       if ( eq_type(q) % outer_tag==tag_token ) {
6833         p=equiv(q);
6834         if ( p!=null ) name_type(p)=mp_root;
6835       }
6836     }
6837     p=link(mp->save_ptr); 
6838     mp_free_node(mp, mp->save_ptr,save_node_size); mp->save_ptr=p;
6839   }
6840   p=link(mp->save_ptr); free_avail(mp->save_ptr); mp->save_ptr=p;
6841 }
6842
6843 @* \[17] Data structures for paths.
6844 When a \MP\ user specifies a path, \MP\ will create a list of knots
6845 and control points for the associated cubic spline curves. If the
6846 knots are $z_0$, $z_1$, \dots, $z_n$, there are control points
6847 $z_k^+$ and $z_{k+1}^-$ such that the cubic splines between knots
6848 $z_k$ and $z_{k+1}$ are defined by B\'ezier's formula
6849 @:Bezier}{B\'ezier, Pierre Etienne@>
6850 $$\eqalign{z(t)&=B(z_k,z_k^+,z_{k+1}^-,z_{k+1};t)\cr
6851 &=(1-t)^3z_k+3(1-t)^2tz_k^++3(1-t)t^2z_{k+1}^-+t^3z_{k+1}\cr}$$
6852 for |0<=t<=1|.
6853
6854 There is a 8-word node for each knot $z_k$, containing one word of
6855 control information and six words for the |x| and |y| coordinates of
6856 $z_k^-$ and $z_k$ and~$z_k^+$. The control information appears in the
6857 |left_type| and |right_type| fields, which each occupy a quarter of
6858 the first word in the node; they specify properties of the curve as it
6859 enters and leaves the knot. There's also a halfword |link| field,
6860 which points to the following knot, and a final supplementary word (of
6861 which only a quarter is used).
6862
6863 If the path is a closed contour, knots 0 and |n| are identical;
6864 i.e., the |link| in knot |n-1| points to knot~0. But if the path
6865 is not closed, the |left_type| of knot~0 and the |right_type| of knot~|n|
6866 are equal to |endpoint|. In the latter case the |link| in knot~|n| points
6867 to knot~0, and the control points $z_0^-$ and $z_n^+$ are not used.
6868
6869 @d left_type(A)   mp->mem[(A)].hh.b0 /* characterizes the path entering this knot */
6870 @d right_type(A)   mp->mem[(A)].hh.b1 /* characterizes the path leaving this knot */
6871 @d x_coord(A)   mp->mem[(A)+1].sc /* the |x| coordinate of this knot */
6872 @d y_coord(A)   mp->mem[(A)+2].sc /* the |y| coordinate of this knot */
6873 @d left_x(A)   mp->mem[(A)+3].sc /* the |x| coordinate of previous control point */
6874 @d left_y(A)   mp->mem[(A)+4].sc /* the |y| coordinate of previous control point */
6875 @d right_x(A)   mp->mem[(A)+5].sc /* the |x| coordinate of next control point */
6876 @d right_y(A)   mp->mem[(A)+6].sc /* the |y| coordinate of next control point */
6877 @d x_loc(A)   ((A)+1) /* where the |x| coordinate is stored in a knot */
6878 @d y_loc(A)   ((A)+2) /* where the |y| coordinate is stored in a knot */
6879 @d knot_coord(A)   mp->mem[(A)].sc /* |x| or |y| coordinate given |x_loc| or |y_loc| */
6880 @d left_coord(A)   mp->mem[(A)+2].sc
6881   /* coordinate of previous control point given |x_loc| or |y_loc| */
6882 @d right_coord(A)   mp->mem[(A)+4].sc
6883   /* coordinate of next control point given |x_loc| or |y_loc| */
6884 @d knot_node_size 8 /* number of words in a knot node */
6885
6886 @<Types...@>=
6887 enum mp_knot_type {
6888  mp_endpoint=0, /* |left_type| at path beginning and |right_type| at path end */
6889  mp_explicit, /* |left_type| or |right_type| when control points are known */
6890  mp_given, /* |left_type| or |right_type| when a direction is given */
6891  mp_curl, /* |left_type| or |right_type| when a curl is desired */
6892  mp_open, /* |left_type| or |right_type| when \MP\ should choose the direction */
6893  mp_end_cycle
6894 } ;
6895
6896 @ Before the B\'ezier control points have been calculated, the memory
6897 space they will ultimately occupy is taken up by information that can be
6898 used to compute them. There are four cases:
6899
6900 \yskip
6901 \textindent{$\bullet$} If |right_type=mp_open|, the curve should leave
6902 the knot in the same direction it entered; \MP\ will figure out a
6903 suitable direction.
6904
6905 \yskip
6906 \textindent{$\bullet$} If |right_type=mp_curl|, the curve should leave the
6907 knot in a direction depending on the angle at which it enters the next
6908 knot and on the curl parameter stored in |right_curl|.
6909
6910 \yskip
6911 \textindent{$\bullet$} If |right_type=mp_given|, the curve should leave the
6912 knot in a nonzero direction stored as an |angle| in |right_given|.
6913
6914 \yskip
6915 \textindent{$\bullet$} If |right_type=mp_explicit|, the B\'ezier control
6916 point for leaving this knot has already been computed; it is in the
6917 |right_x| and |right_y| fields.
6918
6919 \yskip\noindent
6920 The rules for |left_type| are similar, but they refer to the curve entering
6921 the knot, and to \\{left} fields instead of \\{right} fields.
6922
6923 Non-|explicit| control points will be chosen based on ``tension'' parameters
6924 in the |left_tension| and |right_tension| fields. The
6925 `\&{atleast}' option is represented by negative tension values.
6926 @:at_least_}{\&{atleast} primitive@>
6927
6928 For example, the \MP\ path specification
6929 $$\.{z0..z1..tension atleast 1..\{curl 2\}z2..z3\{-1,-2\}..tension
6930   3 and 4..p},$$
6931 where \.p is the path `\.{z4..controls z45 and z54..z5}', will be represented
6932 by the six knots
6933 \def\lodash{\hbox to 1.1em{\thinspace\hrulefill\thinspace}}
6934 $$\vbox{\halign{#\hfil&&\qquad#\hfil\cr
6935 |left_type|&\\{left} info&|x_coord,y_coord|&|right_type|&\\{right} info\cr
6936 \noalign{\yskip}
6937 |endpoint|&\lodash$,\,$\lodash&$x_0,y_0$&|curl|&$1.0,1.0$\cr
6938 |open|&\lodash$,1.0$&$x_1,y_1$&|open|&\lodash$,-1.0$\cr
6939 |curl|&$2.0,-1.0$&$x_2,y_2$&|curl|&$2.0,1.0$\cr
6940 |given|&$d,1.0$&$x_3,y_3$&|given|&$d,3.0$\cr
6941 |open|&\lodash$,4.0$&$x_4,y_4$&|explicit|&$x_{45},y_{45}$\cr
6942 |explicit|&$x_{54},y_{54}$&$x_5,y_5$&|endpoint|&\lodash$,\,$\lodash\cr}}$$
6943 Here |d| is the |angle| obtained by calling |n_arg(-unity,-two)|.
6944 Of course, this example is more complicated than anything a normal user
6945 would ever write.
6946
6947 These types must satisfy certain restrictions because of the form of \MP's
6948 path syntax:
6949 (i)~|open| type never appears in the same node together with |endpoint|,
6950 |given|, or |curl|.
6951 (ii)~The |right_type| of a node is |explicit| if and only if the
6952 |left_type| of the following node is |explicit|.
6953 (iii)~|endpoint| types occur only at the ends, as mentioned above.
6954
6955 @d left_curl left_x /* curl information when entering this knot */
6956 @d left_given left_x /* given direction when entering this knot */
6957 @d left_tension left_y /* tension information when entering this knot */
6958 @d right_curl right_x /* curl information when leaving this knot */
6959 @d right_given right_x /* given direction when leaving this knot */
6960 @d right_tension right_y /* tension information when leaving this knot */
6961
6962 @ Knots can be user-supplied, or they can be created by program code,
6963 like the |split_cubic| function, or |copy_path|. The distinction is
6964 needed for the cleanup routine that runs after |split_cubic|, because
6965 it should only delete knots it has previously inserted, and never
6966 anything that was user-supplied. In order to be able to differentiate
6967 one knot from another, we will set |originator(p):=mp_metapost_user| when
6968 it appeared in the actual metapost program, and
6969 |originator(p):=mp_program_code| in all other cases.
6970
6971 @d originator(A)   mp->mem[(A)+7].hh.b0 /* the creator of this knot */
6972
6973 @<Types...@>=
6974 enum {
6975   mp_program_code=0, /* not created by a user */
6976   mp_metapost_user, /* created by a user */
6977 };
6978
6979 @ Here is a routine that prints a given knot list
6980 in symbolic form. It illustrates the conventions discussed above,
6981 and checks for anomalies that might arise while \MP\ is being debugged.
6982
6983 @<Declare subroutines for printing expressions@>=
6984 void mp_pr_path (MP mp,pointer h);
6985
6986 @ @c
6987 void mp_pr_path (MP mp,pointer h) {
6988   pointer p,q; /* for list traversal */
6989   p=h;
6990   do {  
6991     q=link(p);
6992     if ( (p==null)||(q==null) ) { 
6993       mp_print_nl(mp, "???"); return; /* this won't happen */
6994 @.???@>
6995     }
6996     @<Print information for adjacent knots |p| and |q|@>;
6997   DONE1:
6998     p=q;
6999     if ( (p!=h)||(left_type(h)!=mp_endpoint) ) {
7000       @<Print two dots, followed by |given| or |curl| if present@>;
7001     }
7002   } while (p!=h);
7003   if ( left_type(h)!=mp_endpoint ) 
7004     mp_print(mp, "cycle");
7005 }
7006
7007 @ @<Print information for adjacent knots...@>=
7008 mp_print_two(mp, x_coord(p),y_coord(p));
7009 switch (right_type(p)) {
7010 case mp_endpoint: 
7011   if ( left_type(p)==mp_open ) mp_print(mp, "{open?}"); /* can't happen */
7012 @.open?@>
7013   if ( (left_type(q)!=mp_endpoint)||(q!=h) ) q=null; /* force an error */
7014   goto DONE1;
7015   break;
7016 case mp_explicit: 
7017   @<Print control points between |p| and |q|, then |goto done1|@>;
7018   break;
7019 case mp_open: 
7020   @<Print information for a curve that begins |open|@>;
7021   break;
7022 case mp_curl:
7023 case mp_given: 
7024   @<Print information for a curve that begins |curl| or |given|@>;
7025   break;
7026 default:
7027   mp_print(mp, "???"); /* can't happen */
7028 @.???@>
7029   break;
7030 }
7031 if ( left_type(q)<=mp_explicit ) {
7032   mp_print(mp, "..control?"); /* can't happen */
7033 @.control?@>
7034 } else if ( (right_tension(p)!=unity)||(left_tension(q)!=unity) ) {
7035   @<Print tension between |p| and |q|@>;
7036 }
7037
7038 @ Since |n_sin_cos| produces |fraction| results, which we will print as if they
7039 were |scaled|, the magnitude of a |given| direction vector will be~4096.
7040
7041 @<Print two dots...@>=
7042
7043   mp_print_nl(mp, " ..");
7044   if ( left_type(p)==mp_given ) { 
7045     mp_n_sin_cos(mp, left_given(p)); mp_print_char(mp, '{');
7046     mp_print_scaled(mp, mp->n_cos); mp_print_char(mp, ',');
7047     mp_print_scaled(mp, mp->n_sin); mp_print_char(mp, '}');
7048   } else if ( left_type(p)==mp_curl ){ 
7049     mp_print(mp, "{curl "); 
7050     mp_print_scaled(mp, left_curl(p)); mp_print_char(mp, '}');
7051   }
7052 }
7053
7054 @ @<Print tension between |p| and |q|@>=
7055
7056   mp_print(mp, "..tension ");
7057   if ( right_tension(p)<0 ) mp_print(mp, "atleast");
7058   mp_print_scaled(mp, abs(right_tension(p)));
7059   if ( right_tension(p)!=left_tension(q) ){ 
7060     mp_print(mp, " and ");
7061     if ( left_tension(q)<0 ) mp_print(mp, "atleast");
7062     mp_print_scaled(mp, abs(left_tension(q)));
7063   }
7064 }
7065
7066 @ @<Print control points between |p| and |q|, then |goto done1|@>=
7067
7068   mp_print(mp, "..controls "); 
7069   mp_print_two(mp, right_x(p),right_y(p)); 
7070   mp_print(mp, " and ");
7071   if ( left_type(q)!=mp_explicit ) { 
7072     mp_print(mp, "??"); /* can't happen */
7073 @.??@>
7074   } else {
7075     mp_print_two(mp, left_x(q),left_y(q));
7076   }
7077   goto DONE1;
7078 }
7079
7080 @ @<Print information for a curve that begins |open|@>=
7081 if ( (left_type(p)!=mp_explicit)&&(left_type(p)!=mp_open) ) {
7082   mp_print(mp, "{open?}"); /* can't happen */
7083 @.open?@>
7084 }
7085
7086 @ A curl of 1 is shown explicitly, so that the user sees clearly that
7087 \MP's default curl is present.
7088
7089 The code here uses the fact that |left_curl==left_given| and
7090 |right_curl==right_given|.
7091
7092 @<Print information for a curve that begins |curl|...@>=
7093
7094   if ( left_type(p)==mp_open )  
7095     mp_print(mp, "??"); /* can't happen */
7096 @.??@>
7097   if ( right_type(p)==mp_curl ) { 
7098     mp_print(mp, "{curl "); mp_print_scaled(mp, right_curl(p));
7099   } else { 
7100     mp_n_sin_cos(mp, right_given(p)); mp_print_char(mp, '{');
7101     mp_print_scaled(mp, mp->n_cos); mp_print_char(mp, ','); 
7102     mp_print_scaled(mp, mp->n_sin);
7103   }
7104   mp_print_char(mp, '}');
7105 }
7106
7107 @ It is convenient to have another version of |pr_path| that prints the path
7108 as a diagnostic message.
7109
7110 @<Declare subroutines for printing expressions@>=
7111 void mp_print_path (MP mp,pointer h, char *s, boolean nuline) { 
7112   mp_print_diagnostic(mp, "Path", s, nuline); mp_print_ln(mp);
7113 @.Path at line...@>
7114   mp_pr_path(mp, h);
7115   mp_end_diagnostic(mp, true);
7116 }
7117
7118 @ If we want to duplicate a knot node, we can say |copy_knot|:
7119
7120 @c 
7121 pointer mp_copy_knot (MP mp,pointer p) {
7122   pointer q; /* the copy */
7123   int k; /* runs through the words of a knot node */
7124   q=mp_get_node(mp, knot_node_size);
7125   for (k=0;k<knot_node_size;k++) {
7126     mp->mem[q+k]=mp->mem[p+k];
7127   }
7128   originator(q)=originator(p);
7129   return q;
7130 }
7131
7132 @ The |copy_path| routine makes a clone of a given path.
7133
7134 @c 
7135 pointer mp_copy_path (MP mp, pointer p) {
7136   pointer q,pp,qq; /* for list manipulation */
7137   q=mp_copy_knot(mp, p);
7138   qq=q; pp=link(p);
7139   while ( pp!=p ) { 
7140     link(qq)=mp_copy_knot(mp, pp);
7141     qq=link(qq);
7142     pp=link(pp);
7143   }
7144   link(qq)=q;
7145   return q;
7146 }
7147
7148
7149 @ Just before |ship_out|, knot lists are exported for printing.
7150
7151 The |gr_XXXX| macros are defined in |mppsout.h|.
7152
7153 @c 
7154 struct mp_knot *mp_export_knot (MP mp,pointer p) {
7155   struct mp_knot *q; /* the copy */
7156   if (p==null)
7157      return NULL;
7158   q = mp_xmalloc(mp, 1, sizeof (struct mp_knot));
7159   memset(q,0,sizeof (struct mp_knot));
7160   gr_left_type(q)  = left_type(p);
7161   gr_right_type(q) = right_type(p);
7162   gr_x_coord(q)    = x_coord(p);
7163   gr_y_coord(q)    = y_coord(p);
7164   gr_left_x(q)     = left_x(p);
7165   gr_left_y(q)     = left_y(p);
7166   gr_right_x(q)    = right_x(p);
7167   gr_right_y(q)    = right_y(p);
7168   gr_originator(q) = originator(p);
7169   return q;
7170 }
7171
7172 @ The |export_knot_list| routine therefore also makes a clone 
7173 of a given path.
7174
7175 @c 
7176 struct mp_knot *mp_export_knot_list (MP mp, pointer p) {
7177   struct mp_knot *q, *qq; /* for list manipulation */
7178   pointer pp; /* for list manipulation */
7179   if (p==null)
7180      return NULL;
7181   q=mp_export_knot(mp, p);
7182   qq=q; pp=link(p);
7183   while ( pp!=p ) { 
7184     gr_next_knot(qq)=mp_export_knot(mp, pp);
7185     qq=gr_next_knot(qq);
7186     pp=link(pp);
7187   }
7188   gr_next_knot(qq)=q;
7189   return q;
7190 }
7191
7192
7193 @ Similarly, there's a way to copy the {\sl reverse\/} of a path. This procedure
7194 returns a pointer to the first node of the copy, if the path is a cycle,
7195 but to the final node of a non-cyclic copy. The global
7196 variable |path_tail| will point to the final node of the original path;
7197 this trick makes it easier to implement `\&{doublepath}'.
7198
7199 All node types are assumed to be |endpoint| or |explicit| only.
7200
7201 @c 
7202 pointer mp_htap_ypoc (MP mp,pointer p) {
7203   pointer q,pp,qq,rr; /* for list manipulation */
7204   q=mp_get_node(mp, knot_node_size); /* this will correspond to |p| */
7205   qq=q; pp=p;
7206   while (1) { 
7207     right_type(qq)=left_type(pp); left_type(qq)=right_type(pp);
7208     x_coord(qq)=x_coord(pp); y_coord(qq)=y_coord(pp);
7209     right_x(qq)=left_x(pp); right_y(qq)=left_y(pp);
7210     left_x(qq)=right_x(pp); left_y(qq)=right_y(pp);
7211     originator(qq)=originator(pp);
7212     if ( link(pp)==p ) { 
7213       link(q)=qq; mp->path_tail=pp; return q;
7214     }
7215     rr=mp_get_node(mp, knot_node_size); link(rr)=qq; qq=rr; pp=link(pp);
7216   }
7217 }
7218
7219 @ @<Glob...@>=
7220 pointer path_tail; /* the node that links to the beginning of a path */
7221
7222 @ When a cyclic list of knot nodes is no longer needed, it can be recycled by
7223 calling the following subroutine.
7224
7225 @<Declare the recycling subroutines@>=
7226 void mp_toss_knot_list (MP mp,pointer p) ;
7227
7228 @ @c
7229 void mp_toss_knot_list (MP mp,pointer p) {
7230   pointer q; /* the node being freed */
7231   pointer r; /* the next node */
7232   q=p;
7233   do {  
7234     r=link(q); 
7235     mp_free_node(mp, q,knot_node_size); q=r;
7236   } while (q!=p);
7237 }
7238
7239 @* \[18] Choosing control points.
7240 Now we must actually delve into one of \MP's more difficult routines,
7241 the |make_choices| procedure that chooses angles and control points for
7242 the splines of a curve when the user has not specified them explicitly.
7243 The parameter to |make_choices| points to a list of knots and
7244 path information, as described above.
7245
7246 A path decomposes into independent segments at ``breakpoint'' knots,
7247 which are knots whose left and right angles are both prespecified in
7248 some way (i.e., their |left_type| and |right_type| aren't both open).
7249
7250 @c 
7251 @<Declare the procedure called |solve_choices|@>;
7252 void mp_make_choices (MP mp,pointer knots) {
7253   pointer h; /* the first breakpoint */
7254   pointer p,q; /* consecutive breakpoints being processed */
7255   @<Other local variables for |make_choices|@>;
7256   check_arith; /* make sure that |arith_error=false| */
7257   if ( mp->internal[mp_tracing_choices]>0 )
7258     mp_print_path(mp, knots,", before choices",true);
7259   @<If consecutive knots are equal, join them explicitly@>;
7260   @<Find the first breakpoint, |h|, on the path;
7261     insert an artificial breakpoint if the path is an unbroken cycle@>;
7262   p=h;
7263   do {  
7264     @<Fill in the control points between |p| and the next breakpoint,
7265       then advance |p| to that breakpoint@>;
7266   } while (p!=h);
7267   if ( mp->internal[mp_tracing_choices]>0 )
7268     mp_print_path(mp, knots,", after choices",true);
7269   if ( mp->arith_error ) {
7270     @<Report an unexpected problem during the choice-making@>;
7271   }
7272 }
7273
7274 @ @<Report an unexpected problem during the choice...@>=
7275
7276   print_err("Some number got too big");
7277 @.Some number got too big@>
7278   help2("The path that I just computed is out of range.")
7279        ("So it will probably look funny. Proceed, for a laugh.");
7280   mp_put_get_error(mp); mp->arith_error=false;
7281 }
7282
7283 @ Two knots in a row with the same coordinates will always be joined
7284 by an explicit ``curve'' whose control points are identical with the
7285 knots.
7286
7287 @<If consecutive knots are equal, join them explicitly@>=
7288 p=knots;
7289 do {  
7290   q=link(p);
7291   if ( x_coord(p)==x_coord(q) && y_coord(p)==y_coord(q) && right_type(p)>mp_explicit ) { 
7292     right_type(p)=mp_explicit;
7293     if ( left_type(p)==mp_open ) { 
7294       left_type(p)=mp_curl; left_curl(p)=unity;
7295     }
7296     left_type(q)=mp_explicit;
7297     if ( right_type(q)==mp_open ) { 
7298       right_type(q)=mp_curl; right_curl(q)=unity;
7299     }
7300     right_x(p)=x_coord(p); left_x(q)=x_coord(p);
7301     right_y(p)=y_coord(p); left_y(q)=y_coord(p);
7302   }
7303   p=q;
7304 } while (p!=knots)
7305
7306 @ If there are no breakpoints, it is necessary to compute the direction
7307 angles around an entire cycle. In this case the |left_type| of the first
7308 node is temporarily changed to |end_cycle|.
7309
7310 @<Find the first breakpoint, |h|, on the path...@>=
7311 h=knots;
7312 while (1) { 
7313   if ( left_type(h)!=mp_open ) break;
7314   if ( right_type(h)!=mp_open ) break;
7315   h=link(h);
7316   if ( h==knots ) { 
7317     left_type(h)=mp_end_cycle; break;
7318   }
7319 }
7320
7321 @ If |right_type(p)<given| and |q=link(p)|, we must have
7322 |right_type(p)=left_type(q)=mp_explicit| or |endpoint|.
7323
7324 @<Fill in the control points between |p| and the next breakpoint...@>=
7325 q=link(p);
7326 if ( right_type(p)>=mp_given ) { 
7327   while ( (left_type(q)==mp_open)&&(right_type(q)==mp_open) ) q=link(q);
7328   @<Fill in the control information between
7329     consecutive breakpoints |p| and |q|@>;
7330 } else if ( right_type(p)==mp_endpoint ) {
7331   @<Give reasonable values for the unused control points between |p| and~|q|@>;
7332 }
7333 p=q
7334
7335 @ This step makes it possible to transform an explicitly computed path without
7336 checking the |left_type| and |right_type| fields.
7337
7338 @<Give reasonable values for the unused control points between |p| and~|q|@>=
7339
7340   right_x(p)=x_coord(p); right_y(p)=y_coord(p);
7341   left_x(q)=x_coord(q); left_y(q)=y_coord(q);
7342 }
7343
7344 @ Before we can go further into the way choices are made, we need to
7345 consider the underlying theory. The basic ideas implemented in |make_choices|
7346 are due to John Hobby, who introduced the notion of ``mock curvature''
7347 @^Hobby, John Douglas@>
7348 at a knot. Angles are chosen so that they preserve mock curvature when
7349 a knot is passed, and this has been found to produce excellent results.
7350
7351 It is convenient to introduce some notations that simplify the necessary
7352 formulas. Let $d_{k,k+1}=\vert z\k-z_k\vert$ be the (nonzero) distance
7353 between knots |k| and |k+1|; and let
7354 $${z\k-z_k\over z_k-z_{k-1}}={d_{k,k+1}\over d_{k-1,k}}e^{i\psi_k}$$
7355 so that a polygonal line from $z_{k-1}$ to $z_k$ to $z\k$ turns left
7356 through an angle of~$\psi_k$. We assume that $\vert\psi_k\vert\L180^\circ$.
7357 The control points for the spline from $z_k$ to $z\k$ will be denoted by
7358 $$\eqalign{z_k^+&=z_k+
7359   \textstyle{1\over3}\rho_k e^{i\theta_k}(z\k-z_k),\cr
7360  z\k^-&=z\k-
7361   \textstyle{1\over3}\sigma\k e^{-i\phi\k}(z\k-z_k),\cr}$$
7362 where $\rho_k$ and $\sigma\k$ are nonnegative ``velocity ratios'' at the
7363 beginning and end of the curve, while $\theta_k$ and $\phi\k$ are the
7364 corresponding ``offset angles.'' These angles satisfy the condition
7365 $$\theta_k+\phi_k+\psi_k=0,\eqno(*)$$
7366 whenever the curve leaves an intermediate knot~|k| in the direction that
7367 it enters.
7368
7369 @ Let $\alpha_k$ and $\beta\k$ be the reciprocals of the ``tension'' of
7370 the curve at its beginning and ending points. This means that
7371 $\rho_k=\alpha_k f(\theta_k,\phi\k)$ and $\sigma\k=\beta\k f(\phi\k,\theta_k)$,
7372 where $f(\theta,\phi)$ is \MP's standard velocity function defined in
7373 the |velocity| subroutine. The cubic spline $B(z_k^{\phantom+},z_k^+,
7374 z\k^-,z\k^{\phantom+};t)$
7375 has curvature
7376 @^curvature@>
7377 $${2\sigma\k\sin(\theta_k+\phi\k)-6\sin\theta_k\over\rho_k^2d_{k,k+1}}
7378 \qquad{\rm and}\qquad
7379 {2\rho_k\sin(\theta_k+\phi\k)-6\sin\phi\k\over\sigma\k^2d_{k,k+1}}$$
7380 at |t=0| and |t=1|, respectively. The mock curvature is the linear
7381 @^mock curvature@>
7382 approximation to this true curvature that arises in the limit for
7383 small $\theta_k$ and~$\phi\k$, if second-order terms are discarded.
7384 The standard velocity function satisfies
7385 $$f(\theta,\phi)=1+O(\theta^2+\theta\phi+\phi^2);$$
7386 hence the mock curvatures are respectively
7387 $${2\beta\k(\theta_k+\phi\k)-6\theta_k\over\alpha_k^2d_{k,k+1}}
7388 \qquad{\rm and}\qquad
7389 {2\alpha_k(\theta_k+\phi\k)-6\phi\k\over\beta\k^2d_{k,k+1}}.\eqno(**)$$
7390
7391 @ The turning angles $\psi_k$ are given, and equation $(*)$ above
7392 determines $\phi_k$ when $\theta_k$ is known, so the task of
7393 angle selection is essentially to choose appropriate values for each
7394 $\theta_k$. When equation~$(*)$ is used to eliminate $\phi$~variables
7395 from $(**)$, we obtain a system of linear equations of the form
7396 $$A_k\theta_{k-1}+(B_k+C_k)\theta_k+D_k\theta\k=-B_k\psi_k-D_k\psi\k,$$
7397 where
7398 $$A_k={\alpha_{k-1}\over\beta_k^2d_{k-1,k}},
7399 \qquad B_k={3-\alpha_{k-1}\over\beta_k^2d_{k-1,k}},
7400 \qquad C_k={3-\beta\k\over\alpha_k^2d_{k,k+1}},
7401 \qquad D_k={\beta\k\over\alpha_k^2d_{k,k+1}}.$$
7402 The tensions are always $3\over4$ or more, hence each $\alpha$ and~$\beta$
7403 will be at most $4\over3$. It follows that $B_k\G{5\over4}A_k$ and
7404 $C_k\G{5\over4}D_k$; hence the equations are diagonally dominant;
7405 hence they have a unique solution. Moreover, in most cases the tensions
7406 are equal to~1, so that $B_k=2A_k$ and $C_k=2D_k$. This makes the
7407 solution numerically stable, and there is an exponential damping
7408 effect: The data at knot $k\pm j$ affects the angle at knot~$k$ by
7409 a factor of~$O(2^{-j})$.
7410
7411 @ However, we still must consider the angles at the starting and ending
7412 knots of a non-cyclic path. These angles might be given explicitly, or
7413 they might be specified implicitly in terms of an amount of ``curl.''
7414
7415 Let's assume that angles need to be determined for a non-cyclic path
7416 starting at $z_0$ and ending at~$z_n$. Then equations of the form
7417 $$A_k\theta_{k-1}+(B_k+C_k)\theta_k+D_k\theta_{k+1}=R_k$$
7418 have been given for $0<k<n$, and it will be convenient to introduce
7419 equations of the same form for $k=0$ and $k=n$, where
7420 $$A_0=B_0=C_n=D_n=0.$$
7421 If $\theta_0$ is supposed to have a given value $E_0$, we simply
7422 define $C_0=0$, $D_0=0$, and $R_0=E_0$. Otherwise a curl
7423 parameter, $\gamma_0$, has been specified at~$z_0$; this means
7424 that the mock curvature at $z_0$ should be $\gamma_0$ times the
7425 mock curvature at $z_1$; i.e.,
7426 $${2\beta_1(\theta_0+\phi_1)-6\theta_0\over\alpha_0^2d_{01}}
7427 =\gamma_0{2\alpha_0(\theta_0+\phi_1)-6\phi_1\over\beta_1^2d_{01}}.$$
7428 This equation simplifies to
7429 $$(\alpha_0\chi_0+3-\beta_1)\theta_0+
7430  \bigl((3-\alpha_0)\chi_0+\beta_1\bigr)\theta_1=
7431  -\bigl((3-\alpha_0)\chi_0+\beta_1\bigr)\psi_1,$$
7432 where $\chi_0=\alpha_0^2\gamma_0/\beta_1^2$; so we can set $C_0=
7433 \chi_0\alpha_0+3-\beta_1$, $D_0=(3-\alpha_0)\chi_0+\beta_1$, $R_0=-D_0\psi_1$.
7434 It can be shown that $C_0>0$ and $C_0B_1-A_1D_0>0$ when $\gamma_0\G0$,
7435 hence the linear equations remain nonsingular.
7436
7437 Similar considerations apply at the right end, when the final angle $\phi_n$
7438 may or may not need to be determined. It is convenient to let $\psi_n=0$,
7439 hence $\theta_n=-\phi_n$. We either have an explicit equation $\theta_n=E_n$,
7440 or we have
7441 $$\bigl((3-\beta_n)\chi_n+\alpha_{n-1}\bigr)\theta_{n-1}+
7442 (\beta_n\chi_n+3-\alpha_{n-1})\theta_n=0,\qquad
7443   \chi_n={\beta_n^2\gamma_n\over\alpha_{n-1}^2}.$$
7444
7445 When |make_choices| chooses angles, it must compute the coefficients of
7446 these linear equations, then solve the equations. To compute the coefficients,
7447 it is necessary to compute arctangents of the given turning angles~$\psi_k$.
7448 When the equations are solved, the chosen directions $\theta_k$ are put
7449 back into the form of control points by essentially computing sines and
7450 cosines.
7451
7452 @ OK, we are ready to make the hard choices of |make_choices|.
7453 Most of the work is relegated to an auxiliary procedure
7454 called |solve_choices|, which has been introduced to keep
7455 |make_choices| from being extremely long.
7456
7457 @<Fill in the control information between...@>=
7458 @<Calculate the turning angles $\psi_k$ and the distances $d_{k,k+1}$;
7459   set $n$ to the length of the path@>;
7460 @<Remove |open| types at the breakpoints@>;
7461 mp_solve_choices(mp, p,q,n)
7462
7463 @ It's convenient to precompute quantities that will be needed several
7464 times later. The values of |delta_x[k]| and |delta_y[k]| will be the
7465 coordinates of $z\k-z_k$, and the magnitude of this vector will be
7466 |delta[k]=@t$d_{k,k+1}$@>|. The path angle $\psi_k$ between $z_k-z_{k-1}$
7467 and $z\k-z_k$ will be stored in |psi[k]|.
7468
7469 @<Glob...@>=
7470 int path_size; /* maximum number of knots between breakpoints of a path */
7471 scaled *delta_x;
7472 scaled *delta_y;
7473 scaled *delta; /* knot differences */
7474 angle  *psi; /* turning angles */
7475
7476 @ @<Allocate or initialize ...@>=
7477 mp->delta_x = NULL;
7478 mp->delta_y = NULL;
7479 mp->delta = NULL;
7480 mp->psi = NULL;
7481
7482 @ @<Dealloc variables@>=
7483 xfree(mp->delta_x);
7484 xfree(mp->delta_y);
7485 xfree(mp->delta);
7486 xfree(mp->psi);
7487
7488 @ @<Other local variables for |make_choices|@>=
7489   int k,n; /* current and final knot numbers */
7490   pointer s,t; /* registers for list traversal */
7491   scaled delx,dely; /* directions where |open| meets |explicit| */
7492   fraction sine,cosine; /* trig functions of various angles */
7493
7494 @ @<Calculate the turning angles...@>=
7495 {
7496 RESTART:
7497   k=0; s=p; n=mp->path_size;
7498   do {  
7499     t=link(s);
7500     mp->delta_x[k]=x_coord(t)-x_coord(s);
7501     mp->delta_y[k]=y_coord(t)-y_coord(s);
7502     mp->delta[k]=mp_pyth_add(mp, mp->delta_x[k],mp->delta_y[k]);
7503     if ( k>0 ) { 
7504       sine=mp_make_fraction(mp, mp->delta_y[k-1],mp->delta[k-1]);
7505       cosine=mp_make_fraction(mp, mp->delta_x[k-1],mp->delta[k-1]);
7506       mp->psi[k]=mp_n_arg(mp, mp_take_fraction(mp, mp->delta_x[k],cosine)+
7507         mp_take_fraction(mp, mp->delta_y[k],sine),
7508         mp_take_fraction(mp, mp->delta_y[k],cosine)-
7509           mp_take_fraction(mp, mp->delta_x[k],sine));
7510     }
7511     incr(k); s=t;
7512     if ( k==mp->path_size ) {
7513       mp_reallocate_paths(mp, mp->path_size+(mp->path_size>>2));
7514       goto RESTART; /* retry, loop size has changed */
7515     }
7516     if ( s==q ) n=k;
7517   } while (!((k>=n)&&(left_type(s)!=mp_end_cycle)));
7518   if ( k==n ) mp->psi[n]=0; else mp->psi[k]=mp->psi[1];
7519 }
7520
7521 @ When we get to this point of the code, |right_type(p)| is either
7522 |given| or |curl| or |open|. If it is |open|, we must have
7523 |left_type(p)=mp_end_cycle| or |left_type(p)=mp_explicit|. In the latter
7524 case, the |open| type is converted to |given|; however, if the
7525 velocity coming into this knot is zero, the |open| type is
7526 converted to a |curl|, since we don't know the incoming direction.
7527
7528 Similarly, |left_type(q)| is either |given| or |curl| or |open| or
7529 |mp_end_cycle|. The |open| possibility is reduced either to |given| or to |curl|.
7530
7531 @<Remove |open| types at the breakpoints@>=
7532 if ( left_type(q)==mp_open ) { 
7533   delx=right_x(q)-x_coord(q); dely=right_y(q)-y_coord(q);
7534   if ( (delx==0)&&(dely==0) ) { 
7535     left_type(q)=mp_curl; left_curl(q)=unity;
7536   } else { 
7537     left_type(q)=mp_given; left_given(q)=mp_n_arg(mp, delx,dely);
7538   }
7539 }
7540 if ( (right_type(p)==mp_open)&&(left_type(p)==mp_explicit) ) { 
7541   delx=x_coord(p)-left_x(p); dely=y_coord(p)-left_y(p);
7542   if ( (delx==0)&&(dely==0) ) { 
7543     right_type(p)=mp_curl; right_curl(p)=unity;
7544   } else { 
7545     right_type(p)=mp_given; right_given(p)=mp_n_arg(mp, delx,dely);
7546   }
7547 }
7548
7549 @ Linear equations need to be solved whenever |n>1|; and also when |n=1|
7550 and exactly one of the breakpoints involves a curl. The simplest case occurs
7551 when |n=1| and there is a curl at both breakpoints; then we simply draw
7552 a straight line.
7553
7554 But before coding up the simple cases, we might as well face the general case,
7555 since we must deal with it sooner or later, and since the general case
7556 is likely to give some insight into the way simple cases can be handled best.
7557
7558 When there is no cycle, the linear equations to be solved form a tridiagonal
7559 system, and we can apply the standard technique of Gaussian elimination
7560 to convert that system to a sequence of equations of the form
7561 $$\theta_0+u_0\theta_1=v_0,\quad
7562 \theta_1+u_1\theta_2=v_1,\quad\ldots,\quad
7563 \theta_{n-1}+u_{n-1}\theta_n=v_{n-1},\quad
7564 \theta_n=v_n.$$
7565 It is possible to do this diagonalization while generating the equations.
7566 Once $\theta_n$ is known, it is easy to determine $\theta_{n-1}$, \dots,
7567 $\theta_1$, $\theta_0$; thus, the equations will be solved.
7568
7569 The procedure is slightly more complex when there is a cycle, but the
7570 basic idea will be nearly the same. In the cyclic case the right-hand
7571 sides will be $v_k+w_k\theta_0$ instead of simply $v_k$, and we will start
7572 the process off with $u_0=v_0=0$, $w_0=1$. The final equation will be not
7573 $\theta_n=v_n$ but $\theta_n+u_n\theta_1=v_n+w_n\theta_0$; an appropriate
7574 ending routine will take account of the fact that $\theta_n=\theta_0$ and
7575 eliminate the $w$'s from the system, after which the solution can be
7576 obtained as before.
7577
7578 When $u_k$, $v_k$, and $w_k$ are being computed, the three pointer
7579 variables |r|, |s|,~|t| will point respectively to knots |k-1|, |k|,
7580 and~|k+1|. The $u$'s and $w$'s are scaled by $2^{28}$, i.e., they are
7581 of type |fraction|; the $\theta$'s and $v$'s are of type |angle|.
7582
7583 @<Glob...@>=
7584 angle *theta; /* values of $\theta_k$ */
7585 fraction *uu; /* values of $u_k$ */
7586 angle *vv; /* values of $v_k$ */
7587 fraction *ww; /* values of $w_k$ */
7588
7589 @ @<Allocate or initialize ...@>=
7590 mp->theta = NULL;
7591 mp->uu = NULL;
7592 mp->vv = NULL;
7593 mp->ww = NULL;
7594
7595 @ @<Dealloc variables@>=
7596 xfree(mp->theta);
7597 xfree(mp->uu);
7598 xfree(mp->vv);
7599 xfree(mp->ww);
7600
7601 @ @<Declare |mp_reallocate| functions@>=
7602 void mp_reallocate_paths (MP mp, int l);
7603
7604 @ @c
7605 void mp_reallocate_paths (MP mp, int l) {
7606   XREALLOC (mp->delta_x, l, scaled);
7607   XREALLOC (mp->delta_y, l, scaled);
7608   XREALLOC (mp->delta,   l, scaled);
7609   XREALLOC (mp->psi,     l, angle);
7610   XREALLOC (mp->theta,   l, angle);
7611   XREALLOC (mp->uu,      l, fraction);
7612   XREALLOC (mp->vv,      l, angle);
7613   XREALLOC (mp->ww,      l, fraction);
7614   mp->path_size = l;
7615 }
7616
7617 @ Our immediate problem is to get the ball rolling by setting up the
7618 first equation or by realizing that no equations are needed, and to fit
7619 this initialization into a framework suitable for the overall computation.
7620
7621 @<Declare the procedure called |solve_choices|@>=
7622 @<Declare subroutines needed by |solve_choices|@>;
7623 void mp_solve_choices (MP mp,pointer p, pointer q, halfword n) {
7624   int k; /* current knot number */
7625   pointer r,s,t; /* registers for list traversal */
7626   @<Other local variables for |solve_choices|@>;
7627   k=0; s=p; r=0;
7628   while (1) { 
7629     t=link(s);
7630     if ( k==0 ) {
7631       @<Get the linear equations started; or |return|
7632         with the control points in place, if linear equations
7633         needn't be solved@>
7634     } else  { 
7635       switch (left_type(s)) {
7636       case mp_end_cycle: case mp_open:
7637         @<Set up equation to match mock curvatures
7638           at $z_k$; then |goto found| with $\theta_n$
7639           adjusted to equal $\theta_0$, if a cycle has ended@>;
7640         break;
7641       case mp_curl:
7642         @<Set up equation for a curl at $\theta_n$
7643           and |goto found|@>;
7644         break;
7645       case mp_given:
7646         @<Calculate the given value of $\theta_n$
7647           and |goto found|@>;
7648         break;
7649       } /* there are no other cases */
7650     }
7651     r=s; s=t; incr(k);
7652   }
7653 FOUND:
7654   @<Finish choosing angles and assigning control points@>;
7655 }
7656
7657 @ On the first time through the loop, we have |k=0| and |r| is not yet
7658 defined. The first linear equation, if any, will have $A_0=B_0=0$.
7659
7660 @<Get the linear equations started...@>=
7661 switch (right_type(s)) {
7662 case mp_given: 
7663   if ( left_type(t)==mp_given ) {
7664     @<Reduce to simple case of two givens  and |return|@>
7665   } else {
7666     @<Set up the equation for a given value of $\theta_0$@>;
7667   }
7668   break;
7669 case mp_curl: 
7670   if ( left_type(t)==mp_curl ) {
7671     @<Reduce to simple case of straight line and |return|@>
7672   } else {
7673     @<Set up the equation for a curl at $\theta_0$@>;
7674   }
7675   break;
7676 case mp_open: 
7677   mp->uu[0]=0; mp->vv[0]=0; mp->ww[0]=fraction_one;
7678   /* this begins a cycle */
7679   break;
7680 } /* there are no other cases */
7681
7682 @ The general equation that specifies equality of mock curvature at $z_k$ is
7683 $$A_k\theta_{k-1}+(B_k+C_k)\theta_k+D_k\theta\k=-B_k\psi_k-D_k\psi\k,$$
7684 as derived above. We want to combine this with the already-derived equation
7685 $\theta_{k-1}+u_{k-1}\theta_k=v_{k-1}+w_{k-1}\theta_0$ in order to obtain
7686 a new equation
7687 $\theta_k+u_k\theta\k=v_k+w_k\theta_0$. This can be done by dividing the
7688 equation
7689 $$(B_k-u_{k-1}A_k+C_k)\theta_k+D_k\theta\k=-B_k\psi_k-D_k\psi\k-A_kv_{k-1}
7690     -A_kw_{k-1}\theta_0$$
7691 by $B_k-u_{k-1}A_k+C_k$. The trick is to do this carefully with
7692 fixed-point arithmetic, avoiding the chance of overflow while retaining
7693 suitable precision.
7694
7695 The calculations will be performed in several registers that
7696 provide temporary storage for intermediate quantities.
7697
7698 @<Other local variables for |solve_choices|@>=
7699 fraction aa,bb,cc,ff,acc; /* temporary registers */
7700 scaled dd,ee; /* likewise, but |scaled| */
7701 scaled lt,rt; /* tension values */
7702
7703 @ @<Set up equation to match mock curvatures...@>=
7704 { @<Calculate the values $\\{aa}=A_k/B_k$, $\\{bb}=D_k/C_k$,
7705     $\\{dd}=(3-\alpha_{k-1})d_{k,k+1}$, $\\{ee}=(3-\beta\k)d_{k-1,k}$,
7706     and $\\{cc}=(B_k-u_{k-1}A_k)/B_k$@>;
7707   @<Calculate the ratio $\\{ff}=C_k/(C_k+B_k-u_{k-1}A_k)$@>;
7708   mp->uu[k]=mp_take_fraction(mp, ff,bb);
7709   @<Calculate the values of $v_k$ and $w_k$@>;
7710   if ( left_type(s)==mp_end_cycle ) {
7711     @<Adjust $\theta_n$ to equal $\theta_0$ and |goto found|@>;
7712   }
7713 }
7714
7715 @ Since tension values are never less than 3/4, the values |aa| and
7716 |bb| computed here are never more than 4/5.
7717
7718 @<Calculate the values $\\{aa}=...@>=
7719 if ( abs(right_tension(r))==unity) { 
7720   aa=fraction_half; dd=2*mp->delta[k];
7721 } else { 
7722   aa=mp_make_fraction(mp, unity,3*abs(right_tension(r))-unity);
7723   dd=mp_take_fraction(mp, mp->delta[k],
7724     fraction_three-mp_make_fraction(mp, unity,abs(right_tension(r))));
7725 }
7726 if ( abs(left_tension(t))==unity ){ 
7727   bb=fraction_half; ee=2*mp->delta[k-1];
7728 } else { 
7729   bb=mp_make_fraction(mp, unity,3*abs(left_tension(t))-unity);
7730   ee=mp_take_fraction(mp, mp->delta[k-1],
7731     fraction_three-mp_make_fraction(mp, unity,abs(left_tension(t))));
7732 }
7733 cc=fraction_one-mp_take_fraction(mp, mp->uu[k-1],aa)
7734
7735 @ The ratio to be calculated in this step can be written in the form
7736 $$\beta_k^2\cdot\\{ee}\over\beta_k^2\cdot\\{ee}+\alpha_k^2\cdot
7737   \\{cc}\cdot\\{dd},$$
7738 because of the quantities just calculated. The values of |dd| and |ee|
7739 will not be needed after this step has been performed.
7740
7741 @<Calculate the ratio $\\{ff}=C_k/(C_k+B_k-u_{k-1}A_k)$@>=
7742 dd=mp_take_fraction(mp, dd,cc); lt=abs(left_tension(s)); rt=abs(right_tension(s));
7743 if ( lt!=rt ) { /* $\beta_k^{-1}\ne\alpha_k^{-1}$ */
7744   if ( lt<rt ) { 
7745     ff=mp_make_fraction(mp, lt,rt);
7746     ff=mp_take_fraction(mp, ff,ff); /* $\alpha_k^2/\beta_k^2$ */
7747     dd=mp_take_fraction(mp, dd,ff);
7748   } else { 
7749     ff=mp_make_fraction(mp, rt,lt);
7750     ff=mp_take_fraction(mp, ff,ff); /* $\beta_k^2/\alpha_k^2$ */
7751     ee=mp_take_fraction(mp, ee,ff);
7752   }
7753 }
7754 ff=mp_make_fraction(mp, ee,ee+dd)
7755
7756 @ The value of $u_{k-1}$ will be |<=1| except when $k=1$ and the previous
7757 equation was specified by a curl. In that case we must use a special
7758 method of computation to prevent overflow.
7759
7760 Fortunately, the calculations turn out to be even simpler in this ``hard''
7761 case. The curl equation makes $w_0=0$ and $v_0=-u_0\psi_1$, hence
7762 $-B_1\psi_1-A_1v_0=-(B_1-u_0A_1)\psi_1=-\\{cc}\cdot B_1\psi_1$.
7763
7764 @<Calculate the values of $v_k$ and $w_k$@>=
7765 acc=-mp_take_fraction(mp, mp->psi[k+1],mp->uu[k]);
7766 if ( right_type(r)==mp_curl ) { 
7767   mp->ww[k]=0;
7768   mp->vv[k]=acc-mp_take_fraction(mp, mp->psi[1],fraction_one-ff);
7769 } else { 
7770   ff=mp_make_fraction(mp, fraction_one-ff,cc); /* this is
7771     $B_k/(C_k+B_k-u_{k-1}A_k)<5$ */
7772   acc=acc-mp_take_fraction(mp, mp->psi[k],ff);
7773   ff=mp_take_fraction(mp, ff,aa); /* this is $A_k/(C_k+B_k-u_{k-1}A_k)$ */
7774   mp->vv[k]=acc-mp_take_fraction(mp, mp->vv[k-1],ff);
7775   if ( mp->ww[k-1]==0 ) mp->ww[k]=0;
7776   else mp->ww[k]=-mp_take_fraction(mp, mp->ww[k-1],ff);
7777 }
7778
7779 @ When a complete cycle has been traversed, we have $\theta_k+u_k\theta\k=
7780 v_k+w_k\theta_0$, for |1<=k<=n|. We would like to determine the value of
7781 $\theta_n$ and reduce the system to the form $\theta_k+u_k\theta\k=v_k$
7782 for |0<=k<n|, so that the cyclic case can be finished up just as if there
7783 were no cycle.
7784
7785 The idea in the following code is to observe that
7786 $$\eqalign{\theta_n&=v_n+w_n\theta_0-u_n\theta_1=\cdots\cr
7787 &=v_n+w_n\theta_0-u_n\bigl(v_1+w_1\theta_0-u_1(v_2+\cdots
7788   -u_{n-2}(v_{n-1}+w_{n-1}\theta_0-u_{n-1}\theta_0))\bigr),\cr}$$
7789 so we can solve for $\theta_n=\theta_0$.
7790
7791 @<Adjust $\theta_n$ to equal $\theta_0$ and |goto found|@>=
7792
7793 aa=0; bb=fraction_one; /* we have |k=n| */
7794 do {  decr(k);
7795 if ( k==0 ) k=n;
7796   aa=mp->vv[k]-mp_take_fraction(mp, aa,mp->uu[k]);
7797   bb=mp->ww[k]-mp_take_fraction(mp, bb,mp->uu[k]);
7798 } while (k!=n); /* now $\theta_n=\\{aa}+\\{bb}\cdot\theta_n$ */
7799 aa=mp_make_fraction(mp, aa,fraction_one-bb);
7800 mp->theta[n]=aa; mp->vv[0]=aa;
7801 for (k=1;k<=n-1;k++) {
7802   mp->vv[k]=mp->vv[k]+mp_take_fraction(mp, aa,mp->ww[k]);
7803 }
7804 goto FOUND;
7805 }
7806
7807 @ @d reduce_angle(A) if ( abs((A))>one_eighty_deg ) {
7808   if ( (A)>0 ) (A)=(A)-three_sixty_deg; else (A)=(A)+three_sixty_deg; }
7809
7810 @<Calculate the given value of $\theta_n$...@>=
7811
7812   mp->theta[n]=left_given(s)-mp_n_arg(mp, mp->delta_x[n-1],mp->delta_y[n-1]);
7813   reduce_angle(mp->theta[n]);
7814   goto FOUND;
7815 }
7816
7817 @ @<Set up the equation for a given value of $\theta_0$@>=
7818
7819   mp->vv[0]=right_given(s)-mp_n_arg(mp, mp->delta_x[0],mp->delta_y[0]);
7820   reduce_angle(mp->vv[0]);
7821   mp->uu[0]=0; mp->ww[0]=0;
7822 }
7823
7824 @ @<Set up the equation for a curl at $\theta_0$@>=
7825 { cc=right_curl(s); lt=abs(left_tension(t)); rt=abs(right_tension(s));
7826   if ( (rt==unity)&&(lt==unity) )
7827     mp->uu[0]=mp_make_fraction(mp, cc+cc+unity,cc+two);
7828   else 
7829     mp->uu[0]=mp_curl_ratio(mp, cc,rt,lt);
7830   mp->vv[0]=-mp_take_fraction(mp, mp->psi[1],mp->uu[0]); mp->ww[0]=0;
7831 }
7832
7833 @ @<Set up equation for a curl at $\theta_n$...@>=
7834 { cc=left_curl(s); lt=abs(left_tension(s)); rt=abs(right_tension(r));
7835   if ( (rt==unity)&&(lt==unity) )
7836     ff=mp_make_fraction(mp, cc+cc+unity,cc+two);
7837   else 
7838     ff=mp_curl_ratio(mp, cc,lt,rt);
7839   mp->theta[n]=-mp_make_fraction(mp, mp_take_fraction(mp, mp->vv[n-1],ff),
7840     fraction_one-mp_take_fraction(mp, ff,mp->uu[n-1]));
7841   goto FOUND;
7842 }
7843
7844 @ The |curl_ratio| subroutine has three arguments, which our previous notation
7845 encourages us to call $\gamma$, $\alpha^{-1}$, and $\beta^{-1}$. It is
7846 a somewhat tedious program to calculate
7847 $${(3-\alpha)\alpha^2\gamma+\beta^3\over
7848   \alpha^3\gamma+(3-\beta)\beta^2},$$
7849 with the result reduced to 4 if it exceeds 4. (This reduction of curl
7850 is necessary only if the curl and tension are both large.)
7851 The values of $\alpha$ and $\beta$ will be at most~4/3.
7852
7853 @<Declare subroutines needed by |solve_choices|@>=
7854 fraction mp_curl_ratio (MP mp,scaled gamma, scaled a_tension, 
7855                         scaled b_tension) {
7856   fraction alpha,beta,num,denom,ff; /* registers */
7857   alpha=mp_make_fraction(mp, unity,a_tension);
7858   beta=mp_make_fraction(mp, unity,b_tension);
7859   if ( alpha<=beta ) {
7860     ff=mp_make_fraction(mp, alpha,beta); ff=mp_take_fraction(mp, ff,ff);
7861     gamma=mp_take_fraction(mp, gamma,ff);
7862     beta=beta / 010000; /* convert |fraction| to |scaled| */
7863     denom=mp_take_fraction(mp, gamma,alpha)+three-beta;
7864     num=mp_take_fraction(mp, gamma,fraction_three-alpha)+beta;
7865   } else { 
7866     ff=mp_make_fraction(mp, beta,alpha); ff=mp_take_fraction(mp, ff,ff);
7867     beta=mp_take_fraction(mp, beta,ff) / 010000; /* convert |fraction| to |scaled| */
7868     denom=mp_take_fraction(mp, gamma,alpha)+(ff / 1365)-beta;
7869       /* $1365\approx 2^{12}/3$ */
7870     num=mp_take_fraction(mp, gamma,fraction_three-alpha)+beta;
7871   }
7872   if ( num>=denom+denom+denom+denom ) return fraction_four;
7873   else return mp_make_fraction(mp, num,denom);
7874 }
7875
7876 @ We're in the home stretch now.
7877
7878 @<Finish choosing angles and assigning control points@>=
7879 for (k=n-1;k>=0;k--) {
7880   mp->theta[k]=mp->vv[k]-mp_take_fraction(mp,mp->theta[k+1],mp->uu[k]);
7881 }
7882 s=p; k=0;
7883 do {  
7884   t=link(s);
7885   mp_n_sin_cos(mp, mp->theta[k]); mp->st=mp->n_sin; mp->ct=mp->n_cos;
7886   mp_n_sin_cos(mp, -mp->psi[k+1]-mp->theta[k+1]); mp->sf=mp->n_sin; mp->cf=mp->n_cos;
7887   mp_set_controls(mp, s,t,k);
7888   incr(k); s=t;
7889 } while (k!=n)
7890
7891 @ The |set_controls| routine actually puts the control points into
7892 a pair of consecutive nodes |p| and~|q|. Global variables are used to
7893 record the values of $\sin\theta$, $\cos\theta$, $\sin\phi$, and
7894 $\cos\phi$ needed in this calculation.
7895
7896 @<Glob...@>=
7897 fraction st;
7898 fraction ct;
7899 fraction sf;
7900 fraction cf; /* sines and cosines */
7901
7902 @ @<Declare subroutines needed by |solve_choices|@>=
7903 void mp_set_controls (MP mp,pointer p, pointer q, integer k) {
7904   fraction rr,ss; /* velocities, divided by thrice the tension */
7905   scaled lt,rt; /* tensions */
7906   fraction sine; /* $\sin(\theta+\phi)$ */
7907   lt=abs(left_tension(q)); rt=abs(right_tension(p));
7908   rr=mp_velocity(mp, mp->st,mp->ct,mp->sf,mp->cf,rt);
7909   ss=mp_velocity(mp, mp->sf,mp->cf,mp->st,mp->ct,lt);
7910   if ( (right_tension(p)<0)||(left_tension(q)<0) ) {
7911     @<Decrease the velocities,
7912       if necessary, to stay inside the bounding triangle@>;
7913   }
7914   right_x(p)=x_coord(p)+mp_take_fraction(mp, 
7915                           mp_take_fraction(mp, mp->delta_x[k],mp->ct)-
7916                           mp_take_fraction(mp, mp->delta_y[k],mp->st),rr);
7917   right_y(p)=y_coord(p)+mp_take_fraction(mp, 
7918                           mp_take_fraction(mp, mp->delta_y[k],mp->ct)+
7919                           mp_take_fraction(mp, mp->delta_x[k],mp->st),rr);
7920   left_x(q)=x_coord(q)-mp_take_fraction(mp, 
7921                          mp_take_fraction(mp, mp->delta_x[k],mp->cf)+
7922                          mp_take_fraction(mp, mp->delta_y[k],mp->sf),ss);
7923   left_y(q)=y_coord(q)-mp_take_fraction(mp, 
7924                          mp_take_fraction(mp, mp->delta_y[k],mp->cf)-
7925                          mp_take_fraction(mp, mp->delta_x[k],mp->sf),ss);
7926   right_type(p)=mp_explicit; left_type(q)=mp_explicit;
7927 }
7928
7929 @ The boundedness conditions $\\{rr}\L\sin\phi\,/\sin(\theta+\phi)$ and
7930 $\\{ss}\L\sin\theta\,/\sin(\theta+\phi)$ are to be enforced if $\sin\theta$,
7931 $\sin\phi$, and $\sin(\theta+\phi)$ all have the same sign. Otherwise
7932 there is no ``bounding triangle.''
7933 @:at_least_}{\&{atleast} primitive@>
7934
7935 @<Decrease the velocities, if necessary...@>=
7936 if (((mp->st>=0)&&(mp->sf>=0))||((mp->st<=0)&&(mp->sf<=0)) ) {
7937   sine=mp_take_fraction(mp, abs(mp->st),mp->cf)+
7938                             mp_take_fraction(mp, abs(mp->sf),mp->ct);
7939   if ( sine>0 ) {
7940     sine=mp_take_fraction(mp, sine,fraction_one+unity); /* safety factor */
7941     if ( right_tension(p)<0 )
7942      if ( mp_ab_vs_cd(mp, abs(mp->sf),fraction_one,rr,sine)<0 )
7943       rr=mp_make_fraction(mp, abs(mp->sf),sine);
7944     if ( left_tension(q)<0 )
7945      if ( mp_ab_vs_cd(mp, abs(mp->st),fraction_one,ss,sine)<0 )
7946       ss=mp_make_fraction(mp, abs(mp->st),sine);
7947   }
7948 }
7949
7950 @ Only the simple cases remain to be handled.
7951
7952 @<Reduce to simple case of two givens and |return|@>=
7953
7954   aa=mp_n_arg(mp, mp->delta_x[0],mp->delta_y[0]);
7955   mp_n_sin_cos(mp, right_given(p)-aa); mp->ct=mp->n_cos; mp->st=mp->n_sin;
7956   mp_n_sin_cos(mp, left_given(q)-aa); mp->cf=mp->n_cos; mp->sf=-mp->n_sin;
7957   mp_set_controls(mp, p,q,0); return;
7958 }
7959
7960 @ @<Reduce to simple case of straight line and |return|@>=
7961
7962   right_type(p)=mp_explicit; left_type(q)=mp_explicit;
7963   lt=abs(left_tension(q)); rt=abs(right_tension(p));
7964   if ( rt==unity ) {
7965     if ( mp->delta_x[0]>=0 ) right_x(p)=x_coord(p)+((mp->delta_x[0]+1) / 3);
7966     else right_x(p)=x_coord(p)+((mp->delta_x[0]-1) / 3);
7967     if ( mp->delta_y[0]>=0 ) right_y(p)=y_coord(p)+((mp->delta_y[0]+1) / 3);
7968     else right_y(p)=y_coord(p)+((mp->delta_y[0]-1) / 3);
7969   } else { 
7970     ff=mp_make_fraction(mp, unity,3*rt); /* $\alpha/3$ */
7971     right_x(p)=x_coord(p)+mp_take_fraction(mp, mp->delta_x[0],ff);
7972     right_y(p)=y_coord(p)+mp_take_fraction(mp, mp->delta_y[0],ff);
7973   }
7974   if ( lt==unity ) {
7975     if ( mp->delta_x[0]>=0 ) left_x(q)=x_coord(q)-((mp->delta_x[0]+1) / 3);
7976     else left_x(q)=x_coord(q)-((mp->delta_x[0]-1) / 3);
7977     if ( mp->delta_y[0]>=0 ) left_y(q)=y_coord(q)-((mp->delta_y[0]+1) / 3);
7978     else left_y(q)=y_coord(q)-((mp->delta_y[0]-1) / 3);
7979   } else  { 
7980     ff=mp_make_fraction(mp, unity,3*lt); /* $\beta/3$ */
7981     left_x(q)=x_coord(q)-mp_take_fraction(mp, mp->delta_x[0],ff);
7982     left_y(q)=y_coord(q)-mp_take_fraction(mp, mp->delta_y[0],ff);
7983   }
7984   return;
7985 }
7986
7987 @* \[19] Measuring paths.
7988 \MP's \&{llcorner}, \&{lrcorner}, \&{ulcorner}, and \&{urcorner} operators
7989 allow the user to measure the bounding box of anything that can go into a
7990 picture.  It's easy to get rough bounds on the $x$ and $y$ extent of a path
7991 by just finding the bounding box of the knots and the control points. We
7992 need a more accurate version of the bounding box, but we can still use the
7993 easy estimate to save time by focusing on the interesting parts of the path.
7994
7995 @ Computing an accurate bounding box involves a theme that will come up again
7996 and again. Given a Bernshte{\u\i}n polynomial
7997 @^Bernshte{\u\i}n, Serge{\u\i} Natanovich@>
7998 $$B(z_0,z_1,\ldots,z_n;t)=\sum_k{n\choose k}t^k(1-t)^{n-k}z_k,$$
7999 we can conveniently bisect its range as follows:
8000
8001 \smallskip
8002 \textindent{1)} Let $z_k^{(0)}=z_k$, for |0<=k<=n|.
8003
8004 \smallskip
8005 \textindent{2)} Let $z_k^{(j+1)}={1\over2}(z_k^{(j)}+z\k^{(j)})$, for
8006 |0<=k<n-j|, for |0<=j<n|.
8007
8008 \smallskip\noindent
8009 Then
8010 $$B(z_0,z_1,\ldots,z_n;t)=B(z_0^{(0)},z_0^{(1)},\ldots,z_0^{(n)};2t)
8011  =B(z_0^{(n)},z_1^{(n-1)},\ldots,z_n^{(0)};2t-1).$$
8012 This formula gives us the coefficients of polynomials to use over the ranges
8013 $0\L t\L{1\over2}$ and ${1\over2}\L t\L1$.
8014
8015 @ Now here's a subroutine that's handy for all sorts of path computations:
8016 Given a quadratic polynomial $B(a,b,c;t)$, the |crossing_point| function
8017 returns the unique |fraction| value |t| between 0 and~1 at which
8018 $B(a,b,c;t)$ changes from positive to negative, or returns
8019 |t=fraction_one+1| if no such value exists. If |a<0| (so that $B(a,b,c;t)$
8020 is already negative at |t=0|), |crossing_point| returns the value zero.
8021
8022 @d no_crossing {  return (fraction_one+1); }
8023 @d one_crossing { return fraction_one; }
8024 @d zero_crossing { return 0; }
8025 @d mp_crossing_point(M,A,B,C) mp_do_crossing_point(A,B,C)
8026
8027 @c fraction mp_do_crossing_point (integer a, integer b, integer c) {
8028   integer d; /* recursive counter */
8029   integer x,xx,x0,x1,x2; /* temporary registers for bisection */
8030   if ( a<0 ) zero_crossing;
8031   if ( c>=0 ) { 
8032     if ( b>=0 ) {
8033       if ( c>0 ) { no_crossing; }
8034       else if ( (a==0)&&(b==0) ) { no_crossing;} 
8035       else { one_crossing; } 
8036     }
8037     if ( a==0 ) zero_crossing;
8038   } else if ( a==0 ) {
8039     if ( b<=0 ) zero_crossing;
8040   }
8041   @<Use bisection to find the crossing point, if one exists@>;
8042 }
8043
8044 @ The general bisection method is quite simple when $n=2$, hence
8045 |crossing_point| does not take much time. At each stage in the
8046 recursion we have a subinterval defined by |l| and~|j| such that
8047 $B(a,b,c;2^{-l}(j+t))=B(x_0,x_1,x_2;t)$, and we want to ``zero in'' on
8048 the subinterval where $x_0\G0$ and $\min(x_1,x_2)<0$.
8049
8050 It is convenient for purposes of calculation to combine the values
8051 of |l| and~|j| in a single variable $d=2^l+j$, because the operation
8052 of bisection then corresponds simply to doubling $d$ and possibly
8053 adding~1. Furthermore it proves to be convenient to modify
8054 our previous conventions for bisection slightly, maintaining the
8055 variables $X_0=2^lx_0$, $X_1=2^l(x_0-x_1)$, and $X_2=2^l(x_1-x_2)$.
8056 With these variables the conditions $x_0\ge0$ and $\min(x_1,x_2)<0$ are
8057 equivalent to $\max(X_1,X_1+X_2)>X_0\ge0$.
8058
8059 The following code maintains the invariant relations
8060 $0\L|x0|<\max(|x1|,|x1|+|x2|)$,
8061 $\vert|x1|\vert<2^{30}$, $\vert|x2|\vert<2^{30}$;
8062 it has been constructed in such a way that no arithmetic overflow
8063 will occur if the inputs satisfy
8064 $a<2^{30}$, $\vert a-b\vert<2^{30}$, and $\vert b-c\vert<2^{30}$.
8065
8066 @<Use bisection to find the crossing point...@>=
8067 d=1; x0=a; x1=a-b; x2=b-c;
8068 do {  
8069   x=half(x1+x2);
8070   if ( x1-x0>x0 ) { 
8071     x2=x; x0+=x0; d+=d;  
8072   } else { 
8073     xx=x1+x-x0;
8074     if ( xx>x0 ) { 
8075       x2=x; x0+=x0; d+=d;
8076     }  else { 
8077       x0=x0-xx;
8078       if ( x<=x0 ) { if ( x+x2<=x0 ) no_crossing; }
8079       x1=x; d=d+d+1;
8080     }
8081   }
8082 } while (d<fraction_one);
8083 return (d-fraction_one)
8084
8085 @ Here is a routine that computes the $x$ or $y$ coordinate of the point on
8086 a cubic corresponding to the |fraction| value~|t|.
8087
8088 It is convenient to define a \.{WEB} macro |t_of_the_way| such that
8089 |t_of_the_way(a,b)| expands to |a-(a-b)*t|, i.e., to |t[a,b]|.
8090
8091 @d t_of_the_way(A,B) ((A)-mp_take_fraction(mp,((A)-(B)),t))
8092
8093 @c scaled mp_eval_cubic (MP mp,pointer p, pointer q, fraction t) {
8094   scaled x1,x2,x3; /* intermediate values */
8095   x1=t_of_the_way(knot_coord(p),right_coord(p));
8096   x2=t_of_the_way(right_coord(p),left_coord(q));
8097   x3=t_of_the_way(left_coord(q),knot_coord(q));
8098   x1=t_of_the_way(x1,x2);
8099   x2=t_of_the_way(x2,x3);
8100   return t_of_the_way(x1,x2);
8101 }
8102
8103 @ The actual bounding box information is stored in global variables.
8104 Since it is convenient to address the $x$ and $y$ information
8105 separately, we define arrays indexed by |x_code..y_code| and use
8106 macros to give them more convenient names.
8107
8108 @<Types...@>=
8109 enum mp_bb_code  {
8110   mp_x_code=0, /* index for |minx| and |maxx| */
8111   mp_y_code /* index for |miny| and |maxy| */
8112 } ;
8113
8114
8115 @d minx mp->bbmin[mp_x_code]
8116 @d maxx mp->bbmax[mp_x_code]
8117 @d miny mp->bbmin[mp_y_code]
8118 @d maxy mp->bbmax[mp_y_code]
8119
8120 @<Glob...@>=
8121 scaled bbmin[mp_y_code+1];
8122 scaled bbmax[mp_y_code+1]; 
8123 /* the result of procedures that compute bounding box information */
8124
8125 @ Now we're ready for the key part of the bounding box computation.
8126 The |bound_cubic| procedure updates |bbmin[c]| and |bbmax[c]| based on
8127 $$B(\hbox{|knot_coord(p)|}, \hbox{|right_coord(p)|},
8128     \hbox{|left_coord(q)|}, \hbox{|knot_coord(q)|};t)
8129 $$
8130 for $0<t\le1$.  In other words, the procedure adjusts the bounds to
8131 accommodate |knot_coord(q)| and any extremes over the range $0<t<1$.
8132 The |c| parameter is |x_code| or |y_code|.
8133
8134 @c void mp_bound_cubic (MP mp,pointer p, pointer q, small_number c) {
8135   boolean wavy; /* whether we need to look for extremes */
8136   scaled del1,del2,del3,del,dmax; /* proportional to the control
8137      points of a quadratic derived from a cubic */
8138   fraction t,tt; /* where a quadratic crosses zero */
8139   scaled x; /* a value that |bbmin[c]| and |bbmax[c]| must accommodate */
8140   x=knot_coord(q);
8141   @<Adjust |bbmin[c]| and |bbmax[c]| to accommodate |x|@>;
8142   @<Check the control points against the bounding box and set |wavy:=true|
8143     if any of them lie outside@>;
8144   if ( wavy ) {
8145     del1=right_coord(p)-knot_coord(p);
8146     del2=left_coord(q)-right_coord(p);
8147     del3=knot_coord(q)-left_coord(q);
8148     @<Scale up |del1|, |del2|, and |del3| for greater accuracy;
8149       also set |del| to the first nonzero element of |(del1,del2,del3)|@>;
8150     if ( del<0 ) {
8151       negate(del1); negate(del2); negate(del3);
8152     };
8153     t=mp_crossing_point(mp, del1,del2,del3);
8154     if ( t<fraction_one ) {
8155       @<Test the extremes of the cubic against the bounding box@>;
8156     }
8157   }
8158 }
8159
8160 @ @<Adjust |bbmin[c]| and |bbmax[c]| to accommodate |x|@>=
8161 if ( x<mp->bbmin[c] ) mp->bbmin[c]=x;
8162 if ( x>mp->bbmax[c] ) mp->bbmax[c]=x
8163
8164 @ @<Check the control points against the bounding box and set...@>=
8165 wavy=true;
8166 if ( mp->bbmin[c]<=right_coord(p) )
8167   if ( right_coord(p)<=mp->bbmax[c] )
8168     if ( mp->bbmin[c]<=left_coord(q) )
8169       if ( left_coord(q)<=mp->bbmax[c] )
8170         wavy=false
8171
8172 @ If |del1=del2=del3=0|, it's impossible to obey the title of this
8173 section. We just set |del=0| in that case.
8174
8175 @<Scale up |del1|, |del2|, and |del3| for greater accuracy...@>=
8176 if ( del1!=0 ) del=del1;
8177 else if ( del2!=0 ) del=del2;
8178 else del=del3;
8179 if ( del!=0 ) {
8180   dmax=abs(del1);
8181   if ( abs(del2)>dmax ) dmax=abs(del2);
8182   if ( abs(del3)>dmax ) dmax=abs(del3);
8183   while ( dmax<fraction_half ) {
8184     dmax+=dmax; del1+=del1; del2+=del2; del3+=del3;
8185   }
8186 }
8187
8188 @ Since |crossing_point| has tried to choose |t| so that
8189 $B(|del1|,|del2|,|del3|;\tau)$ crosses zero at $\tau=|t|$ with negative
8190 slope, the value of |del2| computed below should not be positive.
8191 But rounding error could make it slightly positive in which case we
8192 must cut it to zero to avoid confusion.
8193
8194 @<Test the extremes of the cubic against the bounding box@>=
8195
8196   x=mp_eval_cubic(mp, p,q,t);
8197   @<Adjust |bbmin[c]| and |bbmax[c]| to accommodate |x|@>;
8198   del2=t_of_the_way(del2,del3);
8199     /* now |0,del2,del3| represent the derivative on the remaining interval */
8200   if ( del2>0 ) del2=0;
8201   tt=mp_crossing_point(mp, 0,-del2,-del3);
8202   if ( tt<fraction_one ) {
8203     @<Test the second extreme against the bounding box@>;
8204   }
8205 }
8206
8207 @ @<Test the second extreme against the bounding box@>=
8208 {
8209    x=mp_eval_cubic(mp, p,q,t_of_the_way(tt,fraction_one));
8210   @<Adjust |bbmin[c]| and |bbmax[c]| to accommodate |x|@>;
8211 }
8212
8213 @ Finding the bounding box of a path is basically a matter of applying
8214 |bound_cubic| twice for each pair of adjacent knots.
8215
8216 @c void mp_path_bbox (MP mp,pointer h) {
8217   pointer p,q; /* a pair of adjacent knots */
8218    minx=x_coord(h); miny=y_coord(h);
8219   maxx=minx; maxy=miny;
8220   p=h;
8221   do {  
8222     if ( right_type(p)==mp_endpoint ) return;
8223     q=link(p);
8224     mp_bound_cubic(mp, x_loc(p),x_loc(q),mp_x_code);
8225     mp_bound_cubic(mp, y_loc(p),y_loc(q),mp_y_code);
8226     p=q;
8227   } while (p!=h);
8228 }
8229
8230 @ Another important way to measure a path is to find its arc length.  This
8231 is best done by using the general bisection algorithm to subdivide the path
8232 until obtaining ``well behaved'' subpaths whose arc lengths can be approximated
8233 by simple means.
8234
8235 Since the arc length is the integral with respect to time of the magnitude of
8236 the velocity, it is natural to use Simpson's rule for the approximation.
8237 @^Simpson's rule@>
8238 If $\dot B(t)$ is the spline velocity, Simpson's rule gives
8239 $$ \vb\dot B(0)\vb + 4\vb\dot B({1\over2})\vb + \vb\dot B(1)\vb \over 6 $$
8240 for the arc length of a path of length~1.  For a cubic spline
8241 $B(z_0,z_1,z_2,z_3;t)$, the time derivative $\dot B(t)$ is
8242 $3B(dz_0,dz_1,dz_2;t)$, where $dz_i=z_{i+1}-z_i$.  Hence the arc length
8243 approximation is
8244 $$ {\vb dz_0\vb \over 2} + 2\vb dz_{02}\vb + {\vb dz_2\vb \over 2}, $$
8245 where
8246 $$ dz_{02}={1\over2}\left({dz_0+dz_1\over 2}+{dz_1+dz_2\over 2}\right)$$
8247 is the result of the bisection algorithm.
8248
8249 @ The remaining problem is how to decide when a subpath is ``well behaved.''
8250 This could be done via the theoretical error bound for Simpson's rule,
8251 @^Simpson's rule@>
8252 but this is impractical because it requires an estimate of the fourth
8253 derivative of the quantity being integrated.  It is much easier to just perform
8254 a bisection step and see how much the arc length estimate changes.  Since the
8255 error for Simpson's rule is proportional to the fourth power of the sample
8256 spacing, the remaining error is typically about $1\over16$ of the amount of
8257 the change.  We say ``typically'' because the error has a pseudo-random behavior
8258 that could cause the two estimates to agree when each contain large errors.
8259
8260 To protect against disasters such as undetected cusps, the bisection process
8261 should always continue until all the $dz_i$ vectors belong to a single
8262 $90^\circ$ sector.  This ensures that no point on the spline can have velocity
8263 less than 70\% of the minimum of $\vb dz_0\vb$, $\vb dz_1\vb$ and $\vb dz_2\vb$.
8264 If such a spline happens to produce an erroneous arc length estimate that
8265 is little changed by bisection, the amount of the error is likely to be fairly
8266 small.  We will try to arrange things so that freak accidents of this type do
8267 not destroy the inverse relationship between the \&{arclength} and
8268 \&{arctime} operations.
8269 @:arclength_}{\&{arclength} primitive@>
8270 @:arctime_}{\&{arctime} primitive@>
8271
8272 @ The \&{arclength} and \&{arctime} operations are both based on a recursive
8273 @^recursion@>
8274 function that finds the arc length of a cubic spline given $dz_0$, $dz_1$,
8275 $dz_2$. This |arc_test| routine also takes an arc length goal |a_goal| and
8276 returns the time when the arc length reaches |a_goal| if there is such a time.
8277 Thus the return value is either an arc length less than |a_goal| or, if the
8278 arc length would be at least |a_goal|, it returns a time value decreased by
8279 |two|.  This allows the caller to use the sign of the result to distinguish
8280 between arc lengths and time values.  On certain types of overflow, it is
8281 possible for |a_goal| and the result of |arc_test| both to be |el_gordo|.
8282 Otherwise, the result is always less than |a_goal|.
8283
8284 Rather than halving the control point coordinates on each recursive call to
8285 |arc_test|, it is better to keep them proportional to velocity on the original
8286 curve and halve the results instead.  This means that recursive calls can
8287 potentially use larger error tolerances in their arc length estimates.  How
8288 much larger depends on to what extent the errors behave as though they are
8289 independent of each other.  To save computing time, we use optimistic assumptions
8290 and increase the tolerance by a factor of about $\sqrt2$ for each recursive
8291 call.
8292
8293 In addition to the tolerance parameter, |arc_test| should also have parameters
8294 for ${1\over3}\vb\dot B(0)\vb$, ${2\over3}\vb\dot B({1\over2})\vb$, and
8295 ${1\over3}\vb\dot B(1)\vb$.  These quantities are relatively expensive to compute
8296 and they are needed in different instances of |arc_test|.
8297
8298 @c @t\4@>@<Declare subroutines needed by |arc_test|@>;
8299 scaled mp_arc_test (MP mp, scaled dx0, scaled dy0, scaled dx1, scaled dy1, 
8300                     scaled dx2, scaled dy2, scaled  v0, scaled v02, 
8301                     scaled v2, scaled a_goal, scaled tol) {
8302   boolean simple; /* are the control points confined to a $90^\circ$ sector? */
8303   scaled dx01, dy01, dx12, dy12, dx02, dy02;  /* bisection results */
8304   scaled v002, v022;
8305     /* twice the velocity magnitudes at $t={1\over4}$ and $t={3\over4}$ */
8306   scaled arc; /* best arc length estimate before recursion */
8307   @<Other local variables in |arc_test|@>;
8308   @<Bisect the B\'ezier quadratic given by |dx0|, |dy0|, |dx1|, |dy1|,
8309     |dx2|, |dy2|@>;
8310   @<Initialize |v002|, |v022|, and the arc length estimate |arc|; if it overflows
8311     set |arc_test| and |return|@>;
8312   @<Test if the control points are confined to one quadrant or rotating them
8313     $45^\circ$ would put them in one quadrant.  Then set |simple| appropriately@>;
8314   if ( simple && (abs(arc-v02-halfp(v0+v2)) <= tol) ) {
8315     if ( arc < a_goal ) {
8316       return arc;
8317     } else {
8318        @<Estimate when the arc length reaches |a_goal| and set |arc_test| to
8319          that time minus |two|@>;
8320     }
8321   } else {
8322     @<Use one or two recursive calls to compute the |arc_test| function@>;
8323   }
8324 }
8325
8326 @ The |tol| value should by multiplied by $\sqrt 2$ before making recursive
8327 calls, but $1.5$ is an adequate approximation.  It is best to avoid using
8328 |make_fraction| in this inner loop.
8329 @^inner loop@>
8330
8331 @<Use one or two recursive calls to compute the |arc_test| function@>=
8332
8333   @<Set |a_new| and |a_aux| so their sum is |2*a_goal| and |a_new| is as
8334     large as possible@>;
8335   tol = tol + halfp(tol);
8336   a = mp_arc_test(mp, dx0,dy0, dx01,dy01, dx02,dy02, v0, v002, 
8337                   halfp(v02), a_new, tol);
8338   if ( a<0 )  {
8339      return (-halfp(two-a));
8340   } else { 
8341     @<Update |a_new| to reduce |a_new+a_aux| by |a|@>;
8342     b = mp_arc_test(mp, dx02,dy02, dx12,dy12, dx2,dy2,
8343                     halfp(v02), v022, v2, a_new, tol);
8344     if ( b<0 )  
8345       return (-halfp(-b) - half_unit);
8346     else  
8347       return (a + half(b-a));
8348   }
8349 }
8350
8351 @ @<Other local variables in |arc_test|@>=
8352 scaled a,b; /* results of recursive calls */
8353 scaled a_new,a_aux; /* the sum of these gives the |a_goal| */
8354
8355 @ @<Set |a_new| and |a_aux| so their sum is |2*a_goal| and |a_new| is...@>=
8356 a_aux = el_gordo - a_goal;
8357 if ( a_goal > a_aux ) {
8358   a_aux = a_goal - a_aux;
8359   a_new = el_gordo;
8360 } else { 
8361   a_new = a_goal + a_goal;
8362   a_aux = 0;
8363 }
8364
8365 @ There is no need to maintain |a_aux| at this point so we use it as a temporary
8366 to force the additions and subtractions to be done in an order that avoids
8367 overflow.
8368
8369 @<Update |a_new| to reduce |a_new+a_aux| by |a|@>=
8370 if ( a > a_aux ) {
8371   a_aux = a_aux - a;
8372   a_new = a_new + a_aux;
8373 }
8374
8375 @ This code assumes all {\it dx} and {\it dy} variables have magnitude less than
8376 |fraction_four|.  To simplify the rest of the |arc_test| routine, we strengthen
8377 this assumption by requiring the norm of each $({\it dx},{\it dy})$ pair to obey
8378 this bound.  Note that recursive calls will maintain this invariant.
8379
8380 @<Bisect the B\'ezier quadratic given by |dx0|, |dy0|, |dx1|, |dy1|,...@>=
8381 dx01 = half(dx0 + dx1);
8382 dx12 = half(dx1 + dx2);
8383 dx02 = half(dx01 + dx12);
8384 dy01 = half(dy0 + dy1);
8385 dy12 = half(dy1 + dy2);
8386 dy02 = half(dy01 + dy12)
8387
8388 @ We should be careful to keep |arc<el_gordo| so that calling |arc_test| with
8389 |a_goal=el_gordo| is guaranteed to yield the arc length.
8390
8391 @<Initialize |v002|, |v022|, and the arc length estimate |arc|;...@>=
8392 v002 = mp_pyth_add(mp, dx01+half(dx0+dx02), dy01+half(dy0+dy02));
8393 v022 = mp_pyth_add(mp, dx12+half(dx02+dx2), dy12+half(dy02+dy2));
8394 tmp = halfp(v02+2);
8395 arc1 = v002 + half(halfp(v0+tmp) - v002);
8396 arc = v022 + half(halfp(v2+tmp) - v022);
8397 if ( (arc < el_gordo-arc1) )  {
8398   arc = arc+arc1;
8399 } else { 
8400   mp->arith_error = true;
8401   if ( a_goal==el_gordo )  return (el_gordo);
8402   else return (-two);
8403 }
8404
8405 @ @<Other local variables in |arc_test|@>=
8406 scaled tmp, tmp2; /* all purpose temporary registers */
8407 scaled arc1; /* arc length estimate for the first half */
8408
8409 @ @<Test if the control points are confined to one quadrant or rotating...@>=
8410 simple = ((dx0>=0) && (dx1>=0) && (dx2>=0)) ||
8411          ((dx0<=0) && (dx1<=0) && (dx2<=0));
8412 if ( simple )
8413   simple = ((dy0>=0) && (dy1>=0) && (dy2>=0)) ||
8414            ((dy0<=0) && (dy1<=0) && (dy2<=0));
8415 if ( ! simple ) {
8416   simple = ((dx0>=dy0) && (dx1>=dy1) && (dx2>=dy2)) ||
8417            ((dx0<=dy0) && (dx1<=dy1) && (dx2<=dy2));
8418   if ( simple ) 
8419     simple = ((-dx0>=dy0) && (-dx1>=dy1) && (-dx2>=dy2)) ||
8420              ((-dx0<=dy0) && (-dx1<=dy1) && (-dx2<=dy2));
8421 }
8422
8423 @ Since Simpson's rule is based on approximating the integrand by a parabola,
8424 @^Simpson's rule@>
8425 it is appropriate to use the same approximation to decide when the integral
8426 reaches the intermediate value |a_goal|.  At this point
8427 $$\eqalign{
8428     {\vb\dot B(0)\vb\over 3} &= \hbox{|v0|}, \qquad
8429     {\vb\dot B({1\over4})\vb\over 3} = {\hbox{|v002|}\over 2}, \qquad
8430     {\vb\dot B({1\over2})\vb\over 3} = {\hbox{|v02|}\over 2}, \cr
8431     {\vb\dot B({3\over4})\vb\over 3} &= {\hbox{|v022|}\over 2}, \qquad
8432     {\vb\dot B(1)\vb\over 3} = \hbox{|v2|} \cr
8433 }
8434 $$
8435 and
8436 $$ {\vb\dot B(t)\vb\over 3} \approx
8437   \cases{B\left(\hbox{|v0|},
8438       \hbox{|v002|}-{1\over 2}\hbox{|v0|}-{1\over 4}\hbox{|v02|},
8439       {1\over 2}\hbox{|v02|}; 2t \right)&
8440     if $t\le{1\over 2}$\cr
8441   B\left({1\over 2}\hbox{|v02|},
8442       \hbox{|v022|}-{1\over 4}\hbox{|v02|}-{1\over 2}\hbox{|v2|},
8443       \hbox{|v2|}; 2t-1 \right)&
8444     if $t\ge{1\over 2}$.\cr}
8445  \eqno (*)
8446 $$
8447 We can integrate $\vb\dot B(t)\vb$ by using
8448 $$\int 3B(a,b,c;\tau)\,dt =
8449   {B(0,a,a+b,a+b+c;\tau) + {\rm constant} \over {d\tau\over dt}}.
8450 $$
8451
8452 This construction allows us to find the time when the arc length reaches
8453 |a_goal| by solving a cubic equation of the form
8454 $$ B(0,a,a+b,a+b+c;\tau) = x, $$
8455 where $\tau$ is $2t$ or $2t+1$, $x$ is |a_goal| or |a_goal-arc1|, and $a$, $b$,
8456 and $c$ are the Bernshte{\u\i}n coefficients from $(*)$ divided by
8457 @^Bernshte{\u\i}n, Serge{\u\i} Natanovich@>
8458 $d\tau\over dt$.  We shall define a function |solve_rising_cubic| that finds
8459 $\tau$ given $a$, $b$, $c$, and $x$.
8460
8461 @<Estimate when the arc length reaches |a_goal| and set |arc_test| to...@>=
8462
8463   tmp = (v02 + 2) / 4;
8464   if ( a_goal<=arc1 ) {
8465     tmp2 = halfp(v0);
8466     return 
8467       (halfp(mp_solve_rising_cubic(mp, tmp2, arc1-tmp2-tmp, tmp, a_goal))- two);
8468   } else { 
8469     tmp2 = halfp(v2);
8470     return ((half_unit - two) +
8471       halfp(mp_solve_rising_cubic(mp, tmp, arc-arc1-tmp-tmp2, tmp2, a_goal-arc1)));
8472   }
8473 }
8474
8475 @ Here is the |solve_rising_cubic| routine that finds the time~$t$ when
8476 $$ B(0, a, a+b, a+b+c; t) = x. $$
8477 This routine is based on |crossing_point| but is simplified by the
8478 assumptions that $B(a,b,c;t)\ge0$ for $0\le t\le1$ and that |0<=x<=a+b+c|.
8479 If rounding error causes this condition to be violated slightly, we just ignore
8480 it and proceed with binary search.  This finds a time when the function value
8481 reaches |x| and the slope is positive.
8482
8483 @<Declare subroutines needed by |arc_test|@>=
8484 scaled mp_solve_rising_cubic (MP mp,scaled a, scaled b,  scaled c, scaled x) {
8485   scaled ab, bc, ac; /* bisection results */
8486   integer t; /* $2^k+q$ where unscaled answer is in $[q2^{-k},(q+1)2^{-k})$ */
8487   integer xx; /* temporary for updating |x| */
8488   if ( (a<0) || (c<0) ) mp_confusion(mp, "rising?");
8489 @:this can't happen rising?}{\quad rising?@>
8490   if ( x<=0 ) {
8491         return 0;
8492   } else if ( x >= a+b+c ) {
8493     return unity;
8494   } else { 
8495     t = 1;
8496     @<Rescale if necessary to make sure |a|, |b|, and |c| are all less than
8497       |el_gordo div 3|@>;
8498     do {  
8499       t+=t;
8500       @<Subdivide the B\'ezier quadratic defined by |a|, |b|, |c|@>;
8501       xx = x - a - ab - ac;
8502       if ( xx < -x ) { x+=x; b=ab; c=ac;  }
8503       else { x = x + xx;  a=ac; b=mp->bc; t = t+1; };
8504     } while (t < unity);
8505     return (t - unity);
8506   }
8507 }
8508
8509 @ @<Subdivide the B\'ezier quadratic defined by |a|, |b|, |c|@>=
8510 ab = half(a+b);
8511 bc = half(b+c);
8512 ac = half(ab+bc)
8513
8514 @ @d one_third_el_gordo 05252525252 /* upper bound on |a|, |b|, and |c| */
8515
8516 @<Rescale if necessary to make sure |a|, |b|, and |c| are all less than...@>=
8517 while ((a>one_third_el_gordo)||(b>one_third_el_gordo)||(c>one_third_el_gordo)) { 
8518   a = halfp(a);
8519   b = half(b);
8520   c = halfp(c);
8521   x = halfp(x);
8522 }
8523
8524 @ It is convenient to have a simpler interface to |arc_test| that requires no
8525 unnecessary arguments and ensures that each $({\it dx},{\it dy})$ pair has
8526 length less than |fraction_four|.
8527
8528 @d arc_tol   16  /* quit when change in arc length estimate reaches this */
8529
8530 @c scaled mp_do_arc_test (MP mp,scaled dx0, scaled dy0, scaled dx1, 
8531                           scaled dy1, scaled dx2, scaled dy2, scaled a_goal) {
8532   scaled v0,v1,v2; /* length of each $({\it dx},{\it dy})$ pair */
8533   scaled v02; /* twice the norm of the quadratic at $t={1\over2}$ */
8534   v0 = mp_pyth_add(mp, dx0,dy0);
8535   v1 = mp_pyth_add(mp, dx1,dy1);
8536   v2 = mp_pyth_add(mp, dx2,dy2);
8537   if ( (v0>=fraction_four) || (v1>=fraction_four) || (v2>=fraction_four) ) { 
8538     mp->arith_error = true;
8539     if ( a_goal==el_gordo )  return el_gordo;
8540     else return (-two);
8541   } else { 
8542     v02 = mp_pyth_add(mp, dx1+half(dx0+dx2), dy1+half(dy0+dy2));
8543     return (mp_arc_test(mp, dx0,dy0, dx1,dy1, dx2,dy2,
8544                                  v0, v02, v2, a_goal, arc_tol));
8545   }
8546 }
8547
8548 @ Now it is easy to find the arc length of an entire path.
8549
8550 @c scaled mp_get_arc_length (MP mp,pointer h) {
8551   pointer p,q; /* for traversing the path */
8552   scaled a,a_tot; /* current and total arc lengths */
8553   a_tot = 0;
8554   p = h;
8555   while ( right_type(p)!=mp_endpoint ){ 
8556     q = link(p);
8557     a = mp_do_arc_test(mp, right_x(p)-x_coord(p), right_y(p)-y_coord(p),
8558       left_x(q)-right_x(p), left_y(q)-right_y(p),
8559       x_coord(q)-left_x(q), y_coord(q)-left_y(q), el_gordo);
8560     a_tot = mp_slow_add(mp, a, a_tot);
8561     if ( q==h ) break;  else p=q;
8562   }
8563   check_arith;
8564   return a_tot;
8565 }
8566
8567 @ The inverse operation of finding the time on a path~|h| when the arc length
8568 reaches some value |arc0| can also be accomplished via |do_arc_test|.  Some care
8569 is required to handle very large times or negative times on cyclic paths.  For
8570 non-cyclic paths, |arc0| values that are negative or too large cause
8571 |get_arc_time| to return 0 or the length of path~|h|.
8572
8573 If |arc0| is greater than the arc length of a cyclic path~|h|, the result is a
8574 time value greater than the length of the path.  Since it could be much greater,
8575 we must be prepared to compute the arc length of path~|h| and divide this into
8576 |arc0| to find how many multiples of the length of path~|h| to add.
8577
8578 @c scaled mp_get_arc_time (MP mp,pointer h, scaled  arc0) {
8579   pointer p,q; /* for traversing the path */
8580   scaled t_tot; /* accumulator for the result */
8581   scaled t; /* the result of |do_arc_test| */
8582   scaled arc; /* portion of |arc0| not used up so far */
8583   integer n; /* number of extra times to go around the cycle */
8584   if ( arc0<0 ) {
8585     @<Deal with a negative |arc0| value and |return|@>;
8586   }
8587   if ( arc0==el_gordo ) decr(arc0);
8588   t_tot = 0;
8589   arc = arc0;
8590   p = h;
8591   while ( (right_type(p)!=mp_endpoint) && (arc>0) ) {
8592     q = link(p);
8593     t = mp_do_arc_test(mp, right_x(p)-x_coord(p), right_y(p)-y_coord(p),
8594       left_x(q)-right_x(p), left_y(q)-right_y(p),
8595       x_coord(q)-left_x(q), y_coord(q)-left_y(q), arc);
8596     @<Update |arc| and |t_tot| after |do_arc_test| has just returned |t|@>;
8597     if ( q==h ) {
8598       @<Update |t_tot| and |arc| to avoid going around the cyclic
8599         path too many times but set |arith_error:=true| and |goto done| on
8600         overflow@>;
8601     }
8602     p = q;
8603   }
8604   check_arith;
8605   return t_tot;
8606 }
8607
8608 @ @<Update |arc| and |t_tot| after |do_arc_test| has just returned |t|@>=
8609 if ( t<0 ) { t_tot = t_tot + t + two;  arc = 0;  }
8610 else { t_tot = t_tot + unity;  arc = arc - t;  }
8611
8612 @ @<Deal with a negative |arc0| value and |return|@>=
8613
8614   if ( left_type(h)==mp_endpoint ) {
8615     t_tot=0;
8616   } else { 
8617     p = mp_htap_ypoc(mp, h);
8618     t_tot = -mp_get_arc_time(mp, p, -arc0);
8619     mp_toss_knot_list(mp, p);
8620   }
8621   check_arith;
8622   return t_tot;
8623 }
8624
8625 @ @<Update |t_tot| and |arc| to avoid going around the cyclic...@>=
8626 if ( arc>0 ) { 
8627   n = arc / (arc0 - arc);
8628   arc = arc - n*(arc0 - arc);
8629   if ( t_tot > el_gordo / (n+1) ) { 
8630     mp->arith_error = true;
8631     t_tot = el_gordo;
8632     break;
8633   }
8634   t_tot = (n + 1)*t_tot;
8635 }
8636
8637 @* \[20] Data structures for pens.
8638 A Pen in \MP\ can be either elliptical or polygonal.  Elliptical pens result
8639 in \ps\ \&{stroke} commands, while anything drawn with a polygonal pen is
8640 @:stroke}{\&{stroke} command@>
8641 converted into an area fill as described in the next part of this program.
8642 The mathematics behind this process is based on simple aspects of the theory
8643 of tracings developed by Leo Guibas, Lyle Ramshaw, and Jorge Stolfi
8644 [``A kinematic framework for computational geometry,'' Proc.\ IEEE Symp.\
8645 Foundations of Computer Science {\bf 24} (1983), 100--111].
8646
8647 Polygonal pens are created from paths via \MP's \&{makepen} primitive.
8648 @:makepen_}{\&{makepen} primitive@>
8649 This path representation is almost sufficient for our purposes except that
8650 a pen path should always be a convex polygon with the vertices in
8651 counter-clockwise order.
8652 Since we will need to scan pen polygons both forward and backward, a pen
8653 should be represented as a doubly linked ring of knot nodes.  There is
8654 room for the extra back pointer because we do not need the
8655 |left_type| or |right_type| fields.  In fact, we don't need the |left_x|,
8656 |left_y|, |right_x|, or |right_y| fields either but we leave these alone
8657 so that certain procedures can operate on both pens and paths.  In particular,
8658 pens can be copied using |copy_path| and recycled using |toss_knot_list|.
8659
8660 @d knil info
8661   /* this replaces the |left_type| and |right_type| fields in a pen knot */
8662
8663 @ The |make_pen| procedure turns a path into a pen by initializing
8664 the |knil| pointers and making sure the knots form a convex polygon.
8665 Thus each cubic in the given path becomes a straight line and the control
8666 points are ignored.  If the path is not cyclic, the ends are connected by a
8667 straight line.
8668
8669 @d copy_pen(A) mp_make_pen(mp, mp_copy_path(mp, (A)),false)
8670
8671 @c @<Declare a function called |convex_hull|@>;
8672 pointer mp_make_pen (MP mp,pointer h, boolean need_hull) {
8673   pointer p,q; /* two consecutive knots */
8674   q=h;
8675   do {  
8676     p=q; q=link(q);
8677     knil(q)=p;
8678   } while (q!=h);
8679   if ( need_hull ){ 
8680     h=mp_convex_hull(mp, h);
8681     @<Make sure |h| isn't confused with an elliptical pen@>;
8682   }
8683   return h;
8684 }
8685
8686 @ The only information required about an elliptical pen is the overall
8687 transformation that has been applied to the original \&{pencircle}.
8688 @:pencircle_}{\&{pencircle} primitive@>
8689 Since it suffices to keep track of how the three points $(0,0)$, $(1,0)$,
8690 and $(0,1)$ are transformed, an elliptical pen can be stored in a single
8691 knot node and transformed as if it were a path.
8692
8693 @d pen_is_elliptical(A) ((A)==link((A)))
8694
8695 @c pointer mp_get_pen_circle (MP mp,scaled diam) {
8696   pointer h; /* the knot node to return */
8697   h=mp_get_node(mp, knot_node_size);
8698   link(h)=h; knil(h)=h;
8699   originator(h)=mp_program_code;
8700   x_coord(h)=0; y_coord(h)=0;
8701   left_x(h)=diam; left_y(h)=0;
8702   right_x(h)=0; right_y(h)=diam;
8703   return h;
8704 }
8705
8706 @ If the polygon being returned by |make_pen| has only one vertex, it will
8707 be interpreted as an elliptical pen.  This is no problem since a degenerate
8708 polygon can equally well be thought of as a degenerate ellipse.  We need only
8709 initialize the |left_x|, |left_y|, |right_x|, and |right_y| fields.
8710
8711 @<Make sure |h| isn't confused with an elliptical pen@>=
8712 if ( pen_is_elliptical( h) ){ 
8713   left_x(h)=x_coord(h); left_y(h)=y_coord(h);
8714   right_x(h)=x_coord(h); right_y(h)=y_coord(h);
8715 }
8716
8717 @ We have to cheat a little here but most operations on pens only use
8718 the first three words in each knot node.
8719 @^data structure assumptions@>
8720
8721 @<Initialize a pen at |test_pen| so that it fits in nine words@>=
8722 x_coord(test_pen)=-half_unit;
8723 y_coord(test_pen)=0;
8724 x_coord(test_pen+3)=half_unit;
8725 y_coord(test_pen+3)=0;
8726 x_coord(test_pen+6)=0;
8727 y_coord(test_pen+6)=unity;
8728 link(test_pen)=test_pen+3;
8729 link(test_pen+3)=test_pen+6;
8730 link(test_pen+6)=test_pen;
8731 knil(test_pen)=test_pen+6;
8732 knil(test_pen+3)=test_pen;
8733 knil(test_pen+6)=test_pen+3
8734
8735 @ Printing a polygonal pen is very much like printing a path
8736
8737 @<Declare subroutines for printing expressions@>=
8738 void mp_pr_pen (MP mp,pointer h) {
8739   pointer p,q; /* for list traversal */
8740   if ( pen_is_elliptical(h) ) {
8741     @<Print the elliptical pen |h|@>;
8742   } else { 
8743     p=h;
8744     do {  
8745       mp_print_two(mp, x_coord(p),y_coord(p));
8746       mp_print_nl(mp, " .. ");
8747       @<Advance |p| making sure the links are OK and |return| if there is
8748         a problem@>;
8749      } while (p!=h);
8750      mp_print(mp, "cycle");
8751   }
8752 }
8753
8754 @ @<Advance |p| making sure the links are OK and |return| if there is...@>=
8755 q=link(p);
8756 if ( (q==null) || (knil(q)!=p) ) { 
8757   mp_print_nl(mp, "???"); return; /* this won't happen */
8758 @.???@>
8759 }
8760 p=q
8761
8762 @ @<Print the elliptical pen |h|@>=
8763
8764 mp_print(mp, "pencircle transformed (");
8765 mp_print_scaled(mp, x_coord(h));
8766 mp_print_char(mp, ',');
8767 mp_print_scaled(mp, y_coord(h));
8768 mp_print_char(mp, ',');
8769 mp_print_scaled(mp, left_x(h)-x_coord(h));
8770 mp_print_char(mp, ',');
8771 mp_print_scaled(mp, right_x(h)-x_coord(h));
8772 mp_print_char(mp, ',');
8773 mp_print_scaled(mp, left_y(h)-y_coord(h));
8774 mp_print_char(mp, ',');
8775 mp_print_scaled(mp, right_y(h)-y_coord(h));
8776 mp_print_char(mp, ')');
8777 }
8778
8779 @ Here us another version of |pr_pen| that prints the pen as a diagnostic
8780 message.
8781
8782 @<Declare subroutines for printing expressions@>=
8783 void mp_print_pen (MP mp,pointer h, char *s, boolean nuline) { 
8784   mp_print_diagnostic(mp, "Pen",s,nuline); mp_print_ln(mp);
8785 @.Pen at line...@>
8786   mp_pr_pen(mp, h);
8787   mp_end_diagnostic(mp, true);
8788 }
8789
8790 @ Making a polygonal pen into a path involves restoring the |left_type| and
8791 |right_type| fields and setting the control points so as to make a polygonal
8792 path.
8793
8794 @c 
8795 void mp_make_path (MP mp,pointer h) {
8796   pointer p; /* for traversing the knot list */
8797   small_number k; /* a loop counter */
8798   @<Other local variables in |make_path|@>;
8799   if ( pen_is_elliptical(h) ) {
8800     @<Make the elliptical pen |h| into a path@>;
8801   } else { 
8802     p=h;
8803     do {  
8804       left_type(p)=mp_explicit;
8805       right_type(p)=mp_explicit;
8806       @<copy the coordinates of knot |p| into its control points@>;
8807        p=link(p);
8808     } while (p!=h);
8809   }
8810 }
8811
8812 @ @<copy the coordinates of knot |p| into its control points@>=
8813 left_x(p)=x_coord(p);
8814 left_y(p)=y_coord(p);
8815 right_x(p)=x_coord(p);
8816 right_y(p)=y_coord(p)
8817
8818 @ We need an eight knot path to get a good approximation to an ellipse.
8819
8820 @<Make the elliptical pen |h| into a path@>=
8821
8822   @<Extract the transformation parameters from the elliptical pen~|h|@>;
8823   p=h;
8824   for (k=0;k<=7;k++ ) { 
8825     @<Initialize |p| as the |k|th knot of a circle of unit diameter,
8826       transforming it appropriately@>;
8827     if ( k==7 ) link(p)=h;  else link(p)=mp_get_node(mp, knot_node_size);
8828     p=link(p);
8829   }
8830 }
8831
8832 @ @<Extract the transformation parameters from the elliptical pen~|h|@>=
8833 center_x=x_coord(h);
8834 center_y=y_coord(h);
8835 width_x=left_x(h)-center_x;
8836 width_y=left_y(h)-center_y;
8837 height_x=right_x(h)-center_x;
8838 height_y=right_y(h)-center_y
8839
8840 @ @<Other local variables in |make_path|@>=
8841 scaled center_x,center_y; /* translation parameters for an elliptical pen */
8842 scaled width_x,width_y; /* the effect of a unit change in $x$ */
8843 scaled height_x,height_y; /* the effect of a unit change in $y$ */
8844 scaled dx,dy; /* the vector from knot |p| to its right control point */
8845 integer kk;
8846   /* |k| advanced $270^\circ$ around the ring (cf. $\sin\theta=\cos(\theta+270)$) */
8847
8848 @ The only tricky thing here are the tables |half_cos| and |d_cos| used to
8849 find the point $k/8$ of the way around the circle and the direction vector
8850 to use there.
8851
8852 @<Initialize |p| as the |k|th knot of a circle of unit diameter,...@>=
8853 kk=(k+6)% 8;
8854 x_coord(p)=center_x+mp_take_fraction(mp, mp->half_cos[k],width_x)
8855            +mp_take_fraction(mp, mp->half_cos[kk],height_x);
8856 y_coord(p)=center_y+mp_take_fraction(mp, mp->half_cos[k],width_y)
8857            +mp_take_fraction(mp, mp->half_cos[kk],height_y);
8858 dx=-mp_take_fraction(mp, mp->d_cos[kk],width_x)
8859    +mp_take_fraction(mp, mp->d_cos[k],height_x);
8860 dy=-mp_take_fraction(mp, mp->d_cos[kk],width_y)
8861    +mp_take_fraction(mp, mp->d_cos[k],height_y);
8862 right_x(p)=x_coord(p)+dx;
8863 right_y(p)=y_coord(p)+dy;
8864 left_x(p)=x_coord(p)-dx;
8865 left_y(p)=y_coord(p)-dy;
8866 left_type(p)=mp_explicit;
8867 right_type(p)=mp_explicit;
8868 originator(p)=mp_program_code
8869
8870 @ @<Glob...@>=
8871 fraction half_cos[8]; /* ${1\over2}\cos(45k)$ */
8872 fraction d_cos[8]; /* a magic constant times $\cos(45k)$ */
8873
8874 @ The magic constant for |d_cos| is the distance between $({1\over2},0)$ and
8875 $({1\over4}\sqrt2,{1\over4}\sqrt2)$ times the result of the |velocity|
8876 function for $\theta=\phi=22.5^\circ$.  This comes out to be
8877 $$ d = {\sqrt{2-\sqrt2}\over 3+3\cos22.5^\circ}
8878   \approx 0.132608244919772.
8879 $$
8880
8881 @<Set init...@>=
8882 mp->half_cos[0]=fraction_half;
8883 mp->half_cos[1]=94906266; /* $2^{26}\sqrt2\approx94906265.62$ */
8884 mp->half_cos[2]=0;
8885 mp->d_cos[0]=35596755; /* $2^{28}d\approx35596754.69$ */
8886 mp->d_cos[1]=25170707; /* $2^{27}\sqrt2\,d\approx25170706.63$ */
8887 mp->d_cos[2]=0;
8888 for (k=3;k<= 4;k++ ) { 
8889   mp->half_cos[k]=-mp->half_cos[4-k];
8890   mp->d_cos[k]=-mp->d_cos[4-k];
8891 }
8892 for (k=5;k<= 7;k++ ) { 
8893   mp->half_cos[k]=mp->half_cos[8-k];
8894   mp->d_cos[k]=mp->d_cos[8-k];
8895 }
8896
8897 @ The |convex_hull| function forces a pen polygon to be convex when it is
8898 returned by |make_pen| and after any subsequent transformation where rounding
8899 error might allow the convexity to be lost.
8900 The convex hull algorithm used here is described by F.~P. Preparata and
8901 M.~I. Shamos [{\sl Computational Geometry}, Springer-Verlag, 1985].
8902
8903 @<Declare a function called |convex_hull|@>=
8904 @<Declare a procedure called |move_knot|@>;
8905 pointer mp_convex_hull (MP mp,pointer h) { /* Make a polygonal pen convex */
8906   pointer l,r; /* the leftmost and rightmost knots */
8907   pointer p,q; /* knots being scanned */
8908   pointer s; /* the starting point for an upcoming scan */
8909   scaled dx,dy; /* a temporary pointer */
8910   if ( pen_is_elliptical(h) ) {
8911      return h;
8912   } else { 
8913     @<Set |l| to the leftmost knot in polygon~|h|@>;
8914     @<Set |r| to the rightmost knot in polygon~|h|@>;
8915     if ( l!=r ) { 
8916       s=link(r);
8917       @<Find any knots on the path from |l| to |r| above the |l|-|r| line and
8918         move them past~|r|@>;
8919       @<Find any knots on the path from |s| to |l| below the |l|-|r| line and
8920         move them past~|l|@>;
8921       @<Sort the path from |l| to |r| by increasing $x$@>;
8922       @<Sort the path from |r| to |l| by decreasing $x$@>;
8923     }
8924     if ( l!=link(l) ) {
8925       @<Do a Gramm scan and remove vertices where there is no left turn@>;
8926     }
8927     return l;
8928   }
8929 }
8930
8931 @ All comparisons are done primarily on $x$ and secondarily on $y$.
8932
8933 @<Set |l| to the leftmost knot in polygon~|h|@>=
8934 l=h;
8935 p=link(h);
8936 while ( p!=h ) { 
8937   if ( x_coord(p)<=x_coord(l) )
8938     if ( (x_coord(p)<x_coord(l)) || (y_coord(p)<y_coord(l)) )
8939       l=p;
8940   p=link(p);
8941 }
8942
8943 @ @<Set |r| to the rightmost knot in polygon~|h|@>=
8944 r=h;
8945 p=link(h);
8946 while ( p!=h ) { 
8947   if ( x_coord(p)>=x_coord(r) )
8948     if ( (x_coord(p)>x_coord(r)) || (y_coord(p)>y_coord(r)) )
8949       r=p;
8950   p=link(p);
8951 }
8952
8953 @ @<Find any knots on the path from |l| to |r| above the |l|-|r| line...@>=
8954 dx=x_coord(r)-x_coord(l);
8955 dy=y_coord(r)-y_coord(l);
8956 p=link(l);
8957 while ( p!=r ) { 
8958   q=link(p);
8959   if ( mp_ab_vs_cd(mp, dx,y_coord(p)-y_coord(l),dy,x_coord(p)-x_coord(l))>0 )
8960     mp_move_knot(mp, p, r);
8961   p=q;
8962 }
8963
8964 @ The |move_knot| procedure removes |p| from a doubly linked list and inserts
8965 it after |q|.
8966
8967 @ @<Declare a procedure called |move_knot|@>=
8968 void mp_move_knot (MP mp,pointer p, pointer q) { 
8969   link(knil(p))=link(p);
8970   knil(link(p))=knil(p);
8971   knil(p)=q;
8972   link(p)=link(q);
8973   link(q)=p;
8974   knil(link(p))=p;
8975 }
8976
8977 @ @<Find any knots on the path from |s| to |l| below the |l|-|r| line...@>=
8978 p=s;
8979 while ( p!=l ) { 
8980   q=link(p);
8981   if ( mp_ab_vs_cd(mp, dx,y_coord(p)-y_coord(l),dy,x_coord(p)-x_coord(l))<0 )
8982     mp_move_knot(mp, p,l);
8983   p=q;
8984 }
8985
8986 @ The list is likely to be in order already so we just do linear insertions.
8987 Secondary comparisons on $y$ ensure that the sort is consistent with the
8988 choice of |l| and |r|.
8989
8990 @<Sort the path from |l| to |r| by increasing $x$@>=
8991 p=link(l);
8992 while ( p!=r ) { 
8993   q=knil(p);
8994   while ( x_coord(q)>x_coord(p) ) q=knil(q);
8995   while ( x_coord(q)==x_coord(p) ) {
8996     if ( y_coord(q)>y_coord(p) ) q=knil(q); else break;
8997   }
8998   if ( q==knil(p) ) p=link(p);
8999   else { p=link(p); mp_move_knot(mp, knil(p),q); };
9000 }
9001
9002 @ @<Sort the path from |r| to |l| by decreasing $x$@>=
9003 p=link(r);
9004 while ( p!=l ){ 
9005   q=knil(p);
9006   while ( x_coord(q)<x_coord(p) ) q=knil(q);
9007   while ( x_coord(q)==x_coord(p) ) {
9008     if ( y_coord(q)<y_coord(p) ) q=knil(q); else break;
9009   }
9010   if ( q==knil(p) ) p=link(p);
9011   else { p=link(p); mp_move_knot(mp, knil(p),q); };
9012 }
9013
9014 @ The condition involving |ab_vs_cd| tests if there is not a left turn
9015 at knot |q|.  There usually will be a left turn so we streamline the case
9016 where the |then| clause is not executed.
9017
9018 @<Do a Gramm scan and remove vertices where there...@>=
9019
9020 p=l; q=link(l);
9021 while (1) { 
9022   dx=x_coord(q)-x_coord(p);
9023   dy=y_coord(q)-y_coord(p);
9024   p=q; q=link(q);
9025   if ( p==l ) break;
9026   if ( p!=r )
9027     if ( mp_ab_vs_cd(mp, dx,y_coord(q)-y_coord(p),dy,x_coord(q)-x_coord(p))<=0 ) {
9028       @<Remove knot |p| and back up |p| and |q| but don't go past |l|@>;
9029     }
9030   }
9031 }
9032
9033 @ @<Remove knot |p| and back up |p| and |q| but don't go past |l|@>=
9034
9035 s=knil(p);
9036 mp_free_node(mp, p,knot_node_size);
9037 link(s)=q; knil(q)=s;
9038 if ( s==l ) p=s;
9039 else { p=knil(s); q=s; };
9040 }
9041
9042 @ The |find_offset| procedure sets global variables |(cur_x,cur_y)| to the
9043 offset associated with the given direction |(x,y)|.  If two different offsets
9044 apply, it chooses one of them.
9045
9046 @c 
9047 void mp_find_offset (MP mp,scaled x, scaled y, pointer h) {
9048   pointer p,q; /* consecutive knots */
9049   scaled wx,wy,hx,hy;
9050   /* the transformation matrix for an elliptical pen */
9051   fraction xx,yy; /* untransformed offset for an elliptical pen */
9052   fraction d; /* a temporary register */
9053   if ( pen_is_elliptical(h) ) {
9054     @<Find the offset for |(x,y)| on the elliptical pen~|h|@>
9055   } else { 
9056     q=h;
9057     do {  
9058       p=q; q=link(q);
9059     } while (!(mp_ab_vs_cd(mp, x_coord(q)-x_coord(p),y, y_coord(q)-y_coord(p),x)>=0));
9060     do {  
9061       p=q; q=link(q);
9062     } while (!(mp_ab_vs_cd(mp, x_coord(q)-x_coord(p),y, y_coord(q)-y_coord(p),x)<=0));
9063     mp->cur_x=x_coord(p);
9064     mp->cur_y=y_coord(p);
9065   }
9066 }
9067
9068 @ @<Glob...@>=
9069 scaled cur_x;
9070 scaled cur_y; /* all-purpose return value registers */
9071
9072 @ @<Find the offset for |(x,y)| on the elliptical pen~|h|@>=
9073 if ( (x==0) && (y==0) ) {
9074   mp->cur_x=x_coord(h); mp->cur_y=y_coord(h);  
9075 } else { 
9076   @<Find the non-constant part of the transformation for |h|@>;
9077   while ( (abs(x)<fraction_half) && (abs(y)<fraction_half) ){ 
9078     x+=x; y+=y;  
9079   };
9080   @<Make |(xx,yy)| the offset on the untransformed \&{pencircle} for the
9081     untransformed version of |(x,y)|@>;
9082   mp->cur_x=x_coord(h)+mp_take_fraction(mp, xx,wx)+mp_take_fraction(mp, yy,hx);
9083   mp->cur_y=y_coord(h)+mp_take_fraction(mp, xx,wy)+mp_take_fraction(mp, yy,hy);
9084 }
9085
9086 @ @<Find the non-constant part of the transformation for |h|@>=
9087 wx=left_x(h)-x_coord(h);
9088 wy=left_y(h)-y_coord(h);
9089 hx=right_x(h)-x_coord(h);
9090 hy=right_y(h)-y_coord(h)
9091
9092 @ @<Make |(xx,yy)| the offset on the untransformed \&{pencircle} for the...@>=
9093 yy=-(mp_take_fraction(mp, x,hy)+mp_take_fraction(mp, y,-hx));
9094 xx=mp_take_fraction(mp, x,-wy)+mp_take_fraction(mp, y,wx);
9095 d=mp_pyth_add(mp, xx,yy);
9096 if ( d>0 ) { 
9097   xx=half(mp_make_fraction(mp, xx,d));
9098   yy=half(mp_make_fraction(mp, yy,d));
9099 }
9100
9101 @ Finding the bounding box of a pen is easy except if the pen is elliptical.
9102 But we can handle that case by just calling |find_offset| twice.  The answer
9103 is stored in the global variables |minx|, |maxx|, |miny|, and |maxy|.
9104
9105 @c 
9106 void mp_pen_bbox (MP mp,pointer h) {
9107   pointer p; /* for scanning the knot list */
9108   if ( pen_is_elliptical(h) ) {
9109     @<Find the bounding box of an elliptical pen@>;
9110   } else { 
9111     minx=x_coord(h); maxx=minx;
9112     miny=y_coord(h); maxy=miny;
9113     p=link(h);
9114     while ( p!=h ) {
9115       if ( x_coord(p)<minx ) minx=x_coord(p);
9116       if ( y_coord(p)<miny ) miny=y_coord(p);
9117       if ( x_coord(p)>maxx ) maxx=x_coord(p);
9118       if ( y_coord(p)>maxy ) maxy=y_coord(p);
9119       p=link(p);
9120     }
9121   }
9122 }
9123
9124 @ @<Find the bounding box of an elliptical pen@>=
9125
9126 mp_find_offset(mp, 0,fraction_one,h);
9127 maxx=mp->cur_x;
9128 minx=2*x_coord(h)-mp->cur_x;
9129 mp_find_offset(mp, -fraction_one,0,h);
9130 maxy=mp->cur_y;
9131 miny=2*y_coord(h)-mp->cur_y;
9132 }
9133
9134 @* \[21] Edge structures.
9135 Now we come to \MP's internal scheme for representing pictures.
9136 The representation is very different from \MF's edge structures
9137 because \MP\ pictures contain \ps\ graphics objects instead of pixel
9138 images.  However, the basic idea is somewhat similar in that shapes
9139 are represented via their boundaries.
9140
9141 The main purpose of edge structures is to keep track of graphical objects
9142 until it is time to translate them into \ps.  Since \MP\ does not need to
9143 know anything about an edge structure other than how to translate it into
9144 \ps\ and how to find its bounding box, edge structures can be just linked
9145 lists of graphical objects.  \MP\ has no easy way to determine whether
9146 two such objects overlap, but it suffices to draw the first one first and
9147 let the second one overwrite it if necessary.
9148
9149 @<Types...@>=
9150 enum mp_graphical_object_code {
9151   @<Graphical object codes@>
9152 };
9153
9154 @ Let's consider the types of graphical objects one at a time.
9155 First of all, a filled contour is represented by a eight-word node.  The first
9156 word contains |type| and |link| fields, and the next six words contain a
9157 pointer to a cyclic path and the value to use for \ps' \&{currentrgbcolor}
9158 parameter.  If a pen is used for filling |pen_p|, |ljoin_val| and |miterlim_val|
9159 give the relevant information.
9160
9161 @d path_p(A) link((A)+1)
9162   /* a pointer to the path that needs filling */
9163 @d pen_p(A) info((A)+1)
9164   /* a pointer to the pen to fill or stroke with */
9165 @d color_model(A) type((A)+2) /*  the color model  */
9166 @d obj_red_loc(A) ((A)+3)  /* the first of three locations for the color */
9167 @d obj_cyan_loc obj_red_loc  /* the first of four locations for the color */
9168 @d obj_grey_loc obj_red_loc  /* the location for the color */
9169 @d red_val(A) mp->mem[(A)+3].sc
9170   /* the red component of the color in the range $0\ldots1$ */
9171 @d cyan_val red_val
9172 @d grey_val red_val
9173 @d green_val(A) mp->mem[(A)+4].sc
9174   /* the green component of the color in the range $0\ldots1$ */
9175 @d magenta_val green_val
9176 @d blue_val(A) mp->mem[(A)+5].sc
9177   /* the blue component of the color in the range $0\ldots1$ */
9178 @d yellow_val blue_val
9179 @d black_val(A) mp->mem[(A)+6].sc
9180   /* the blue component of the color in the range $0\ldots1$ */
9181 @d ljoin_val(A) name_type((A))  /* the value of \&{linejoin} */
9182 @:mp_linejoin_}{\&{linejoin} primitive@>
9183 @d miterlim_val(A) mp->mem[(A)+7].sc  /* the value of \&{miterlimit} */
9184 @:mp_miterlimit_}{\&{miterlimit} primitive@>
9185 @d obj_color_part(A) mp->mem[(A)+3-red_part].sc
9186   /* interpret an object pointer that has been offset by |red_part..blue_part| */
9187 @d pre_script(A) mp->mem[(A)+8].hh.lh
9188 @d post_script(A) mp->mem[(A)+8].hh.rh
9189 @d fill_node_size 9
9190
9191 @ @<Graphical object codes@>=
9192 mp_fill_code=1,
9193
9194 @ @c 
9195 pointer mp_new_fill_node (MP mp,pointer p) {
9196   /* make a fill node for cyclic path |p| and color black */
9197   pointer t; /* the new node */
9198   t=mp_get_node(mp, fill_node_size);
9199   type(t)=mp_fill_code;
9200   path_p(t)=p;
9201   pen_p(t)=null; /* |null| means don't use a pen */
9202   red_val(t)=0;
9203   green_val(t)=0;
9204   blue_val(t)=0;
9205   black_val(t)=0;
9206   color_model(t)=mp_uninitialized_model;
9207   pre_script(t)=null;
9208   post_script(t)=null;
9209   @<Set the |ljoin_val| and |miterlim_val| fields in object |t|@>;
9210   return t;
9211 }
9212
9213 @ @<Set the |ljoin_val| and |miterlim_val| fields in object |t|@>=
9214 if ( mp->internal[mp_linejoin]>unity ) ljoin_val(t)=2;
9215 else if ( mp->internal[mp_linejoin]>0 ) ljoin_val(t)=1;
9216 else ljoin_val(t)=0;
9217 if ( mp->internal[mp_miterlimit]<unity )
9218   miterlim_val(t)=unity;
9219 else
9220   miterlim_val(t)=mp->internal[mp_miterlimit]
9221
9222 @ A stroked path is represented by an eight-word node that is like a filled
9223 contour node except that it contains the current \&{linecap} value, a scale
9224 factor for the dash pattern, and a pointer that is non-null if the stroke
9225 is to be dashed.  The purpose of the scale factor is to allow a picture to
9226 be transformed without touching the picture that |dash_p| points to.
9227
9228 @d dash_p(A) link((A)+9)
9229   /* a pointer to the edge structure that gives the dash pattern */
9230 @d lcap_val(A) type((A)+9)
9231   /* the value of \&{linecap} */
9232 @:mp_linecap_}{\&{linecap} primitive@>
9233 @d dash_scale(A) mp->mem[(A)+10].sc /* dash lengths are scaled by this factor */
9234 @d stroked_node_size 11
9235
9236 @ @<Graphical object codes@>=
9237 mp_stroked_code=2,
9238
9239 @ @c 
9240 pointer mp_new_stroked_node (MP mp,pointer p) {
9241   /* make a stroked node for path |p| with |pen_p(p)| temporarily |null| */
9242   pointer t; /* the new node */
9243   t=mp_get_node(mp, stroked_node_size);
9244   type(t)=mp_stroked_code;
9245   path_p(t)=p; pen_p(t)=null;
9246   dash_p(t)=null;
9247   dash_scale(t)=unity;
9248   red_val(t)=0;
9249   green_val(t)=0;
9250   blue_val(t)=0;
9251   black_val(t)=0;
9252   color_model(t)=mp_uninitialized_model;
9253   pre_script(t)=null;
9254   post_script(t)=null;
9255   @<Set the |ljoin_val| and |miterlim_val| fields in object |t|@>;
9256   if ( mp->internal[mp_linecap]>unity ) lcap_val(t)=2;
9257   else if ( mp->internal[mp_linecap]>0 ) lcap_val(t)=1;
9258   else lcap_val(t)=0;
9259   return t;
9260 }
9261
9262 @ When a dashed line is computed in a transformed coordinate system, the dash
9263 lengths get scaled like the pen shape and we need to compensate for this.  Since
9264 there is no unique scale factor for an arbitrary transformation, we use the
9265 the square root of the determinant.  The properties of the determinant make it
9266 easier to maintain the |dash_scale|.  The computation is fairly straight-forward
9267 except for the initialization of the scale factor |s|.  The factor of 64 is
9268 needed because |square_rt| scales its result by $2^8$ while we need $2^{14}$
9269 to counteract the effect of |take_fraction|.
9270
9271 @<Declare subroutines needed by |print_edges|@>=
9272 scaled mp_sqrt_det (MP mp,scaled a, scaled b, scaled c, scaled d) {
9273   scaled maxabs; /* $max(|a|,|b|,|c|,|d|)$ */
9274   integer s; /* amount by which the result of |square_rt| needs to be scaled */
9275   @<Initialize |maxabs|@>;
9276   s=64;
9277   while ( (maxabs<fraction_one) && (s>1) ){ 
9278     a+=a; b+=b; c+=c; d+=d;
9279     maxabs+=maxabs; s=halfp(s);
9280   }
9281   return s*mp_square_rt(mp, abs(mp_take_fraction(mp, a,d)-mp_take_fraction(mp, b,c)));
9282 }
9283 @#
9284 scaled mp_get_pen_scale (MP mp,pointer p) { 
9285   return mp_sqrt_det(mp, 
9286     left_x(p)-x_coord(p), right_x(p)-x_coord(p),
9287     left_y(p)-y_coord(p), right_y(p)-y_coord(p));
9288 }
9289
9290 @ @<Internal library ...@>=
9291 scaled mp_sqrt_det (MP mp,scaled a, scaled b, scaled c, scaled d) ;
9292
9293
9294 @ @<Initialize |maxabs|@>=
9295 maxabs=abs(a);
9296 if ( abs(b)>maxabs ) maxabs=abs(b);
9297 if ( abs(c)>maxabs ) maxabs=abs(c);
9298 if ( abs(d)>maxabs ) maxabs=abs(d)
9299
9300 @ When a picture contains text, this is represented by a fourteen-word node
9301 where the color information and |type| and |link| fields are augmented by
9302 additional fields that describe the text and  how it is transformed.
9303 The |path_p| and |pen_p| pointers are replaced by a number that identifies
9304 the font and a string number that gives the text to be displayed.
9305 The |width|, |height|, and |depth| fields
9306 give the dimensions of the text at its design size, and the remaining six
9307 words give a transformation to be applied to the text.  The |new_text_node|
9308 function initializes everything to default values so that the text comes out
9309 black with its reference point at the origin.
9310
9311 @d text_p(A) link((A)+1)  /* a string pointer for the text to display */
9312 @d font_n(A) info((A)+1)  /* the font number */
9313 @d width_val(A) mp->mem[(A)+7].sc  /* unscaled width of the text */
9314 @d height_val(A) mp->mem[(A)+9].sc  /* unscaled height of the text */
9315 @d depth_val(A) mp->mem[(A)+10].sc  /* unscaled depth of the text */
9316 @d text_tx_loc(A) ((A)+11)
9317   /* the first of six locations for transformation parameters */
9318 @d tx_val(A) mp->mem[(A)+11].sc  /* $x$ shift amount */
9319 @d ty_val(A) mp->mem[(A)+12].sc  /* $y$ shift amount */
9320 @d txx_val(A) mp->mem[(A)+13].sc  /* |txx| transformation parameter */
9321 @d txy_val(A) mp->mem[(A)+14].sc  /* |txy| transformation parameter */
9322 @d tyx_val(A) mp->mem[(A)+15].sc  /* |tyx| transformation parameter */
9323 @d tyy_val(A) mp->mem[(A)+16].sc  /* |tyy| transformation parameter */
9324 @d text_trans_part(A) mp->mem[(A)+11-x_part].sc
9325     /* interpret a text node pointer that has been offset by |x_part..yy_part| */
9326 @d text_node_size 17
9327
9328 @ @<Graphical object codes@>=
9329 mp_text_code=3,
9330
9331 @ @c @<Declare text measuring subroutines@>;
9332 pointer mp_new_text_node (MP mp,char *f,str_number s) {
9333   /* make a text node for font |f| and text string |s| */
9334   pointer t; /* the new node */
9335   t=mp_get_node(mp, text_node_size);
9336   type(t)=mp_text_code;
9337   text_p(t)=s;
9338   font_n(t)=mp_find_font(mp, f); /* this identifies the font */
9339   red_val(t)=0;
9340   green_val(t)=0;
9341   blue_val(t)=0;
9342   black_val(t)=0;
9343   color_model(t)=mp_uninitialized_model;
9344   pre_script(t)=null;
9345   post_script(t)=null;
9346   tx_val(t)=0; ty_val(t)=0;
9347   txx_val(t)=unity; txy_val(t)=0;
9348   tyx_val(t)=0; tyy_val(t)=unity;
9349   mp_set_text_box(mp, t); /* this finds the bounding box */
9350   return t;
9351 }
9352
9353 @ The last two types of graphical objects that can occur in an edge structure
9354 are clipping paths and \&{setbounds} paths.  These are slightly more difficult
9355 @:set_bounds_}{\&{setbounds} primitive@>
9356 to implement because we must keep track of exactly what is being clipped or
9357 bounded when pictures get merged together.  For this reason, each clipping or
9358 \&{setbounds} operation is represented by a pair of nodes:  first comes a
9359 two-word node whose |path_p| gives the relevant path, then there is the list
9360 of objects to clip or bound followed by a two-word node whose second word is
9361 unused.
9362
9363 Using at least two words for each graphical object node allows them all to be
9364 allocated and deallocated similarly with a global array |gr_object_size| to
9365 give the size in words for each object type.
9366
9367 @d start_clip_size 2
9368 @d start_bounds_size 2
9369 @d stop_clip_size 2 /* the second word is not used here */
9370 @d stop_bounds_size 2 /* the second word is not used here */
9371 @#
9372 @d stop_type(A) ((A)+2)
9373   /* matching |type| for |start_clip_code| or |start_bounds_code| */
9374 @d has_color(A) (type((A))<mp_start_clip_code)
9375   /* does a graphical object have color fields? */
9376 @d has_pen(A) (type((A))<mp_text_code)
9377   /* does a graphical object have a |pen_p| field? */
9378 @d is_start_or_stop(A) (type((A))>=mp_start_clip_code)
9379 @d is_stop(A) (type((A))>=mp_stop_clip_code)
9380
9381 @ @<Graphical object codes@>=
9382 mp_start_clip_code=4, /* |type| of a node that starts clipping */
9383 mp_start_bounds_code=5, /* |type| of a node that gives a \&{setbounds} path */
9384 mp_stop_clip_code=6, /* |type| of a node that stops clipping */
9385 mp_stop_bounds_code=7, /* |type| of a node that stops \&{setbounds} */
9386
9387 @ @c 
9388 pointer mp_new_bounds_node (MP mp,pointer p, small_number  c) {
9389   /* make a node of type |c| where |p| is the clipping or \&{setbounds} path */
9390   pointer t; /* the new node */
9391   t=mp_get_node(mp, mp->gr_object_size[c]);
9392   type(t)=c;
9393   path_p(t)=p;
9394   return t;
9395 };
9396
9397 @ We need an array to keep track of the sizes of graphical objects.
9398
9399 @<Glob...@>=
9400 small_number gr_object_size[mp_stop_bounds_code+1];
9401
9402 @ @<Set init...@>=
9403 mp->gr_object_size[mp_fill_code]=fill_node_size;
9404 mp->gr_object_size[mp_stroked_code]=stroked_node_size;
9405 mp->gr_object_size[mp_text_code]=text_node_size;
9406 mp->gr_object_size[mp_start_clip_code]=start_clip_size;
9407 mp->gr_object_size[mp_stop_clip_code]=stop_clip_size;
9408 mp->gr_object_size[mp_start_bounds_code]=start_bounds_size;
9409 mp->gr_object_size[mp_stop_bounds_code]=stop_bounds_size;
9410
9411 @ All the essential information in an edge structure is encoded as a linked list
9412 of graphical objects as we have just seen, but it is helpful to add some
9413 redundant information.  A single edge structure might be used as a dash pattern
9414 many times, and it would be nice to avoid scanning the same structure
9415 repeatedly.  Thus, an edge structure known to be a suitable dash pattern
9416 has a header that gives a list of dashes in a sorted order designed for rapid
9417 translation into \ps.
9418
9419 Each dash is represented by a three-word node containing the initial and final
9420 $x$~coordinates as well as the usual |link| field.  The |link| fields points to
9421 the dash node with the next higher $x$-coordinates and the final link points
9422 to a special location called |null_dash|.  (There should be no overlap between
9423 dashes).  Since the $y$~coordinate of the dash pattern is needed to determine
9424 the period of repetition, this needs to be stored in the edge header along
9425 with a pointer to the list of dash nodes.
9426
9427 @d start_x(A) mp->mem[(A)+1].sc  /* the starting $x$~coordinate in a dash node */
9428 @d stop_x(A) mp->mem[(A)+2].sc  /* the ending $x$~coordinate in a dash node */
9429 @d dash_node_size 3
9430 @d dash_list link
9431   /* in an edge header this points to the first dash node */
9432 @d dash_y(A) mp->mem[(A)+1].sc  /* $y$ value for the dash list in an edge header */
9433
9434 @ It is also convenient for an edge header to contain the bounding
9435 box information needed by the \&{llcorner} and \&{urcorner} operators
9436 so that this does not have to be recomputed unnecessarily.  This is done by
9437 adding fields for the $x$~and $y$ extremes as well as a pointer that indicates
9438 how far the bounding box computation has gotten.  Thus if the user asks for
9439 the bounding box and then adds some more text to the picture before asking
9440 for more bounding box information, the second computation need only look at
9441 the additional text.
9442
9443 When the bounding box has not been computed, the |bblast| pointer points
9444 to a dummy link at the head of the graphical object list while the |minx_val|
9445 and |miny_val| fields contain |el_gordo| and the |maxx_val| and |maxy_val|
9446 fields contain |-el_gordo|.
9447
9448 Since the bounding box of pictures containing objects of type
9449 |mp_start_bounds_code| depends on the value of \&{truecorners}, the bounding box
9450 @:mp_true_corners_}{\&{truecorners} primitive@>
9451 data might not be valid for all values of this parameter.  Hence, the |bbtype|
9452 field is needed to keep track of this.
9453
9454 @d minx_val(A) mp->mem[(A)+2].sc
9455 @d miny_val(A) mp->mem[(A)+3].sc
9456 @d maxx_val(A) mp->mem[(A)+4].sc
9457 @d maxy_val(A) mp->mem[(A)+5].sc
9458 @d bblast(A) link((A)+6)  /* last item considered in bounding box computation */
9459 @d bbtype(A) info((A)+6)  /* tells how bounding box data depends on \&{truecorners} */
9460 @d dummy_loc(A) ((A)+7)  /* where the object list begins in an edge header */
9461 @d no_bounds 0
9462   /* |bbtype| value when bounding box data is valid for all \&{truecorners} values */
9463 @d bounds_set 1
9464   /* |bbtype| value when bounding box data is for \&{truecorners}${}\le 0$ */
9465 @d bounds_unset 2
9466   /* |bbtype| value when bounding box data is for \&{truecorners}${}>0$ */
9467
9468 @c 
9469 void mp_init_bbox (MP mp,pointer h) {
9470   /* Initialize the bounding box information in edge structure |h| */
9471   bblast(h)=dummy_loc(h);
9472   bbtype(h)=no_bounds;
9473   minx_val(h)=el_gordo;
9474   miny_val(h)=el_gordo;
9475   maxx_val(h)=-el_gordo;
9476   maxy_val(h)=-el_gordo;
9477 }
9478
9479 @ The only other entries in an edge header are a reference count in the first
9480 word and a pointer to the tail of the object list in the last word.
9481
9482 @d obj_tail(A) info((A)+7)  /* points to the last entry in the object list */
9483 @d edge_header_size 8
9484
9485 @c 
9486 void mp_init_edges (MP mp,pointer h) {
9487   /* initialize an edge header to null values */
9488   dash_list(h)=null_dash;
9489   obj_tail(h)=dummy_loc(h);
9490   link(dummy_loc(h))=null;
9491   ref_count(h)=null;
9492   mp_init_bbox(mp, h);
9493 }
9494
9495 @ Here is how edge structures are deleted.  The process can be recursive because
9496 of the need to dereference edge structures that are used as dash patterns.
9497 @^recursion@>
9498
9499 @d add_edge_ref(A) incr(ref_count(A))
9500 @d delete_edge_ref(A) { 
9501    if ( ref_count((A))==null ) 
9502      mp_toss_edges(mp, A);
9503    else 
9504      decr(ref_count(A)); 
9505    }
9506
9507 @<Declare the recycling subroutines@>=
9508 void mp_flush_dash_list (MP mp,pointer h);
9509 pointer mp_toss_gr_object (MP mp,pointer p) ;
9510 void mp_toss_edges (MP mp,pointer h) ;
9511
9512 @ @c void mp_toss_edges (MP mp,pointer h) {
9513   pointer p,q;  /* pointers that scan the list being recycled */
9514   pointer r; /* an edge structure that object |p| refers to */
9515   mp_flush_dash_list(mp, h);
9516   q=link(dummy_loc(h));
9517   while ( (q!=null) ) { 
9518     p=q; q=link(q);
9519     r=mp_toss_gr_object(mp, p);
9520     if ( r!=null ) delete_edge_ref(r);
9521   }
9522   mp_free_node(mp, h,edge_header_size);
9523 }
9524 void mp_flush_dash_list (MP mp,pointer h) {
9525   pointer p,q;  /* pointers that scan the list being recycled */
9526   q=dash_list(h);
9527   while ( q!=null_dash ) { 
9528     p=q; q=link(q);
9529     mp_free_node(mp, p,dash_node_size);
9530   }
9531   dash_list(h)=null_dash;
9532 }
9533 pointer mp_toss_gr_object (MP mp,pointer p) {
9534   /* returns an edge structure that needs to be dereferenced */
9535   pointer e; /* the edge structure to return */
9536   e=null;
9537   @<Prepare to recycle graphical object |p|@>;
9538   mp_free_node(mp, p,mp->gr_object_size[type(p)]);
9539   return e;
9540 }
9541
9542 @ @<Prepare to recycle graphical object |p|@>=
9543 switch (type(p)) {
9544 case mp_fill_code: 
9545   mp_toss_knot_list(mp, path_p(p));
9546   if ( pen_p(p)!=null ) mp_toss_knot_list(mp, pen_p(p));
9547   if ( pre_script(p)!=null ) delete_str_ref(pre_script(p));
9548   if ( post_script(p)!=null ) delete_str_ref(post_script(p));
9549   break;
9550 case mp_stroked_code: 
9551   mp_toss_knot_list(mp, path_p(p));
9552   if ( pen_p(p)!=null ) mp_toss_knot_list(mp, pen_p(p));
9553   if ( pre_script(p)!=null ) delete_str_ref(pre_script(p));
9554   if ( post_script(p)!=null ) delete_str_ref(post_script(p));
9555   e=dash_p(p);
9556   break;
9557 case mp_text_code: 
9558   delete_str_ref(text_p(p));
9559   if ( pre_script(p)!=null ) delete_str_ref(pre_script(p));
9560   if ( post_script(p)!=null ) delete_str_ref(post_script(p));
9561   break;
9562 case mp_start_clip_code:
9563 case mp_start_bounds_code: 
9564   mp_toss_knot_list(mp, path_p(p));
9565   break;
9566 case mp_stop_clip_code:
9567 case mp_stop_bounds_code: 
9568   break;
9569 } /* there are no other cases */
9570
9571 @ If we use |add_edge_ref| to ``copy'' edge structures, the real copying needs
9572 to be done before making a significant change to an edge structure.  Much of
9573 the work is done in a separate routine |copy_objects| that copies a list of
9574 graphical objects into a new edge header.
9575
9576 @c @<Declare a function called |copy_objects|@>;
9577 pointer mp_private_edges (MP mp,pointer h) {
9578   /* make a private copy of the edge structure headed by |h| */
9579   pointer hh;  /* the edge header for the new copy */
9580   pointer p,pp;  /* pointers for copying the dash list */
9581   if ( ref_count(h)==null ) {
9582     return h;
9583   } else { 
9584     decr(ref_count(h));
9585     hh=mp_copy_objects(mp, link(dummy_loc(h)),null);
9586     @<Copy the dash list from |h| to |hh|@>;
9587     @<Copy the bounding box information from |h| to |hh| and make |bblast(hh)|
9588       point into the new object list@>;
9589     return hh;
9590   }
9591 }
9592
9593 @ Here we use the fact that |dash_list(hh)=link(hh)|.
9594 @^data structure assumptions@>
9595
9596 @<Copy the dash list from |h| to |hh|@>=
9597 pp=hh; p=dash_list(h);
9598 while ( (p!=null_dash) ) { 
9599   link(pp)=mp_get_node(mp, dash_node_size);
9600   pp=link(pp);
9601   start_x(pp)=start_x(p);
9602   stop_x(pp)=stop_x(p);
9603   p=link(p);
9604 }
9605 link(pp)=null_dash;
9606 dash_y(hh)=dash_y(h)
9607
9608
9609 @ |h| is an edge structure
9610
9611 @d gr_start_x(A)    (A)->start_x_field
9612 @d gr_stop_x(A)     (A)->stop_x_field
9613 @d gr_dash_link(A)  (A)->next_field
9614
9615 @d gr_dash_list(A)  (A)->list_field
9616 @d gr_dash_y(A)     (A)->y_field
9617
9618 @c
9619 struct mp_dash_list *mp_export_dashes (MP mp, pointer h) {
9620   struct mp_dash_list *dl;
9621   struct mp_dash_item *dh, *di;
9622   pointer p;
9623   if (h==null ||  dash_list(h)==null_dash) 
9624         return NULL;
9625   p = dash_list(h);
9626   dl = mp_xmalloc(mp,1,sizeof(struct mp_dash_list));
9627   gr_dash_list(dl) = NULL;
9628   gr_dash_y(dl) = dash_y(h);
9629   dh = NULL;
9630   while (p != null_dash) { 
9631     di=mp_xmalloc(mp,1,sizeof(struct mp_dash_item));
9632     gr_dash_link(di) = NULL;
9633     gr_start_x(di) = start_x(p);
9634     gr_stop_x(di) = stop_x(p);
9635     if (dh==NULL) {
9636       gr_dash_list(dl) = di;
9637     } else {
9638       gr_dash_link(dh) = di;
9639     }
9640     dh = di;
9641     p=link(p);
9642   }
9643   return dl;
9644 }
9645
9646
9647 @ @<Copy the bounding box information from |h| to |hh|...@>=
9648 minx_val(hh)=minx_val(h);
9649 miny_val(hh)=miny_val(h);
9650 maxx_val(hh)=maxx_val(h);
9651 maxy_val(hh)=maxy_val(h);
9652 bbtype(hh)=bbtype(h);
9653 p=dummy_loc(h); pp=dummy_loc(hh);
9654 while ((p!=bblast(h)) ) { 
9655   if ( p==null ) mp_confusion(mp, "bblast");
9656 @:this can't happen bblast}{\quad bblast@>
9657   p=link(p); pp=link(pp);
9658 }
9659 bblast(hh)=pp
9660
9661 @ Here is the promised routine for copying graphical objects into a new edge
9662 structure.  It starts copying at object~|p| and stops just before object~|q|.
9663 If |q| is null, it copies the entire sublist headed at |p|.  The resulting edge
9664 structure requires further initialization by |init_bbox|.
9665
9666 @<Declare a function called |copy_objects|@>=
9667 pointer mp_copy_objects (MP mp, pointer p, pointer q) {
9668   pointer hh;  /* the new edge header */
9669   pointer pp;  /* the last newly copied object */
9670   small_number k;  /* temporary register */
9671   hh=mp_get_node(mp, edge_header_size);
9672   dash_list(hh)=null_dash;
9673   ref_count(hh)=null;
9674   pp=dummy_loc(hh);
9675   while ( (p!=q) ) {
9676     @<Make |link(pp)| point to a copy of object |p|, and update |p| and |pp|@>;
9677   }
9678   obj_tail(hh)=pp;
9679   link(pp)=null;
9680   return hh;
9681 }
9682
9683 @ @<Make |link(pp)| point to a copy of object |p|, and update |p| and |pp|@>=
9684 { k=mp->gr_object_size[type(p)];
9685   link(pp)=mp_get_node(mp, k);
9686   pp=link(pp);
9687   while ( (k>0) ) { decr(k); mp->mem[pp+k]=mp->mem[p+k];  };
9688   @<Fix anything in graphical object |pp| that should differ from the
9689     corresponding field in |p|@>;
9690   p=link(p);
9691 }
9692
9693 @ @<Fix anything in graphical object |pp| that should differ from the...@>=
9694 switch (type(p)) {
9695 case mp_start_clip_code:
9696 case mp_start_bounds_code: 
9697   path_p(pp)=mp_copy_path(mp, path_p(p));
9698   break;
9699 case mp_fill_code: 
9700   path_p(pp)=mp_copy_path(mp, path_p(p));
9701   if ( pen_p(p)!=null ) pen_p(pp)=copy_pen(pen_p(p));
9702   break;
9703 case mp_stroked_code: 
9704   path_p(pp)=mp_copy_path(mp, path_p(p));
9705   pen_p(pp)=copy_pen(pen_p(p));
9706   if ( dash_p(p)!=null ) add_edge_ref(dash_p(pp));
9707   break;
9708 case mp_text_code: 
9709   add_str_ref(text_p(pp));
9710   break;
9711 case mp_stop_clip_code:
9712 case mp_stop_bounds_code: 
9713   break;
9714 }  /* there are no other cases */
9715
9716 @ Here is one way to find an acceptable value for the second argument to
9717 |copy_objects|.  Given a non-null graphical object list, |skip_1component|
9718 skips past one picture component, where a ``picture component'' is a single
9719 graphical object, or a start bounds or start clip object and everything up
9720 through the matching stop bounds or stop clip object.  The macro version avoids
9721 procedure call overhead and error handling: |skip_component(p)(e)| advances |p|
9722 unless |p| points to a stop bounds or stop clip node, in which case it executes
9723 |e| instead.
9724
9725 @d skip_component(A)
9726     if ( ! is_start_or_stop((A)) ) (A)=link((A));
9727     else if ( ! is_stop((A)) ) (A)=mp_skip_1component(mp, (A));
9728     else 
9729
9730 @c 
9731 pointer mp_skip_1component (MP mp,pointer p) {
9732   integer lev; /* current nesting level */
9733   lev=0;
9734   do {  
9735    if ( is_start_or_stop(p) ) {
9736      if ( is_stop(p) ) decr(lev);  else incr(lev);
9737    }
9738    p=link(p);
9739   } while (lev!=0);
9740   return p;
9741 }
9742
9743 @ Here is a diagnostic routine for printing an edge structure in symbolic form.
9744
9745 @<Declare subroutines for printing expressions@>=
9746 @<Declare subroutines needed by |print_edges|@>;
9747 void mp_print_edges (MP mp,pointer h, char *s, boolean nuline) {
9748   pointer p;  /* a graphical object to be printed */
9749   pointer hh,pp;  /* temporary pointers */
9750   scaled scf;  /* a scale factor for the dash pattern */
9751   boolean ok_to_dash;  /* |false| for polygonal pen strokes */
9752   mp_print_diagnostic(mp, "Edge structure",s,nuline);
9753   p=dummy_loc(h);
9754   while ( link(p)!=null ) { 
9755     p=link(p);
9756     mp_print_ln(mp);
9757     switch (type(p)) {
9758       @<Cases for printing graphical object node |p|@>;
9759     default: 
9760           mp_print(mp, "[unknown object type!]");
9761           break;
9762     }
9763   }
9764   mp_print_nl(mp, "End edges");
9765   if ( p!=obj_tail(h) ) mp_print(mp, "?");
9766 @.End edges?@>
9767   mp_end_diagnostic(mp, true);
9768 }
9769
9770 @ @<Cases for printing graphical object node |p|@>=
9771 case mp_fill_code: 
9772   mp_print(mp, "Filled contour ");
9773   mp_print_obj_color(mp, p);
9774   mp_print_char(mp, ':'); mp_print_ln(mp);
9775   mp_pr_path(mp, path_p(p)); mp_print_ln(mp);
9776   if ( (pen_p(p)!=null) ) {
9777     @<Print join type for graphical object |p|@>;
9778     mp_print(mp, " with pen"); mp_print_ln(mp);
9779     mp_pr_pen(mp, pen_p(p));
9780   }
9781   break;
9782
9783 @ @<Print join type for graphical object |p|@>=
9784 switch (ljoin_val(p)) {
9785 case 0:
9786   mp_print(mp, "mitered joins limited ");
9787   mp_print_scaled(mp, miterlim_val(p));
9788   break;
9789 case 1:
9790   mp_print(mp, "round joins");
9791   break;
9792 case 2:
9793   mp_print(mp, "beveled joins");
9794   break;
9795 default: 
9796   mp_print(mp, "?? joins");
9797 @.??@>
9798   break;
9799 }
9800
9801 @ For stroked nodes, we need to print |lcap_val(p)| as well.
9802
9803 @<Print join and cap types for stroked node |p|@>=
9804 switch (lcap_val(p)) {
9805 case 0:mp_print(mp, "butt"); break;
9806 case 1:mp_print(mp, "round"); break;
9807 case 2:mp_print(mp, "square"); break;
9808 default: mp_print(mp, "??"); break;
9809 @.??@>
9810 }
9811 mp_print(mp, " ends, ");
9812 @<Print join type for graphical object |p|@>
9813
9814 @ Here is a routine that prints the color of a graphical object if it isn't
9815 black (the default color).
9816
9817 @<Declare subroutines needed by |print_edges|@>=
9818 @<Declare a procedure called |print_compact_node|@>;
9819 void mp_print_obj_color (MP mp,pointer p) { 
9820   if ( color_model(p)==mp_grey_model ) {
9821     if ( grey_val(p)>0 ) { 
9822       mp_print(mp, "greyed ");
9823       mp_print_compact_node(mp, obj_grey_loc(p),1);
9824     };
9825   } else if ( color_model(p)==mp_cmyk_model ) {
9826     if ( (cyan_val(p)>0) || (magenta_val(p)>0) || 
9827          (yellow_val(p)>0) || (black_val(p)>0) ) { 
9828       mp_print(mp, "processcolored ");
9829       mp_print_compact_node(mp, obj_cyan_loc(p),4);
9830     };
9831   } else if ( color_model(p)==mp_rgb_model ) {
9832     if ( (red_val(p)>0) || (green_val(p)>0) || (blue_val(p)>0) ) { 
9833       mp_print(mp, "colored "); 
9834       mp_print_compact_node(mp, obj_red_loc(p),3);
9835     };
9836   }
9837 }
9838
9839 @ We also need a procedure for printing consecutive scaled values as if they
9840 were a known big node.
9841
9842 @<Declare a procedure called |print_compact_node|@>=
9843 void mp_print_compact_node (MP mp,pointer p, small_number k) {
9844   pointer q;  /* last location to print */
9845   q=p+k-1;
9846   mp_print_char(mp, '(');
9847   while ( p<=q ){ 
9848     mp_print_scaled(mp, mp->mem[p].sc);
9849     if ( p<q ) mp_print_char(mp, ',');
9850     incr(p);
9851   }
9852   mp_print_char(mp, ')');
9853 }
9854
9855 @ @<Cases for printing graphical object node |p|@>=
9856 case mp_stroked_code: 
9857   mp_print(mp, "Filled pen stroke ");
9858   mp_print_obj_color(mp, p);
9859   mp_print_char(mp, ':'); mp_print_ln(mp);
9860   mp_pr_path(mp, path_p(p));
9861   if ( dash_p(p)!=null ) { 
9862     mp_print_nl(mp, "dashed (");
9863     @<Finish printing the dash pattern that |p| refers to@>;
9864   }
9865   mp_print_ln(mp);
9866   @<Print join and cap types for stroked node |p|@>;
9867   mp_print(mp, " with pen"); mp_print_ln(mp);
9868   if ( pen_p(p)==null ) mp_print(mp, "???"); /* shouldn't happen */
9869 @.???@>
9870   else mp_pr_pen(mp, pen_p(p));
9871   break;
9872
9873 @ Normally, the  |dash_list| field in an edge header is set to |null_dash|
9874 when it is not known to define a suitable dash pattern.  This is disallowed
9875 here because the |dash_p| field should never point to such an edge header.
9876 Note that memory is allocated for |start_x(null_dash)| and we are free to
9877 give it any convenient value.
9878
9879 @<Finish printing the dash pattern that |p| refers to@>=
9880 ok_to_dash=pen_is_elliptical(pen_p(p));
9881 if ( ! ok_to_dash ) scf=unity; else scf=dash_scale(p);
9882 hh=dash_p(p);
9883 pp=dash_list(hh);
9884 if ( (pp==null_dash) || (dash_y(hh)<0) ) {
9885   mp_print(mp, " ??");
9886 } else { start_x(null_dash)=start_x(pp)+dash_y(hh);
9887   while ( pp!=null_dash ) { 
9888     mp_print(mp, "on ");
9889     mp_print_scaled(mp, mp_take_scaled(mp, stop_x(pp)-start_x(pp),scf));
9890     mp_print(mp, " off ");
9891     mp_print_scaled(mp, mp_take_scaled(mp, start_x(link(pp))-stop_x(pp),scf));
9892     pp = link(pp);
9893     if ( pp!=null_dash ) mp_print_char(mp, ' ');
9894   }
9895   mp_print(mp, ") shifted ");
9896   mp_print_scaled(mp, -mp_take_scaled(mp, mp_dash_offset(mp, hh),scf));
9897   if ( ! ok_to_dash || (dash_y(hh)==0) ) mp_print(mp, " (this will be ignored)");
9898 }
9899
9900 @ @<Declare subroutines needed by |print_edges|@>=
9901 scaled mp_dash_offset (MP mp,pointer h) {
9902   scaled x;  /* the answer */
9903   if (dash_list(h)==null_dash || dash_y(h)<0) mp_confusion(mp, "dash0");
9904 @:this can't happen dash0}{\quad dash0@>
9905   if ( dash_y(h)==0 ) {
9906     x=0; 
9907   } else { 
9908     x=-(start_x(dash_list(h)) % dash_y(h));
9909     if ( x<0 ) x=x+dash_y(h);
9910   }
9911   return x;
9912 }
9913
9914 @ @<Cases for printing graphical object node |p|@>=
9915 case mp_text_code: 
9916   mp_print_char(mp, '"'); mp_print_str(mp,text_p(p));
9917   mp_print(mp, "\" infont \""); mp_print(mp, mp->font_name[font_n(p)]);
9918   mp_print_char(mp, '"'); mp_print_ln(mp);
9919   mp_print_obj_color(mp, p);
9920   mp_print(mp, "transformed ");
9921   mp_print_compact_node(mp, text_tx_loc(p),6);
9922   break;
9923
9924 @ @<Cases for printing graphical object node |p|@>=
9925 case mp_start_clip_code: 
9926   mp_print(mp, "clipping path:");
9927   mp_print_ln(mp);
9928   mp_pr_path(mp, path_p(p));
9929   break;
9930 case mp_stop_clip_code: 
9931   mp_print(mp, "stop clipping");
9932   break;
9933
9934 @ @<Cases for printing graphical object node |p|@>=
9935 case mp_start_bounds_code: 
9936   mp_print(mp, "setbounds path:");
9937   mp_print_ln(mp);
9938   mp_pr_path(mp, path_p(p));
9939   break;
9940 case mp_stop_bounds_code: 
9941   mp_print(mp, "end of setbounds");
9942   break;
9943
9944 @ To initialize the |dash_list| field in an edge header~|h|, we need a
9945 subroutine that scans an edge structure and tries to interpret it as a dash
9946 pattern.  This can only be done when there are no filled regions or clipping
9947 paths and all the pen strokes have the same color.  The first step is to let
9948 $y_0$ be the initial $y$~coordinate of the first pen stroke.  Then we implicitly
9949 project all the pen stroke paths onto the line $y=y_0$ and require that there
9950 be no retracing.  If the resulting paths cover a range of $x$~coordinates of
9951 length $\Delta x$, we set |dash_y(h)| to the length of the dash pattern by
9952 finding the maximum of $\Delta x$ and the absolute value of~$y_0$.
9953
9954 @c @<Declare a procedure called |x_retrace_error|@>;
9955 pointer mp_make_dashes (MP mp,pointer h) { /* returns |h| or |null| */
9956   pointer p;  /* this scans the stroked nodes in the object list */
9957   pointer p0;  /* if not |null| this points to the first stroked node */
9958   pointer pp,qq,rr;  /* pointers into |path_p(p)| */
9959   pointer d,dd;  /* pointers used to create the dash list */
9960   @<Other local variables in |make_dashes|@>;
9961   scaled y0=0;  /* the initial $y$ coordinate */
9962   if ( dash_list(h)!=null_dash ) 
9963         return h;
9964   p0=null;
9965   p=link(dummy_loc(h));
9966   while ( p!=null ) { 
9967     if ( type(p)!=mp_stroked_code ) {
9968       @<Compain that the edge structure contains a node of the wrong type
9969         and |goto not_found|@>;
9970     }
9971     pp=path_p(p);
9972     if ( p0==null ){ p0=p; y0=y_coord(pp);  };
9973     @<Make |d| point to a new dash node created from stroke |p| and path |pp|
9974       or |goto not_found| if there is an error@>;
9975     @<Insert |d| into the dash list and |goto not_found| if there is an error@>;
9976     p=link(p);
9977   }
9978   if ( dash_list(h)==null_dash ) 
9979     goto NOT_FOUND; /* No error message */
9980   @<Scan |dash_list(h)| and deal with any dashes that are themselves dashed@>;
9981   @<Set |dash_y(h)| and merge the first and last dashes if necessary@>;
9982   return h;
9983 NOT_FOUND: 
9984   @<Flush the dash list, recycle |h| and return |null|@>;
9985 };
9986
9987 @ @<Compain that the edge structure contains a node of the wrong type...@>=
9988
9989 print_err("Picture is too complicated to use as a dash pattern");
9990 help3("When you say `dashed p', picture p should not contain any")
9991   ("text, filled regions, or clipping paths.  This time it did")
9992   ("so I'll just make it a solid line instead.");
9993 mp_put_get_error(mp);
9994 goto NOT_FOUND;
9995 }
9996
9997 @ A similar error occurs when monotonicity fails.
9998
9999 @<Declare a procedure called |x_retrace_error|@>=
10000 void mp_x_retrace_error (MP mp) { 
10001 print_err("Picture is too complicated to use as a dash pattern");
10002 help3("When you say `dashed p', every path in p should be monotone")
10003   ("in x and there must be no overlapping.  This failed")
10004   ("so I'll just make it a solid line instead.");
10005 mp_put_get_error(mp);
10006 }
10007
10008 @ We stash |p| in |info(d)| if |dash_p(p)<>0| so that subsequent processing can
10009 handle the case where the pen stroke |p| is itself dashed.
10010
10011 @<Make |d| point to a new dash node created from stroke |p| and path...@>=
10012 @<Make sure |p| and |p0| are the same color and |goto not_found| if there is
10013   an error@>;
10014 rr=pp;
10015 if ( link(pp)!=pp ) {
10016   do {  
10017     qq=rr; rr=link(rr);
10018     @<Check for retracing between knots |qq| and |rr| and |goto not_found|
10019       if there is a problem@>;
10020   } while (right_type(rr)!=mp_endpoint);
10021 }
10022 d=mp_get_node(mp, dash_node_size);
10023 if ( dash_p(p)==0 ) info(d)=0;  else info(d)=p;
10024 if ( x_coord(pp)<x_coord(rr) ) { 
10025   start_x(d)=x_coord(pp);
10026   stop_x(d)=x_coord(rr);
10027 } else { 
10028   start_x(d)=x_coord(rr);
10029   stop_x(d)=x_coord(pp);
10030 }
10031
10032 @ We also need to check for the case where the segment from |qq| to |rr| is
10033 monotone in $x$ but is reversed relative to the path from |pp| to |qq|.
10034
10035 @<Check for retracing between knots |qq| and |rr| and |goto not_found|...@>=
10036 x0=x_coord(qq);
10037 x1=right_x(qq);
10038 x2=left_x(rr);
10039 x3=x_coord(rr);
10040 if ( (x0>x1) || (x1>x2) || (x2>x3) ) {
10041   if ( (x0<x1) || (x1<x2) || (x2<x3) ) {
10042     if ( mp_ab_vs_cd(mp, x2-x1,x2-x1,x1-x0,x3-x2)>0 ) {
10043       mp_x_retrace_error(mp); goto NOT_FOUND;
10044     }
10045   }
10046 }
10047 if ( (x_coord(pp)>x0) || (x0>x3) ) {
10048   if ( (x_coord(pp)<x0) || (x0<x3) ) {
10049     mp_x_retrace_error(mp); goto NOT_FOUND;
10050   }
10051 }
10052
10053 @ @<Other local variables in |make_dashes|@>=
10054   scaled x0,x1,x2,x3;  /* $x$ coordinates of the segment from |qq| to |rr| */
10055
10056 @ @<Make sure |p| and |p0| are the same color and |goto not_found|...@>=
10057 if ( (red_val(p)!=red_val(p0)) || (black_val(p)!=black_val(p0)) ||
10058   (green_val(p)!=green_val(p0)) || (blue_val(p)!=blue_val(p0)) ) {
10059   print_err("Picture is too complicated to use as a dash pattern");
10060   help3("When you say `dashed p', everything in picture p should")
10061     ("be the same color.  I can\'t handle your color changes")
10062     ("so I'll just make it a solid line instead.");
10063   mp_put_get_error(mp);
10064   goto NOT_FOUND;
10065 }
10066
10067 @ @<Insert |d| into the dash list and |goto not_found| if there is an error@>=
10068 start_x(null_dash)=stop_x(d);
10069 dd=h; /* this makes |link(dd)=dash_list(h)| */
10070 while ( start_x(link(dd))<stop_x(d) )
10071   dd=link(dd);
10072 if ( dd!=h ) {
10073   if ( (stop_x(dd)>start_x(d)) )
10074     { mp_x_retrace_error(mp); goto NOT_FOUND;  };
10075 }
10076 link(d)=link(dd);
10077 link(dd)=d
10078
10079 @ @<Set |dash_y(h)| and merge the first and last dashes if necessary@>=
10080 d=dash_list(h);
10081 while ( (link(d)!=null_dash) )
10082   d=link(d);
10083 dd=dash_list(h);
10084 dash_y(h)=stop_x(d)-start_x(dd);
10085 if ( abs(y0)>dash_y(h) ) {
10086   dash_y(h)=abs(y0);
10087 } else if ( d!=dd ) { 
10088   dash_list(h)=link(dd);
10089   stop_x(d)=stop_x(dd)+dash_y(h);
10090   mp_free_node(mp, dd,dash_node_size);
10091 }
10092
10093 @ We get here when the argument is a null picture or when there is an error.
10094 Recovering from an error involves making |dash_list(h)| empty to indicate
10095 that |h| is not known to be a valid dash pattern.  We also dereference |h|
10096 since it is not being used for the return value.
10097
10098 @<Flush the dash list, recycle |h| and return |null|@>=
10099 mp_flush_dash_list(mp, h);
10100 delete_edge_ref(h);
10101 return null
10102
10103 @ Having carefully saved the dashed stroked nodes in the
10104 corresponding dash nodes, we must be prepared to break up these dashes into
10105 smaller dashes.
10106
10107 @<Scan |dash_list(h)| and deal with any dashes that are themselves dashed@>=
10108 d=h;  /* now |link(d)=dash_list(h)| */
10109 while ( link(d)!=null_dash ) {
10110   ds=info(link(d));
10111   if ( ds==null ) { 
10112     d=link(d);
10113   } else {
10114     hh=dash_p(ds);
10115     hsf=dash_scale(ds);
10116     if ( (hh==null) ) mp_confusion(mp, "dash1");
10117 @:this can't happen dash0}{\quad dash1@>
10118     if ( dash_y(hh)==0 ) {
10119       d=link(d);
10120     } else { 
10121       if ( dash_list(hh)==null ) mp_confusion(mp, "dash1");
10122 @:this can't happen dash0}{\quad dash1@>
10123       @<Replace |link(d)| by a dashed version as determined by edge header
10124           |hh| and scale factor |ds|@>;
10125     }
10126   }
10127 }
10128
10129 @ @<Other local variables in |make_dashes|@>=
10130 pointer dln;  /* |link(d)| */
10131 pointer hh;  /* an edge header that tells how to break up |dln| */
10132 scaled hsf;  /* the dash pattern from |hh| gets scaled by this */
10133 pointer ds;  /* the stroked node from which |hh| and |hsf| are derived */
10134 scaled xoff;  /* added to $x$ values in |dash_list(hh)| to match |dln| */
10135
10136 @ @<Replace |link(d)| by a dashed version as determined by edge header...@>=
10137 dln=link(d);
10138 dd=dash_list(hh);
10139 xoff=start_x(dln)-mp_take_scaled(mp, hsf,start_x(dd))-
10140         mp_take_scaled(mp, hsf,mp_dash_offset(mp, hh));
10141 start_x(null_dash)=mp_take_scaled(mp, hsf,start_x(dd))
10142                    +mp_take_scaled(mp, hsf,dash_y(hh));
10143 stop_x(null_dash)=start_x(null_dash);
10144 @<Advance |dd| until finding the first dash that overlaps |dln| when
10145   offset by |xoff|@>;
10146 while ( start_x(dln)<=stop_x(dln) ) {
10147   @<If |dd| has `fallen off the end', back up to the beginning and fix |xoff|@>;
10148   @<Insert a dash between |d| and |dln| for the overlap with the offset version
10149     of |dd|@>;
10150   dd=link(dd);
10151   start_x(dln)=xoff+mp_take_scaled(mp, hsf,start_x(dd));
10152 }
10153 link(d)=link(dln);
10154 mp_free_node(mp, dln,dash_node_size)
10155
10156 @ The name of this module is a bit of a lie because we actually just find the
10157 first |dd| where |take_scaled (hsf, stop_x(dd))| is large enough to make an
10158 overlap possible.  It could be that the unoffset version of dash |dln| falls
10159 in the gap between |dd| and its predecessor.
10160
10161 @<Advance |dd| until finding the first dash that overlaps |dln| when...@>=
10162 while ( xoff+mp_take_scaled(mp, hsf,stop_x(dd))<start_x(dln) ) {
10163   dd=link(dd);
10164 }
10165
10166 @ @<If |dd| has `fallen off the end', back up to the beginning and fix...@>=
10167 if ( dd==null_dash ) { 
10168   dd=dash_list(hh);
10169   xoff=xoff+mp_take_scaled(mp, hsf,dash_y(hh));
10170 }
10171
10172 @ At this point we already know that
10173 |start_x(dln)<=xoff+take_scaled(hsf,stop_x(dd))|.
10174
10175 @<Insert a dash between |d| and |dln| for the overlap with the offset...@>=
10176 if ( (xoff+mp_take_scaled(mp, hsf,start_x(dd)))<=stop_x(dln) ) {
10177   link(d)=mp_get_node(mp, dash_node_size);
10178   d=link(d);
10179   link(d)=dln;
10180   if ( start_x(dln)>(xoff+mp_take_scaled(mp, hsf,start_x(dd))))
10181     start_x(d)=start_x(dln);
10182   else 
10183     start_x(d)=xoff+mp_take_scaled(mp, hsf,start_x(dd));
10184   if ( stop_x(dln)<(xoff+mp_take_scaled(mp, hsf,stop_x(dd)))) 
10185     stop_x(d)=stop_x(dln);
10186   else 
10187     stop_x(d)=xoff+mp_take_scaled(mp, hsf,stop_x(dd));
10188 }
10189
10190 @ The next major task is to update the bounding box information in an edge
10191 header~|h|. This is done via a procedure |adjust_bbox| that enlarges an edge
10192 header's bounding box to accommodate the box computed by |path_bbox| or
10193 |pen_bbox|. (This is stored in global variables |minx|, |miny|, |maxx|, and
10194 |maxy|.)
10195
10196 @c void mp_adjust_bbox (MP mp,pointer h) { 
10197   if ( minx<minx_val(h) ) minx_val(h)=minx;
10198   if ( miny<miny_val(h) ) miny_val(h)=miny;
10199   if ( maxx>maxx_val(h) ) maxx_val(h)=maxx;
10200   if ( maxy>maxy_val(h) ) maxy_val(h)=maxy;
10201 }
10202
10203 @ Here is a special routine for updating the bounding box information in
10204 edge header~|h| to account for the squared-off ends of a non-cyclic path~|p|
10205 that is to be stroked with the pen~|pp|.
10206
10207 @c void mp_box_ends (MP mp, pointer p, pointer pp, pointer h) {
10208   pointer q;  /* a knot node adjacent to knot |p| */
10209   fraction dx,dy;  /* a unit vector in the direction out of the path at~|p| */
10210   scaled d;  /* a factor for adjusting the length of |(dx,dy)| */
10211   scaled z;  /* a coordinate being tested against the bounding box */
10212   scaled xx,yy;  /* the extreme pen vertex in the |(dx,dy)| direction */
10213   integer i; /* a loop counter */
10214   if ( right_type(p)!=mp_endpoint ) { 
10215     q=link(p);
10216     while (1) { 
10217       @<Make |(dx,dy)| the final direction for the path segment from
10218         |q| to~|p|; set~|d|@>;
10219       d=mp_pyth_add(mp, dx,dy);
10220       if ( d>0 ) { 
10221          @<Normalize the direction |(dx,dy)| and find the pen offset |(xx,yy)|@>;
10222          for (i=1;i<= 2;i++) { 
10223            @<Use |(dx,dy)| to generate a vertex of the square end cap and
10224              update the bounding box to accommodate it@>;
10225            dx=-dx; dy=-dy; 
10226         }
10227       }
10228       if ( right_type(p)==mp_endpoint ) {
10229          return;
10230       } else {
10231         @<Advance |p| to the end of the path and make |q| the previous knot@>;
10232       } 
10233     }
10234   }
10235 }
10236
10237 @ @<Make |(dx,dy)| the final direction for the path segment from...@>=
10238 if ( q==link(p) ) { 
10239   dx=x_coord(p)-right_x(p);
10240   dy=y_coord(p)-right_y(p);
10241   if ( (dx==0)&&(dy==0) ) {
10242     dx=x_coord(p)-left_x(q);
10243     dy=y_coord(p)-left_y(q);
10244   }
10245 } else { 
10246   dx=x_coord(p)-left_x(p);
10247   dy=y_coord(p)-left_y(p);
10248   if ( (dx==0)&&(dy==0) ) {
10249     dx=x_coord(p)-right_x(q);
10250     dy=y_coord(p)-right_y(q);
10251   }
10252 }
10253 dx=x_coord(p)-x_coord(q);
10254 dy=y_coord(p)-y_coord(q)
10255
10256 @ @<Normalize the direction |(dx,dy)| and find the pen offset |(xx,yy)|@>=
10257 dx=mp_make_fraction(mp, dx,d);
10258 dy=mp_make_fraction(mp, dy,d);
10259 mp_find_offset(mp, -dy,dx,pp);
10260 xx=mp->cur_x; yy=mp->cur_y
10261
10262 @ @<Use |(dx,dy)| to generate a vertex of the square end cap and...@>=
10263 mp_find_offset(mp, dx,dy,pp);
10264 d=mp_take_fraction(mp, xx-mp->cur_x,dx)+mp_take_fraction(mp, yy-mp->cur_y,dy);
10265 if ( ((d<0)&&(i==1)) || ((d>0)&&(i==2))) 
10266   mp_confusion(mp, "box_ends");
10267 @:this can't happen box ends}{\quad\\{box\_ends}@>
10268 z=x_coord(p)+mp->cur_x+mp_take_fraction(mp, d,dx);
10269 if ( z<minx_val(h) ) minx_val(h)=z;
10270 if ( z>maxx_val(h) ) maxx_val(h)=z;
10271 z=y_coord(p)+mp->cur_y+mp_take_fraction(mp, d,dy);
10272 if ( z<miny_val(h) ) miny_val(h)=z;
10273 if ( z>maxy_val(h) ) maxy_val(h)=z
10274
10275 @ @<Advance |p| to the end of the path and make |q| the previous knot@>=
10276 do {  
10277   q=p;
10278   p=link(p);
10279 } while (right_type(p)!=mp_endpoint)
10280
10281 @ The major difficulty in finding the bounding box of an edge structure is the
10282 effect of clipping paths.  We treat them conservatively by only clipping to the
10283 clipping path's bounding box, but this still
10284 requires recursive calls to |set_bbox| in order to find the bounding box of
10285 @^recursion@>
10286 the objects to be clipped.  Such calls are distinguished by the fact that the
10287 boolean parameter |top_level| is false.
10288
10289 @c void mp_set_bbox (MP mp,pointer h, boolean top_level) {
10290   pointer p;  /* a graphical object being considered */
10291   scaled sminx,sminy,smaxx,smaxy;
10292   /* for saving the bounding box during recursive calls */
10293   scaled x0,x1,y0,y1;  /* temporary registers */
10294   integer lev;  /* nesting level for |mp_start_bounds_code| nodes */
10295   @<Wipe out any existing bounding box information if |bbtype(h)| is
10296   incompatible with |internal[mp_true_corners]|@>;
10297   while ( link(bblast(h))!=null ) { 
10298     p=link(bblast(h));
10299     bblast(h)=p;
10300     switch (type(p)) {
10301     case mp_stop_clip_code: 
10302       if ( top_level ) mp_confusion(mp, "bbox");  else return;
10303 @:this can't happen bbox}{\quad bbox@>
10304       break;
10305     @<Other cases for updating the bounding box based on the type of object |p|@>;
10306     } /* all cases are enumerated above */
10307   }
10308   if ( ! top_level ) mp_confusion(mp, "bbox");
10309 }
10310
10311 @ @<Internal library declarations@>=
10312 void mp_set_bbox (MP mp,pointer h, boolean top_level);
10313
10314 @ @<Wipe out any existing bounding box information if |bbtype(h)| is...@>=
10315 switch (bbtype(h)) {
10316 case no_bounds: 
10317   break;
10318 case bounds_set: 
10319   if ( mp->internal[mp_true_corners]>0 ) mp_init_bbox(mp, h);
10320   break;
10321 case bounds_unset: 
10322   if ( mp->internal[mp_true_corners]<=0 ) mp_init_bbox(mp, h);
10323   break;
10324 } /* there are no other cases */
10325
10326 @ @<Other cases for updating the bounding box...@>=
10327 case mp_fill_code: 
10328   mp_path_bbox(mp, path_p(p));
10329   if ( pen_p(p)!=null ) { 
10330     x0=minx; y0=miny;
10331     x1=maxx; y1=maxy;
10332     mp_pen_bbox(mp, pen_p(p));
10333     minx=minx+x0;
10334     miny=miny+y0;
10335     maxx=maxx+x1;
10336     maxy=maxy+y1;
10337   }
10338   mp_adjust_bbox(mp, h);
10339   break;
10340
10341 @ @<Other cases for updating the bounding box...@>=
10342 case mp_start_bounds_code: 
10343   if ( mp->internal[mp_true_corners]>0 ) {
10344     bbtype(h)=bounds_unset;
10345   } else { 
10346     bbtype(h)=bounds_set;
10347     mp_path_bbox(mp, path_p(p));
10348     mp_adjust_bbox(mp, h);
10349     @<Scan to the matching |mp_stop_bounds_code| node and update |p| and
10350       |bblast(h)|@>;
10351   }
10352   break;
10353 case mp_stop_bounds_code: 
10354   if ( mp->internal[mp_true_corners]<=0 ) mp_confusion(mp, "bbox2");
10355 @:this can't happen bbox2}{\quad bbox2@>
10356   break;
10357
10358 @ @<Scan to the matching |mp_stop_bounds_code| node and update |p| and...@>=
10359 lev=1;
10360 while ( lev!=0 ) { 
10361   if ( link(p)==null ) mp_confusion(mp, "bbox2");
10362 @:this can't happen bbox2}{\quad bbox2@>
10363   p=link(p);
10364   if ( type(p)==mp_start_bounds_code ) incr(lev);
10365   else if ( type(p)==mp_stop_bounds_code ) decr(lev);
10366 }
10367 bblast(h)=p
10368
10369 @ It saves a lot of grief here to be slightly conservative and not account for
10370 omitted parts of dashed lines.  We also don't worry about the material omitted
10371 when using butt end caps.  The basic computation is for round end caps and
10372 |box_ends| augments it for square end caps.
10373
10374 @<Other cases for updating the bounding box...@>=
10375 case mp_stroked_code: 
10376   mp_path_bbox(mp, path_p(p));
10377   x0=minx; y0=miny;
10378   x1=maxx; y1=maxy;
10379   mp_pen_bbox(mp, pen_p(p));
10380   minx=minx+x0;
10381   miny=miny+y0;
10382   maxx=maxx+x1;
10383   maxy=maxy+y1;
10384   mp_adjust_bbox(mp, h);
10385   if ( (left_type(path_p(p))==mp_endpoint)&&(lcap_val(p)==2) )
10386     mp_box_ends(mp, path_p(p), pen_p(p), h);
10387   break;
10388
10389 @ The height width and depth information stored in a text node determines a
10390 rectangle that needs to be transformed according to the transformation
10391 parameters stored in the text node.
10392
10393 @<Other cases for updating the bounding box...@>=
10394 case mp_text_code: 
10395   x1=mp_take_scaled(mp, txx_val(p),width_val(p));
10396   y0=mp_take_scaled(mp, txy_val(p),-depth_val(p));
10397   y1=mp_take_scaled(mp, txy_val(p),height_val(p));
10398   minx=tx_val(p);
10399   maxx=minx;
10400   if ( y0<y1 ) { minx=minx+y0; maxx=maxx+y1;  }
10401   else         { minx=minx+y1; maxx=maxx+y0;  }
10402   if ( x1<0 ) minx=minx+x1;  else maxx=maxx+x1;
10403   x1=mp_take_scaled(mp, tyx_val(p),width_val(p));
10404   y0=mp_take_scaled(mp, tyy_val(p),-depth_val(p));
10405   y1=mp_take_scaled(mp, tyy_val(p),height_val(p));
10406   miny=ty_val(p);
10407   maxy=miny;
10408   if ( y0<y1 ) { miny=miny+y0; maxy=maxy+y1;  }
10409   else         { miny=miny+y1; maxy=maxy+y0;  }
10410   if ( x1<0 ) miny=miny+x1;  else maxy=maxy+x1;
10411   mp_adjust_bbox(mp, h);
10412   break;
10413
10414 @ This case involves a recursive call that advances |bblast(h)| to the node of
10415 type |mp_stop_clip_code| that matches |p|.
10416
10417 @<Other cases for updating the bounding box...@>=
10418 case mp_start_clip_code: 
10419   mp_path_bbox(mp, path_p(p));
10420   x0=minx; y0=miny;
10421   x1=maxx; y1=maxy;
10422   sminx=minx_val(h); sminy=miny_val(h);
10423   smaxx=maxx_val(h); smaxy=maxy_val(h);
10424   @<Reinitialize the bounding box in header |h| and call |set_bbox| recursively
10425     starting at |link(p)|@>;
10426   @<Clip the bounding box in |h| to the rectangle given by |x0|, |x1|,
10427     |y0|, |y1|@>;
10428   minx=sminx; miny=sminy;
10429   maxx=smaxx; maxy=smaxy;
10430   mp_adjust_bbox(mp, h);
10431   break;
10432
10433 @ @<Reinitialize the bounding box in header |h| and call |set_bbox|...@>=
10434 minx_val(h)=el_gordo;
10435 miny_val(h)=el_gordo;
10436 maxx_val(h)=-el_gordo;
10437 maxy_val(h)=-el_gordo;
10438 mp_set_bbox(mp, h,false)
10439
10440 @ @<Clip the bounding box in |h| to the rectangle given by |x0|, |x1|,...@>=
10441 if ( minx_val(h)<x0 ) minx_val(h)=x0;
10442 if ( miny_val(h)<y0 ) miny_val(h)=y0;
10443 if ( maxx_val(h)>x1 ) maxx_val(h)=x1;
10444 if ( maxy_val(h)>y1 ) maxy_val(h)=y1
10445
10446 @* \[22] Finding an envelope.
10447 When \MP\ has a path and a polygonal pen, it needs to express the desired
10448 shape in terms of things \ps\ can understand.  The present task is to compute
10449 a new path that describes the region to be filled.  It is convenient to
10450 define this as a two step process where the first step is determining what
10451 offset to use for each segment of the path.
10452
10453 @ Given a pointer |c| to a cyclic path,
10454 and a pointer~|h| to the first knot of a pen polygon,
10455 the |offset_prep| routine changes the path into cubics that are
10456 associated with particular pen offsets. Thus if the cubic between |p|
10457 and~|q| is associated with the |k|th offset and the cubic between |q| and~|r|
10458 has offset |l| then |info(q)=zero_off+l-k|. (The constant |zero_off| is added
10459 to because |l-k| could be negative.)
10460
10461 After overwriting the type information with offset differences, we no longer
10462 have a true path so we refer to the knot list returned by |offset_prep| as an
10463 ``envelope spec.''
10464 @^envelope spec@>
10465 Since an envelope spec only determines relative changes in pen offsets,
10466 |offset_prep| sets a global variable |spec_offset| to the relative change from
10467 |h| to the first offset.
10468
10469 @d zero_off 16384 /* added to offset changes to make them positive */
10470
10471 @<Glob...@>=
10472 integer spec_offset; /* number of pen edges between |h| and the initial offset */
10473
10474 @ @c @<Declare subroutines needed by |offset_prep|@>;
10475 pointer mp_offset_prep (MP mp,pointer c, pointer h) {
10476   halfword n; /* the number of vertices in the pen polygon */
10477   pointer p,q,q0,r,w, ww; /* for list manipulation */
10478   integer k_needed; /* amount to be added to |info(p)| when it is computed */
10479   pointer w0; /* a pointer to pen offset to use just before |p| */
10480   scaled dxin,dyin; /* the direction into knot |p| */
10481   integer turn_amt; /* change in pen offsets for the current cubic */
10482   @<Other local variables for |offset_prep|@>;
10483   dx0=0; dy0=0;
10484   @<Initialize the pen size~|n|@>;
10485   @<Initialize the incoming direction and pen offset at |c|@>;
10486   p=c; k_needed=0;
10487   do {  
10488     q=link(p);
10489     @<Split the cubic between |p| and |q|, if necessary, into cubics
10490       associated with single offsets, after which |q| should
10491       point to the end of the final such cubic@>;
10492   NOT_FOUND:
10493     @<Advance |p| to node |q|, removing any ``dead'' cubics that
10494       might have been introduced by the splitting process@>;
10495   } while (q!=c);
10496   @<Fix the offset change in |info(c)| and set |c| to the return value of
10497     |offset_prep|@>;
10498   return c;
10499 }
10500
10501 @ We shall want to keep track of where certain knots on the cyclic path
10502 wind up in the envelope spec.  It doesn't suffice just to keep pointers to
10503 knot nodes because some nodes are deleted while removing dead cubics.  Thus
10504 |offset_prep| updates the following pointers
10505
10506 @<Glob...@>=
10507 pointer spec_p1;
10508 pointer spec_p2; /* pointers to distinguished knots */
10509
10510 @ @<Set init...@>=
10511 mp->spec_p1=null; mp->spec_p2=null;
10512
10513 @ @<Initialize the pen size~|n|@>=
10514 n=0; p=h;
10515 do {  
10516   incr(n);
10517   p=link(p);
10518 } while (p!=h)
10519
10520 @ Since the true incoming direction isn't known yet, we just pick a direction
10521 consistent with the pen offset~|h|.  If this is wrong, it can be corrected
10522 later.
10523
10524 @<Initialize the incoming direction and pen offset at |c|@>=
10525 dxin=x_coord(link(h))-x_coord(knil(h));
10526 dyin=y_coord(link(h))-y_coord(knil(h));
10527 if ( (dxin==0)&&(dyin==0) ) {
10528   dxin=y_coord(knil(h))-y_coord(h);
10529   dyin=x_coord(h)-x_coord(knil(h));
10530 }
10531 w0=h
10532
10533 @ We must be careful not to remove the only cubic in a cycle.
10534
10535 But we must also be careful for another reason. If the user-supplied
10536 path starts with a set of degenerate cubics, the target node |q| can
10537 be collapsed to the initial node |p| which might be the same as the
10538 initial node |c| of the curve. This would cause the |offset_prep| routine
10539 to bail out too early, causing distress later on. (See for example
10540 the testcase reported by Bogus\l{}aw Jackowski in tracker id 267, case 52c
10541 on Sarovar.)
10542
10543 @<Advance |p| to node |q|, removing any ``dead'' cubics...@>=
10544 q0=q;
10545 do { 
10546   r=link(p);
10547   if ( x_coord(p)==right_x(p) && y_coord(p)==right_y(p) &&
10548        x_coord(p)==left_x(r)  && y_coord(p)==left_y(r) &&
10549        x_coord(p)==x_coord(r) && y_coord(p)==y_coord(r) &&
10550        r!=p ) {
10551       @<Remove the cubic following |p| and update the data structures
10552         to merge |r| into |p|@>;
10553   }
10554   p=r;
10555 } while (p!=q);
10556 /* Check if we removed too much */
10557 if(q!=q0)
10558   q = link(q)
10559
10560 @ @<Remove the cubic following |p| and update the data structures...@>=
10561 { k_needed=info(p)-zero_off;
10562   if ( r==q ) { 
10563     q=p;
10564   } else { 
10565     info(p)=k_needed+info(r);
10566     k_needed=0;
10567   };
10568   if ( r==c ) { info(p)=info(c); c=p; };
10569   if ( r==mp->spec_p1 ) mp->spec_p1=p;
10570   if ( r==mp->spec_p2 ) mp->spec_p2=p;
10571   r=p; mp_remove_cubic(mp, p);
10572 }
10573
10574 @ Not setting the |info| field of the newly created knot allows the splitting
10575 routine to work for paths.
10576
10577 @<Declare subroutines needed by |offset_prep|@>=
10578 void mp_split_cubic (MP mp,pointer p, fraction t) { /* splits the cubic after |p| */
10579   scaled v; /* an intermediate value */
10580   pointer q,r; /* for list manipulation */
10581   q=link(p); r=mp_get_node(mp, knot_node_size); link(p)=r; link(r)=q;
10582   originator(r)=mp_program_code;
10583   left_type(r)=mp_explicit; right_type(r)=mp_explicit;
10584   v=t_of_the_way(right_x(p),left_x(q));
10585   right_x(p)=t_of_the_way(x_coord(p),right_x(p));
10586   left_x(q)=t_of_the_way(left_x(q),x_coord(q));
10587   left_x(r)=t_of_the_way(right_x(p),v);
10588   right_x(r)=t_of_the_way(v,left_x(q));
10589   x_coord(r)=t_of_the_way(left_x(r),right_x(r));
10590   v=t_of_the_way(right_y(p),left_y(q));
10591   right_y(p)=t_of_the_way(y_coord(p),right_y(p));
10592   left_y(q)=t_of_the_way(left_y(q),y_coord(q));
10593   left_y(r)=t_of_the_way(right_y(p),v);
10594   right_y(r)=t_of_the_way(v,left_y(q));
10595   y_coord(r)=t_of_the_way(left_y(r),right_y(r));
10596 }
10597
10598 @ This does not set |info(p)| or |right_type(p)|.
10599
10600 @<Declare subroutines needed by |offset_prep|@>=
10601 void mp_remove_cubic (MP mp,pointer p) { /* removes the dead cubic following~|p| */
10602   pointer q; /* the node that disappears */
10603   q=link(p); link(p)=link(q);
10604   right_x(p)=right_x(q); right_y(p)=right_y(q);
10605   mp_free_node(mp, q,knot_node_size);
10606 }
10607
10608 @ Let $d\prec d'$ mean that the counter-clockwise angle from $d$ to~$d'$ is
10609 strictly between zero and $180^\circ$.  Then we can define $d\preceq d'$ to
10610 mean that the angle could be zero or $180^\circ$. If $w_k=(u_k,v_k)$ is the
10611 $k$th pen offset, the $k$th pen edge direction is defined by the formula
10612 $$d_k=(u\k-u_k,\,v\k-v_k).$$
10613 When listed by increasing $k$, these directions occur in counter-clockwise
10614 order so that $d_k\preceq d\k$ for all~$k$.
10615 The goal of |offset_prep| is to find an offset index~|k| to associate with
10616 each cubic, such that the direction $d(t)$ of the cubic satisfies
10617 $$d_{k-1}\preceq d(t)\preceq d_k\qquad\hbox{for $0\le t\le 1$.}\eqno(*)$$
10618 We may have to split a cubic into many pieces before each
10619 piece corresponds to a unique offset.
10620
10621 @<Split the cubic between |p| and |q|, if necessary, into cubics...@>=
10622 info(p)=zero_off+k_needed;
10623 k_needed=0;
10624 @<Prepare for derivative computations;
10625   |goto not_found| if the current cubic is dead@>;
10626 @<Find the initial direction |(dx,dy)|@>;
10627 @<Update |info(p)| and find the offset $w_k$ such that
10628   $d_{k-1}\preceq(\\{dx},\\{dy})\prec d_k$; also advance |w0| for
10629   the direction change at |p|@>;
10630 @<Find the final direction |(dxin,dyin)|@>;
10631 @<Decide on the net change in pen offsets and set |turn_amt|@>;
10632 @<Complete the offset splitting process@>;
10633 w0=mp_pen_walk(mp, w0,turn_amt)
10634
10635 @ @<Declare subroutines needed by |offset_prep|@>=
10636 pointer mp_pen_walk (MP mp,pointer w, integer k) {
10637   /* walk |k| steps around a pen from |w| */
10638   while ( k>0 ) { w=link(w); decr(k);  };
10639   while ( k<0 ) { w=knil(w); incr(k);  };
10640   return w;
10641 }
10642
10643 @ The direction of a cubic $B(z_0,z_1,z_2,z_3;t)=\bigl(x(t),y(t)\bigr)$ can be
10644 calculated from the quadratic polynomials
10645 ${1\over3}x'(t)=B(x_1-x_0,x_2-x_1,x_3-x_2;t)$ and
10646 ${1\over3}y'(t)=B(y_1-y_0,y_2-y_1,y_3-y_2;t)$.
10647 Since we may be calculating directions from several cubics
10648 split from the current one, it is desirable to do these calculations
10649 without losing too much precision. ``Scaled up'' values of the
10650 derivatives, which will be less tainted by accumulated errors than
10651 derivatives found from the cubics themselves, are maintained in
10652 local variables |x0|, |x1|, and |x2|, representing $X_0=2^l(x_1-x_0)$,
10653 $X_1=2^l(x_2-x_1)$, and $X_2=2^l(x_3-x_2)$; similarly |y0|, |y1|, and~|y2|
10654 represent $Y_0=2^l(y_1-y_0)$, $Y_1=2^l(y_2-y_1)$, and $Y_2=2^l(y_3-y_2)$.
10655
10656 @<Other local variables for |offset_prep|@>=
10657 integer x0,x1,x2,y0,y1,y2; /* representatives of derivatives */
10658 integer t0,t1,t2; /* coefficients of polynomial for slope testing */
10659 integer du,dv,dx,dy; /* for directions of the pen and the curve */
10660 integer dx0,dy0; /* initial direction for the first cubic in the curve */
10661 integer max_coef; /* used while scaling */
10662 integer x0a,x1a,x2a,y0a,y1a,y2a; /* intermediate values */
10663 fraction t; /* where the derivative passes through zero */
10664 fraction s; /* a temporary value */
10665
10666 @ @<Prepare for derivative computations...@>=
10667 x0=right_x(p)-x_coord(p);
10668 x2=x_coord(q)-left_x(q);
10669 x1=left_x(q)-right_x(p);
10670 y0=right_y(p)-y_coord(p); y2=y_coord(q)-left_y(q);
10671 y1=left_y(q)-right_y(p);
10672 max_coef=abs(x0);
10673 if ( abs(x1)>max_coef ) max_coef=abs(x1);
10674 if ( abs(x2)>max_coef ) max_coef=abs(x2);
10675 if ( abs(y0)>max_coef ) max_coef=abs(y0);
10676 if ( abs(y1)>max_coef ) max_coef=abs(y1);
10677 if ( abs(y2)>max_coef ) max_coef=abs(y2);
10678 if ( max_coef==0 ) goto NOT_FOUND;
10679 while ( max_coef<fraction_half ) {
10680   double(max_coef);
10681   double(x0); double(x1); double(x2);
10682   double(y0); double(y1); double(y2);
10683 }
10684
10685 @ Let us first solve a special case of the problem: Suppose we
10686 know an index~$k$ such that either (i)~$d(t)\succeq d_{k-1}$ for all~$t$
10687 and $d(0)\prec d_k$, or (ii)~$d(t)\preceq d_k$ for all~$t$ and
10688 $d(0)\succ d_{k-1}$.
10689 Then, in a sense, we're halfway done, since one of the two relations
10690 in $(*)$ is satisfied, and the other couldn't be satisfied for
10691 any other value of~|k|.
10692
10693 Actually, the conditions can be relaxed somewhat since a relation such as
10694 $d(t)\succeq d_{k-1}$ restricts $d(t)$ to a half plane when all that really
10695 matters is whether $d(t)$ crosses the ray in the $d_{k-1}$ direction from
10696 the origin.  The condition for case~(i) becomes $d_{k-1}\preceq d(0)\prec d_k$
10697 and $d(t)$ never crosses the $d_{k-1}$ ray in the clockwise direction.
10698 Case~(ii) is similar except $d(t)$ cannot cross the $d_k$ ray in the
10699 counterclockwise direction.
10700
10701 The |fin_offset_prep| subroutine solves the stated subproblem.
10702 It has a parameter called |rise| that is |1| in
10703 case~(i), |-1| in case~(ii). Parameters |x0| through |y2| represent
10704 the derivative of the cubic following |p|.
10705 The |w| parameter should point to offset~$w_k$ and |info(p)| should already
10706 be set properly.  The |turn_amt| parameter gives the absolute value of the
10707 overall net change in pen offsets.
10708
10709 @<Declare subroutines needed by |offset_prep|@>=
10710 void mp_fin_offset_prep (MP mp,pointer p, pointer w, integer 
10711   x0,integer x1, integer x2, integer y0, integer y1, integer y2, 
10712   integer rise, integer turn_amt)  {
10713   pointer ww; /* for list manipulation */
10714   scaled du,dv; /* for slope calculation */
10715   integer t0,t1,t2; /* test coefficients */
10716   fraction t; /* place where the derivative passes a critical slope */
10717   fraction s; /* slope or reciprocal slope */
10718   integer v; /* intermediate value for updating |x0..y2| */
10719   pointer q; /* original |link(p)| */
10720   q=link(p);
10721   while (1)  { 
10722     if ( rise>0 ) ww=link(w); /* a pointer to $w\k$ */
10723     else  ww=knil(w); /* a pointer to $w_{k-1}$ */
10724     @<Compute test coefficients |(t0,t1,t2)|
10725       for $d(t)$ versus $d_k$ or $d_{k-1}$@>;
10726     t=mp_crossing_point(mp, t0,t1,t2);
10727     if ( t>=fraction_one ) {
10728       if ( turn_amt>0 ) t=fraction_one;  else return;
10729     }
10730     @<Split the cubic at $t$,
10731       and split off another cubic if the derivative crosses back@>;
10732     w=ww;
10733   }
10734 }
10735
10736 @ We want $B(\\{t0},\\{t1},\\{t2};t)$ to be the dot product of $d(t)$ with a
10737 $-90^\circ$ rotation of the vector from |w| to |ww|.  This makes the resulting
10738 function cross from positive to negative when $d_{k-1}\preceq d(t)\preceq d_k$
10739 begins to fail.
10740
10741 @<Compute test coefficients |(t0,t1,t2)| for $d(t)$ versus...@>=
10742 du=x_coord(ww)-x_coord(w); dv=y_coord(ww)-y_coord(w);
10743 if ( abs(du)>=abs(dv) ) {
10744   s=mp_make_fraction(mp, dv,du);
10745   t0=mp_take_fraction(mp, x0,s)-y0;
10746   t1=mp_take_fraction(mp, x1,s)-y1;
10747   t2=mp_take_fraction(mp, x2,s)-y2;
10748   if ( du<0 ) { negate(t0); negate(t1); negate(t2);  }
10749 } else { 
10750   s=mp_make_fraction(mp, du,dv);
10751   t0=x0-mp_take_fraction(mp, y0,s);
10752   t1=x1-mp_take_fraction(mp, y1,s);
10753   t2=x2-mp_take_fraction(mp, y2,s);
10754   if ( dv<0 ) { negate(t0); negate(t1); negate(t2);  }
10755 }
10756 if ( t0<0 ) t0=0 /* should be positive without rounding error */
10757
10758 @ The curve has crossed $d_k$ or $d_{k-1}$; its initial segment satisfies
10759 $(*)$, and it might cross again, yielding another solution of $(*)$.
10760
10761 @<Split the cubic at $t$, and split off another...@>=
10762
10763 mp_split_cubic(mp, p,t); p=link(p); info(p)=zero_off+rise;
10764 decr(turn_amt);
10765 v=t_of_the_way(x0,x1); x1=t_of_the_way(x1,x2);
10766 x0=t_of_the_way(v,x1);
10767 v=t_of_the_way(y0,y1); y1=t_of_the_way(y1,y2);
10768 y0=t_of_the_way(v,y1);
10769 if ( turn_amt<0 ) {
10770   t1=t_of_the_way(t1,t2);
10771   if ( t1>0 ) t1=0; /* without rounding error, |t1| would be |<=0| */
10772   t=mp_crossing_point(mp, 0,-t1,-t2);
10773   if ( t>fraction_one ) t=fraction_one;
10774   incr(turn_amt);
10775   if ( (t==fraction_one)&&(link(p)!=q) ) {
10776     info(link(p))=info(link(p))-rise;
10777   } else { 
10778     mp_split_cubic(mp, p,t); info(link(p))=zero_off-rise;
10779     v=t_of_the_way(x1,x2); x1=t_of_the_way(x0,x1);
10780     x2=t_of_the_way(x1,v);
10781     v=t_of_the_way(y1,y2); y1=t_of_the_way(y0,y1);
10782     y2=t_of_the_way(y1,v);
10783   }
10784 }
10785 }
10786
10787 @ Now we must consider the general problem of |offset_prep|, when
10788 nothing is known about a given cubic. We start by finding its
10789 direction in the vicinity of |t=0|.
10790
10791 If $z'(t)=0$, the given cubic is numerically unstable but |offset_prep|
10792 has not yet introduced any more numerical errors.  Thus we can compute
10793 the true initial direction for the given cubic, even if it is almost
10794 degenerate.
10795
10796 @<Find the initial direction |(dx,dy)|@>=
10797 dx=x0; dy=y0;
10798 if ( dx==0 && dy==0 ) { 
10799   dx=x1; dy=y1;
10800   if ( dx==0 && dy==0 ) { 
10801     dx=x2; dy=y2;
10802   }
10803 }
10804 if ( p==c ) { dx0=dx; dy0=dy;  }
10805
10806 @ @<Find the final direction |(dxin,dyin)|@>=
10807 dxin=x2; dyin=y2;
10808 if ( dxin==0 && dyin==0 ) {
10809   dxin=x1; dyin=y1;
10810   if ( dxin==0 && dyin==0 ) {
10811     dxin=x0; dyin=y0;
10812   }
10813 }
10814
10815 @ The next step is to bracket the initial direction between consecutive
10816 edges of the pen polygon.  We must be careful to turn clockwise only if
10817 this makes the turn less than $180^\circ$. (A $180^\circ$ turn must be
10818 counter-clockwise in order to make \&{doublepath} envelopes come out
10819 @:double_path_}{\&{doublepath} primitive@>
10820 right.) This code depends on |w0| being the offset for |(dxin,dyin)|.
10821
10822 @<Update |info(p)| and find the offset $w_k$ such that...@>=
10823 turn_amt=mp_get_turn_amt(mp,w0,dx,dy,(mp_ab_vs_cd(mp, dy,dxin,dx,dyin)>=0));
10824 w=mp_pen_walk(mp, w0, turn_amt);
10825 w0=w;
10826 info(p)=info(p)+turn_amt
10827
10828 @ Decide how many pen offsets to go away from |w| in order to find the offset
10829 for |(dx,dy)|, going counterclockwise if |ccw| is |true|.  This assumes that
10830 |w| is the offset for some direction $(x',y')$ from which the angle to |(dx,dy)|
10831 in the sense determined by |ccw| is less than or equal to $180^\circ$.
10832
10833 If the pen polygon has only two edges, they could both be parallel
10834 to |(dx,dy)|.  In this case, we must be careful to stop after crossing the first
10835 such edge in order to avoid an infinite loop.
10836
10837 @<Declare subroutines needed by |offset_prep|@>=
10838 integer mp_get_turn_amt (MP mp,pointer w, scaled  dx,
10839                          scaled dy, boolean  ccw) {
10840   pointer ww; /* a neighbor of knot~|w| */
10841   integer s; /* turn amount so far */
10842   integer t; /* |ab_vs_cd| result */
10843   s=0;
10844   if ( ccw ) { 
10845     ww=link(w);
10846     do {  
10847       t=mp_ab_vs_cd(mp, dy,(x_coord(ww)-x_coord(w)),
10848                         dx,(y_coord(ww)-y_coord(w)));
10849       if ( t<0 ) break;
10850       incr(s);
10851       w=ww; ww=link(ww);
10852     } while (t>0);
10853   } else { 
10854     ww=knil(w);
10855     while ( mp_ab_vs_cd(mp, dy,(x_coord(w)-x_coord(ww)),
10856                             dx,(y_coord(w)-y_coord(ww))) < 0) { 
10857       decr(s);
10858       w=ww; ww=knil(ww);
10859     }
10860   }
10861   return s;
10862 }
10863
10864 @ When we're all done, the final offset is |w0| and the final curve direction
10865 is |(dxin,dyin)|.  With this knowledge of the incoming direction at |c|, we
10866 can correct |info(c)| which was erroneously based on an incoming offset
10867 of~|h|.
10868
10869 @d fix_by(A) info(c)=info(c)+(A)
10870
10871 @<Fix the offset change in |info(c)| and set |c| to the return value of...@>=
10872 mp->spec_offset=info(c)-zero_off;
10873 if ( link(c)==c ) {
10874   info(c)=zero_off+n;
10875 } else { 
10876   fix_by(k_needed);
10877   while ( w0!=h ) { fix_by(1); w0=link(w0);  };
10878   while ( info(c)<=zero_off-n ) fix_by(n);
10879   while ( info(c)>zero_off ) fix_by(-n);
10880   if ( (info(c)!=zero_off)&&(mp_ab_vs_cd(mp, dy0,dxin,dx0,dyin)>=0) ) fix_by(n);
10881 }
10882 return c
10883
10884 @ Finally we want to reduce the general problem to situations that
10885 |fin_offset_prep| can handle. We split the cubic into at most three parts
10886 with respect to $d_{k-1}$, and apply |fin_offset_prep| to each part.
10887
10888 @<Complete the offset splitting process@>=
10889 ww=knil(w);
10890 @<Compute test coeff...@>;
10891 @<Find the first |t| where $d(t)$ crosses $d_{k-1}$ or set
10892   |t:=fraction_one+1|@>;
10893 if ( t>fraction_one ) {
10894   mp_fin_offset_prep(mp, p,w,x0,x1,x2,y0,y1,y2,1,turn_amt);
10895 } else {
10896   mp_split_cubic(mp, p,t); r=link(p);
10897   x1a=t_of_the_way(x0,x1); x1=t_of_the_way(x1,x2);
10898   x2a=t_of_the_way(x1a,x1);
10899   y1a=t_of_the_way(y0,y1); y1=t_of_the_way(y1,y2);
10900   y2a=t_of_the_way(y1a,y1);
10901   mp_fin_offset_prep(mp, p,w,x0,x1a,x2a,y0,y1a,y2a,1,0); x0=x2a; y0=y2a;
10902   info(r)=zero_off-1;
10903   if ( turn_amt>=0 ) {
10904     t1=t_of_the_way(t1,t2);
10905     if ( t1>0 ) t1=0;
10906     t=mp_crossing_point(mp, 0,-t1,-t2);
10907     if ( t>fraction_one ) t=fraction_one;
10908     @<Split off another rising cubic for |fin_offset_prep|@>;
10909     mp_fin_offset_prep(mp, r,ww,x0,x1,x2,y0,y1,y2,-1,0);
10910   } else {
10911     mp_fin_offset_prep(mp, r,ww,x0,x1,x2,y0,y1,y2,-1,(-1-turn_amt));
10912   }
10913 }
10914
10915 @ @<Split off another rising cubic for |fin_offset_prep|@>=
10916 mp_split_cubic(mp, r,t); info(link(r))=zero_off+1;
10917 x1a=t_of_the_way(x1,x2); x1=t_of_the_way(x0,x1);
10918 x0a=t_of_the_way(x1,x1a);
10919 y1a=t_of_the_way(y1,y2); y1=t_of_the_way(y0,y1);
10920 y0a=t_of_the_way(y1,y1a);
10921 mp_fin_offset_prep(mp, link(r),w,x0a,x1a,x2,y0a,y1a,y2,1,turn_amt);
10922 x2=x0a; y2=y0a
10923
10924 @ At this point, the direction of the incoming pen edge is |(-du,-dv)|.
10925 When the component of $d(t)$ perpendicular to |(-du,-dv)| crosses zero, we
10926 need to decide whether the directions are parallel or antiparallel.  We
10927 can test this by finding the dot product of $d(t)$ and |(-du,-dv)|, but this
10928 should be avoided when the value of |turn_amt| already determines the
10929 answer.  If |t2<0|, there is one crossing and it is antiparallel only if
10930 |turn_amt>=0|.  If |turn_amt<0|, there should always be at least one
10931 crossing and the first crossing cannot be antiparallel.
10932
10933 @<Find the first |t| where $d(t)$ crosses $d_{k-1}$ or set...@>=
10934 t=mp_crossing_point(mp, t0,t1,t2);
10935 if ( turn_amt>=0 ) {
10936   if ( t2<0 ) {
10937     t=fraction_one+1;
10938   } else { 
10939     u0=t_of_the_way(x0,x1);
10940     u1=t_of_the_way(x1,x2);
10941     ss=mp_take_fraction(mp, -du,t_of_the_way(u0,u1));
10942     v0=t_of_the_way(y0,y1);
10943     v1=t_of_the_way(y1,y2);
10944     ss=ss+mp_take_fraction(mp, -dv,t_of_the_way(v0,v1));
10945     if ( ss<0 ) t=fraction_one+1;
10946   }
10947 } else if ( t>fraction_one ) {
10948   t=fraction_one;
10949 }
10950
10951 @ @<Other local variables for |offset_prep|@>=
10952 integer u0,u1,v0,v1; /* intermediate values for $d(t)$ calculation */
10953 integer ss = 0; /* the part of the dot product computed so far */
10954 int d_sign; /* sign of overall change in direction for this cubic */
10955
10956 @ If the cubic almost has a cusp, it is a numerically ill-conditioned
10957 problem to decide which way it loops around but that's OK as long we're
10958 consistent.  To make \&{doublepath} envelopes work properly, reversing
10959 the path should always change the sign of |turn_amt|.
10960
10961 @<Decide on the net change in pen offsets and set |turn_amt|@>=
10962 d_sign=mp_ab_vs_cd(mp, dx,dyin, dxin,dy);
10963 if ( d_sign==0 ) {
10964   @<Check rotation direction based on node position@>
10965 }
10966 if ( d_sign==0 ) {
10967   if ( dx==0 ) {
10968     if ( dy>0 ) d_sign=1;  else d_sign=-1;
10969   } else {
10970     if ( dx>0 ) d_sign=1;  else d_sign=-1; 
10971   }
10972 }
10973 @<Make |ss| negative if and only if the total change in direction is
10974   more than $180^\circ$@>;
10975 turn_amt=mp_get_turn_amt(mp, w, dxin, dyin, (d_sign>0));
10976 if ( ss<0 ) turn_amt=turn_amt-d_sign*n
10977
10978 @ We check rotation direction by looking at the vector connecting the current
10979 node with the next. If its angle with incoming and outgoing tangents has the
10980 same sign, we pick this as |d_sign|, since it means we have a flex, not a cusp.
10981 Otherwise we proceed to the cusp code.
10982
10983 @<Check rotation direction based on node position@>=
10984 u0=x_coord(q)-x_coord(p);
10985 u1=y_coord(q)-y_coord(p);
10986 d_sign = half(mp_ab_vs_cd(mp, dx, u1, u0, dy)+
10987   mp_ab_vs_cd(mp, u0, dyin, dxin, u1));
10988
10989 @ In order to be invariant under path reversal, the result of this computation
10990 should not change when |x0|, |y0|, $\ldots$ are all negated and |(x0,y0)| is
10991 then swapped with |(x2,y2)|.  We make use of the identities
10992 |take_fraction(-a,-b)=take_fraction(a,b)| and
10993 |t_of_the_way(-a,-b)=-(t_of_the_way(a,b))|.
10994
10995 @<Make |ss| negative if and only if the total change in direction is...@>=
10996 t0=half(mp_take_fraction(mp, x0,y2))-half(mp_take_fraction(mp, x2,y0));
10997 t1=half(mp_take_fraction(mp, x1,(y0+y2)))-half(mp_take_fraction(mp, y1,(x0+x2)));
10998 if ( t0==0 ) t0=d_sign; /* path reversal always negates |d_sign| */
10999 if ( t0>0 ) {
11000   t=mp_crossing_point(mp, t0,t1,-t0);
11001   u0=t_of_the_way(x0,x1);
11002   u1=t_of_the_way(x1,x2);
11003   v0=t_of_the_way(y0,y1);
11004   v1=t_of_the_way(y1,y2);
11005 } else { 
11006   t=mp_crossing_point(mp, -t0,t1,t0);
11007   u0=t_of_the_way(x2,x1);
11008   u1=t_of_the_way(x1,x0);
11009   v0=t_of_the_way(y2,y1);
11010   v1=t_of_the_way(y1,y0);
11011 }
11012 ss=mp_take_fraction(mp, (x0+x2),t_of_the_way(u0,u1))+
11013    mp_take_fraction(mp, (y0+y2),t_of_the_way(v0,v1))
11014
11015 @ Here's a routine that prints an envelope spec in symbolic form.  It assumes
11016 that the |cur_pen| has not been walked around to the first offset.
11017
11018 @c 
11019 void mp_print_spec (MP mp,pointer cur_spec, pointer cur_pen, char *s) {
11020   pointer p,q; /* list traversal */
11021   pointer w; /* the current pen offset */
11022   mp_print_diagnostic(mp, "Envelope spec",s,true);
11023   p=cur_spec; w=mp_pen_walk(mp, cur_pen,mp->spec_offset);
11024   mp_print_ln(mp);
11025   mp_print_two(mp, x_coord(cur_spec),y_coord(cur_spec));
11026   mp_print(mp, " % beginning with offset ");
11027   mp_print_two(mp, x_coord(w),y_coord(w));
11028   do { 
11029     while (1) {  
11030       q=link(p);
11031       @<Print the cubic between |p| and |q|@>;
11032       p=q;
11033           if ((p==cur_spec) || (info(p)!=zero_off)) 
11034         break;
11035     }
11036     if ( info(p)!=zero_off ) {
11037       @<Update |w| as indicated by |info(p)| and print an explanation@>;
11038     }
11039   } while (p!=cur_spec);
11040   mp_print_nl(mp, " & cycle");
11041   mp_end_diagnostic(mp, true);
11042 }
11043
11044 @ @<Update |w| as indicated by |info(p)| and print an explanation@>=
11045
11046   w=mp_pen_walk(mp, w, (info(p)-zero_off));
11047   mp_print(mp, " % ");
11048   if ( info(p)>zero_off ) mp_print(mp, "counter");
11049   mp_print(mp, "clockwise to offset ");
11050   mp_print_two(mp, x_coord(w),y_coord(w));
11051 }
11052
11053 @ @<Print the cubic between |p| and |q|@>=
11054
11055   mp_print_nl(mp, "   ..controls ");
11056   mp_print_two(mp, right_x(p),right_y(p));
11057   mp_print(mp, " and ");
11058   mp_print_two(mp, left_x(q),left_y(q));
11059   mp_print_nl(mp, " ..");
11060   mp_print_two(mp, x_coord(q),y_coord(q));
11061 }
11062
11063 @ Once we have an envelope spec, the remaining task to construct the actual
11064 envelope by offsetting each cubic as determined by the |info| fields in
11065 the knots.  First we use |offset_prep| to convert the |c| into an envelope
11066 spec. Then we add the offsets so that |c| becomes a cyclic path that represents
11067 the envelope.
11068
11069 The |ljoin| and |miterlim| parameters control the treatment of points where the
11070 pen offset changes, and |lcap| controls the endpoints of a \&{doublepath}.
11071 The endpoints are easily located because |c| is given in undoubled form
11072 and then doubled in this procedure.  We use |spec_p1| and |spec_p2| to keep
11073 track of the endpoints and treat them like very sharp corners.
11074 Butt end caps are treated like beveled joins; round end caps are treated like
11075 round joins; and square end caps are achieved by setting |join_type:=3|.
11076
11077 None of these parameters apply to inside joins where the convolution tracing
11078 has retrograde lines.  In such cases we use a simple connect-the-endpoints
11079 approach that is achieved by setting |join_type:=2|.
11080
11081 @c @<Declare a function called |insert_knot|@>;
11082 pointer mp_make_envelope (MP mp,pointer c, pointer h, small_number ljoin,
11083   small_number lcap, scaled miterlim) {
11084   pointer p,q,r,q0; /* for manipulating the path */
11085   int join_type=0; /* codes |0..3| for mitered, round, beveled, or square */
11086   pointer w,w0; /* the pen knot for the current offset */
11087   scaled qx,qy; /* unshifted coordinates of |q| */
11088   halfword k,k0; /* controls pen edge insertion */
11089   @<Other local variables for |make_envelope|@>;
11090   dxin=0; dyin=0; dxout=0; dyout=0;
11091   mp->spec_p1=null; mp->spec_p2=null;
11092   @<If endpoint, double the path |c|, and set |spec_p1| and |spec_p2|@>;
11093   @<Use |offset_prep| to compute the envelope spec then walk |h| around to
11094     the initial offset@>;
11095   w=h;
11096   p=c;
11097   do {  
11098     q=link(p); q0=q;
11099     qx=x_coord(q); qy=y_coord(q);
11100     k=info(q);
11101     k0=k; w0=w;
11102     if ( k!=zero_off ) {
11103       @<Set |join_type| to indicate how to handle offset changes at~|q|@>;
11104     }
11105     @<Add offset |w| to the cubic from |p| to |q|@>;
11106     while ( k!=zero_off ) { 
11107       @<Step |w| and move |k| one step closer to |zero_off|@>;
11108       if ( (join_type==1)||(k==zero_off) )
11109          q=mp_insert_knot(mp, q,qx+x_coord(w),qy+y_coord(w));
11110     };
11111     if ( q!=link(p) ) {
11112       @<Set |p=link(p)| and add knots between |p| and |q| as
11113         required by |join_type|@>;
11114     }
11115     p=q;
11116   } while (q0!=c);
11117   return c;
11118 }
11119
11120 @ @<Use |offset_prep| to compute the envelope spec then walk |h| around to...@>=
11121 c=mp_offset_prep(mp, c,h);
11122 if ( mp->internal[mp_tracing_specs]>0 ) 
11123   mp_print_spec(mp, c,h,"");
11124 h=mp_pen_walk(mp, h,mp->spec_offset)
11125
11126 @ Mitered and squared-off joins depend on path directions that are difficult to
11127 compute for degenerate cubics.  The envelope spec computed by |offset_prep| can
11128 have degenerate cubics only if the entire cycle collapses to a single
11129 degenerate cubic.  Setting |join_type:=2| in this case makes the computed
11130 envelope degenerate as well.
11131
11132 @<Set |join_type| to indicate how to handle offset changes at~|q|@>=
11133 if ( k<zero_off ) {
11134   join_type=2;
11135 } else {
11136   if ( (q!=mp->spec_p1)&&(q!=mp->spec_p2) ) join_type=ljoin;
11137   else if ( lcap==2 ) join_type=3;
11138   else join_type=2-lcap;
11139   if ( (join_type==0)||(join_type==3) ) {
11140     @<Set the incoming and outgoing directions at |q|; in case of
11141       degeneracy set |join_type:=2|@>;
11142     if ( join_type==0 ) {
11143       @<If |miterlim| is less than the secant of half the angle at |q|
11144         then set |join_type:=2|@>;
11145     }
11146   }
11147 }
11148
11149 @ @<If |miterlim| is less than the secant of half the angle at |q|...@>=
11150
11151   tmp=mp_take_fraction(mp, miterlim,fraction_half+
11152       half(mp_take_fraction(mp, dxin,dxout)+mp_take_fraction(mp, dyin,dyout)));
11153   if ( tmp<unity )
11154     if ( mp_take_scaled(mp, miterlim,tmp)<unity ) join_type=2;
11155 }
11156
11157 @ @<Other local variables for |make_envelope|@>=
11158 fraction dxin,dyin,dxout,dyout; /* directions at |q| when square or mitered */
11159 scaled tmp; /* a temporary value */
11160
11161 @ The coordinates of |p| have already been shifted unless |p| is the first
11162 knot in which case they get shifted at the very end.
11163
11164 @<Add offset |w| to the cubic from |p| to |q|@>=
11165 right_x(p)=right_x(p)+x_coord(w);
11166 right_y(p)=right_y(p)+y_coord(w);
11167 left_x(q)=left_x(q)+x_coord(w);
11168 left_y(q)=left_y(q)+y_coord(w);
11169 x_coord(q)=x_coord(q)+x_coord(w);
11170 y_coord(q)=y_coord(q)+y_coord(w);
11171 left_type(q)=mp_explicit;
11172 right_type(q)=mp_explicit
11173
11174 @ @<Step |w| and move |k| one step closer to |zero_off|@>=
11175 if ( k>zero_off ){ w=link(w); decr(k);  }
11176 else { w=knil(w); incr(k);  }
11177
11178 @ The cubic from |q| to the new knot at |(x,y)| becomes a line segment and
11179 the |right_x| and |right_y| fields of |r| are set from |q|.  This is done in
11180 case the cubic containing these control points is ``yet to be examined.''
11181
11182 @<Declare a function called |insert_knot|@>=
11183 pointer mp_insert_knot (MP mp,pointer q, scaled x, scaled y) {
11184   /* returns the inserted knot */
11185   pointer r; /* the new knot */
11186   r=mp_get_node(mp, knot_node_size);
11187   link(r)=link(q); link(q)=r;
11188   right_x(r)=right_x(q);
11189   right_y(r)=right_y(q);
11190   x_coord(r)=x;
11191   y_coord(r)=y;
11192   right_x(q)=x_coord(q);
11193   right_y(q)=y_coord(q);
11194   left_x(r)=x_coord(r);
11195   left_y(r)=y_coord(r);
11196   left_type(r)=mp_explicit;
11197   right_type(r)=mp_explicit;
11198   originator(r)=mp_program_code;
11199   return r;
11200 }
11201
11202 @ After setting |p:=link(p)|, either |join_type=1| or |q=link(p)|.
11203
11204 @<Set |p=link(p)| and add knots between |p| and |q| as...@>=
11205
11206   p=link(p);
11207   if ( (join_type==0)||(join_type==3) ) {
11208     if ( join_type==0 ) {
11209       @<Insert a new knot |r| between |p| and |q| as required for a mitered join@>
11210     } else {
11211       @<Make |r| the last of two knots inserted between |p| and |q| to form a
11212         squared join@>;
11213     }
11214     if ( r!=null ) { 
11215       right_x(r)=x_coord(r);
11216       right_y(r)=y_coord(r);
11217     }
11218   }
11219 }
11220
11221 @ For very small angles, adding a knot is unnecessary and would cause numerical
11222 problems, so we just set |r:=null| in that case.
11223
11224 @<Insert a new knot |r| between |p| and |q| as required for a mitered join@>=
11225
11226   det=mp_take_fraction(mp, dyout,dxin)-mp_take_fraction(mp, dxout,dyin);
11227   if ( abs(det)<26844 ) { 
11228      r=null; /* sine $<10^{-4}$ */
11229   } else { 
11230     tmp=mp_take_fraction(mp, x_coord(q)-x_coord(p),dyout)-
11231         mp_take_fraction(mp, y_coord(q)-y_coord(p),dxout);
11232     tmp=mp_make_fraction(mp, tmp,det);
11233     r=mp_insert_knot(mp, p,x_coord(p)+mp_take_fraction(mp, tmp,dxin),
11234       y_coord(p)+mp_take_fraction(mp, tmp,dyin));
11235   }
11236 }
11237
11238 @ @<Other local variables for |make_envelope|@>=
11239 fraction det; /* a determinant used for mitered join calculations */
11240
11241 @ @<Make |r| the last of two knots inserted between |p| and |q| to form a...@>=
11242
11243   ht_x=y_coord(w)-y_coord(w0);
11244   ht_y=x_coord(w0)-x_coord(w);
11245   while ( (abs(ht_x)<fraction_half)&&(abs(ht_y)<fraction_half) ) { 
11246     ht_x+=ht_x; ht_y+=ht_y;
11247   }
11248   @<Scan the pen polygon between |w0| and |w| and make |max_ht| the range dot
11249     product with |(ht_x,ht_y)|@>;
11250   tmp=mp_make_fraction(mp, max_ht,mp_take_fraction(mp, dxin,ht_x)+
11251                                   mp_take_fraction(mp, dyin,ht_y));
11252   r=mp_insert_knot(mp, p,x_coord(p)+mp_take_fraction(mp, tmp,dxin),
11253                          y_coord(p)+mp_take_fraction(mp, tmp,dyin));
11254   tmp=mp_make_fraction(mp, max_ht,mp_take_fraction(mp, dxout,ht_x)+
11255                                   mp_take_fraction(mp, dyout,ht_y));
11256   r=mp_insert_knot(mp, r,x_coord(q)+mp_take_fraction(mp, tmp,dxout),
11257                          y_coord(q)+mp_take_fraction(mp, tmp,dyout));
11258 }
11259
11260 @ @<Other local variables for |make_envelope|@>=
11261 fraction ht_x,ht_y; /* perpendicular to the segment from |p| to |q| */
11262 scaled max_ht; /* maximum height of the pen polygon above the |w0|-|w| line */
11263 halfword kk; /* keeps track of the pen vertices being scanned */
11264 pointer ww; /* the pen vertex being tested */
11265
11266 @ The dot product of the vector from |w0| to |ww| with |(ht_x,ht_y)| ranges
11267 from zero to |max_ht|.
11268
11269 @<Scan the pen polygon between |w0| and |w| and make |max_ht| the range...@>=
11270 max_ht=0;
11271 kk=zero_off;
11272 ww=w;
11273 while (1)  { 
11274   @<Step |ww| and move |kk| one step closer to |k0|@>;
11275   if ( kk==k0 ) break;
11276   tmp=mp_take_fraction(mp, (x_coord(ww)-x_coord(w0)),ht_x)+
11277       mp_take_fraction(mp, (y_coord(ww)-y_coord(w0)),ht_y);
11278   if ( tmp>max_ht ) max_ht=tmp;
11279 }
11280
11281
11282 @ @<Step |ww| and move |kk| one step closer to |k0|@>=
11283 if ( kk>k0 ) { ww=link(ww); decr(kk);  }
11284 else { ww=knil(ww); incr(kk);  }
11285
11286 @ @<If endpoint, double the path |c|, and set |spec_p1| and |spec_p2|@>=
11287 if ( left_type(c)==mp_endpoint ) { 
11288   mp->spec_p1=mp_htap_ypoc(mp, c);
11289   mp->spec_p2=mp->path_tail;
11290   originator(mp->spec_p1)=mp_program_code;
11291   link(mp->spec_p2)=link(mp->spec_p1);
11292   link(mp->spec_p1)=c;
11293   mp_remove_cubic(mp, mp->spec_p1);
11294   c=mp->spec_p1;
11295   if ( c!=link(c) ) {
11296     originator(mp->spec_p2)=mp_program_code;
11297     mp_remove_cubic(mp, mp->spec_p2);
11298   } else {
11299     @<Make |c| look like a cycle of length one@>;
11300   }
11301 }
11302
11303 @ @<Make |c| look like a cycle of length one@>=
11304
11305   left_type(c)=mp_explicit; right_type(c)=mp_explicit;
11306   left_x(c)=x_coord(c); left_y(c)=y_coord(c);
11307   right_x(c)=x_coord(c); right_y(c)=y_coord(c);
11308 }
11309
11310 @ In degenerate situations we might have to look at the knot preceding~|q|.
11311 That knot is |p| but if |p<>c|, its coordinates have already been offset by |w|.
11312
11313 @<Set the incoming and outgoing directions at |q|; in case of...@>=
11314 dxin=x_coord(q)-left_x(q);
11315 dyin=y_coord(q)-left_y(q);
11316 if ( (dxin==0)&&(dyin==0) ) {
11317   dxin=x_coord(q)-right_x(p);
11318   dyin=y_coord(q)-right_y(p);
11319   if ( (dxin==0)&&(dyin==0) ) {
11320     dxin=x_coord(q)-x_coord(p);
11321     dyin=y_coord(q)-y_coord(p);
11322     if ( p!=c ) { /* the coordinates of |p| have been offset by |w| */
11323       dxin=dxin+x_coord(w);
11324       dyin=dyin+y_coord(w);
11325     }
11326   }
11327 }
11328 tmp=mp_pyth_add(mp, dxin,dyin);
11329 if ( tmp==0 ) {
11330   join_type=2;
11331 } else { 
11332   dxin=mp_make_fraction(mp, dxin,tmp);
11333   dyin=mp_make_fraction(mp, dyin,tmp);
11334   @<Set the outgoing direction at |q|@>;
11335 }
11336
11337 @ If |q=c| then the coordinates of |r| and the control points between |q|
11338 and~|r| have already been offset by |h|.
11339
11340 @<Set the outgoing direction at |q|@>=
11341 dxout=right_x(q)-x_coord(q);
11342 dyout=right_y(q)-y_coord(q);
11343 if ( (dxout==0)&&(dyout==0) ) {
11344   r=link(q);
11345   dxout=left_x(r)-x_coord(q);
11346   dyout=left_y(r)-y_coord(q);
11347   if ( (dxout==0)&&(dyout==0) ) {
11348     dxout=x_coord(r)-x_coord(q);
11349     dyout=y_coord(r)-y_coord(q);
11350   }
11351 }
11352 if ( q==c ) {
11353   dxout=dxout-x_coord(h);
11354   dyout=dyout-y_coord(h);
11355 }
11356 tmp=mp_pyth_add(mp, dxout,dyout);
11357 if ( tmp==0 ) mp_confusion(mp, "degenerate spec");
11358 @:this can't happen degerate spec}{\quad degenerate spec@>
11359 dxout=mp_make_fraction(mp, dxout,tmp);
11360 dyout=mp_make_fraction(mp, dyout,tmp)
11361
11362 @* \[23] Direction and intersection times.
11363 A path of length $n$ is defined parametrically by functions $x(t)$ and
11364 $y(t)$, for |0<=t<=n|; we can regard $t$ as the ``time'' at which the path
11365 reaches the point $\bigl(x(t),y(t)\bigr)$.  In this section of the program
11366 we shall consider operations that determine special times associated with
11367 given paths: the first time that a path travels in a given direction, and
11368 a pair of times at which two paths cross each other.
11369
11370 @ Let's start with the easier task. The function |find_direction_time| is
11371 given a direction |(x,y)| and a path starting at~|h|. If the path never
11372 travels in direction |(x,y)|, the direction time will be~|-1|; otherwise
11373 it will be nonnegative.
11374
11375 Certain anomalous cases can arise: If |(x,y)=(0,0)|, so that the given
11376 direction is undefined, the direction time will be~0. If $\bigl(x'(t),
11377 y'(t)\bigr)=(0,0)$, so that the path direction is undefined, it will be
11378 assumed to match any given direction at time~|t|.
11379
11380 The routine solves this problem in nondegenerate cases by rotating the path
11381 and the given direction so that |(x,y)=(1,0)|; i.e., the main task will be
11382 to find when a given path first travels ``due east.''
11383
11384 @c 
11385 scaled mp_find_direction_time (MP mp,scaled x, scaled y, pointer h) {
11386   scaled max; /* $\max\bigl(\vert x\vert,\vert y\vert\bigr)$ */
11387   pointer p,q; /* for list traversal */
11388   scaled n; /* the direction time at knot |p| */
11389   scaled tt; /* the direction time within a cubic */
11390   @<Other local variables for |find_direction_time|@>;
11391   @<Normalize the given direction for better accuracy;
11392     but |return| with zero result if it's zero@>;
11393   n=0; p=h; phi=0;
11394   while (1) { 
11395     if ( right_type(p)==mp_endpoint ) break;
11396     q=link(p);
11397     @<Rotate the cubic between |p| and |q|; then
11398       |goto found| if the rotated cubic travels due east at some time |tt|;
11399       but |break| if an entire cyclic path has been traversed@>;
11400     p=q; n=n+unity;
11401   }
11402   return (-unity);
11403 FOUND: 
11404   return (n+tt);
11405 }
11406
11407 @ @<Normalize the given direction for better accuracy...@>=
11408 if ( abs(x)<abs(y) ) { 
11409   x=mp_make_fraction(mp, x,abs(y));
11410   if ( y>0 ) y=fraction_one; else y=-fraction_one;
11411 } else if ( x==0 ) { 
11412   return 0;
11413 } else  { 
11414   y=mp_make_fraction(mp, y,abs(x));
11415   if ( x>0 ) x=fraction_one; else x=-fraction_one;
11416 }
11417
11418 @ Since we're interested in the tangent directions, we work with the
11419 derivative $${\textstyle1\over3}B'(x_0,x_1,x_2,x_3;t)=
11420 B(x_1-x_0,x_2-x_1,x_3-x_2;t)$$ instead of
11421 $B(x_0,x_1,x_2,x_3;t)$ itself. The derived coefficients are also scaled up
11422 in order to achieve better accuracy.
11423
11424 The given path may turn abruptly at a knot, and it might pass the critical
11425 tangent direction at such a time. Therefore we remember the direction |phi|
11426 in which the previous rotated cubic was traveling. (The value of |phi| will be
11427 undefined on the first cubic, i.e., when |n=0|.)
11428
11429 @<Rotate the cubic between |p| and |q|; then...@>=
11430 tt=0;
11431 @<Set local variables |x1,x2,x3| and |y1,y2,y3| to multiples of the control
11432   points of the rotated derivatives@>;
11433 if ( y1==0 ) if ( x1>=0 ) goto FOUND;
11434 if ( n>0 ) { 
11435   @<Exit to |found| if an eastward direction occurs at knot |p|@>;
11436   if ( p==h ) break;
11437   };
11438 if ( (x3!=0)||(y3!=0) ) phi=mp_n_arg(mp, x3,y3);
11439 @<Exit to |found| if the curve whose derivatives are specified by
11440   |x1,x2,x3,y1,y2,y3| travels eastward at some time~|tt|@>
11441
11442 @ @<Other local variables for |find_direction_time|@>=
11443 scaled x1,x2,x3,y1,y2,y3;  /* multiples of rotated derivatives */
11444 angle theta,phi; /* angles of exit and entry at a knot */
11445 fraction t; /* temp storage */
11446
11447 @ @<Set local variables |x1,x2,x3| and |y1,y2,y3| to multiples...@>=
11448 x1=right_x(p)-x_coord(p); x2=left_x(q)-right_x(p);
11449 x3=x_coord(q)-left_x(q);
11450 y1=right_y(p)-y_coord(p); y2=left_y(q)-right_y(p);
11451 y3=y_coord(q)-left_y(q);
11452 max=abs(x1);
11453 if ( abs(x2)>max ) max=abs(x2);
11454 if ( abs(x3)>max ) max=abs(x3);
11455 if ( abs(y1)>max ) max=abs(y1);
11456 if ( abs(y2)>max ) max=abs(y2);
11457 if ( abs(y3)>max ) max=abs(y3);
11458 if ( max==0 ) goto FOUND;
11459 while ( max<fraction_half ){ 
11460   max+=max; x1+=x1; x2+=x2; x3+=x3;
11461   y1+=y1; y2+=y2; y3+=y3;
11462 }
11463 t=x1; x1=mp_take_fraction(mp, x1,x)+mp_take_fraction(mp, y1,y);
11464 y1=mp_take_fraction(mp, y1,x)-mp_take_fraction(mp, t,y);
11465 t=x2; x2=mp_take_fraction(mp, x2,x)+mp_take_fraction(mp, y2,y);
11466 y2=mp_take_fraction(mp, y2,x)-mp_take_fraction(mp, t,y);
11467 t=x3; x3=mp_take_fraction(mp, x3,x)+mp_take_fraction(mp, y3,y);
11468 y3=mp_take_fraction(mp, y3,x)-mp_take_fraction(mp, t,y)
11469
11470 @ @<Exit to |found| if an eastward direction occurs at knot |p|@>=
11471 theta=mp_n_arg(mp, x1,y1);
11472 if ( theta>=0 ) if ( phi<=0 ) if ( phi>=theta-one_eighty_deg ) goto FOUND;
11473 if ( theta<=0 ) if ( phi>=0 ) if ( phi<=theta+one_eighty_deg ) goto FOUND
11474
11475 @ In this step we want to use the |crossing_point| routine to find the
11476 roots of the quadratic equation $B(y_1,y_2,y_3;t)=0$.
11477 Several complications arise: If the quadratic equation has a double root,
11478 the curve never crosses zero, and |crossing_point| will find nothing;
11479 this case occurs iff $y_1y_3=y_2^2$ and $y_1y_2<0$. If the quadratic
11480 equation has simple roots, or only one root, we may have to negate it
11481 so that $B(y_1,y_2,y_3;t)$ crosses from positive to negative at its first root.
11482 And finally, we need to do special things if $B(y_1,y_2,y_3;t)$ is
11483 identically zero.
11484
11485 @ @<Exit to |found| if the curve whose derivatives are specified by...@>=
11486 if ( x1<0 ) if ( x2<0 ) if ( x3<0 ) goto DONE;
11487 if ( mp_ab_vs_cd(mp, y1,y3,y2,y2)==0 ) {
11488   @<Handle the test for eastward directions when $y_1y_3=y_2^2$;
11489     either |goto found| or |goto done|@>;
11490 }
11491 if ( y1<=0 ) {
11492   if ( y1<0 ) { y1=-y1; y2=-y2; y3=-y3; }
11493   else if ( y2>0 ){ y2=-y2; y3=-y3; };
11494 }
11495 @<Check the places where $B(y_1,y_2,y_3;t)=0$ to see if
11496   $B(x_1,x_2,x_3;t)\ge0$@>;
11497 DONE:
11498
11499 @ The quadratic polynomial $B(y_1,y_2,y_3;t)$ begins |>=0| and has at most
11500 two roots, because we know that it isn't identically zero.
11501
11502 It must be admitted that the |crossing_point| routine is not perfectly accurate;
11503 rounding errors might cause it to find a root when $y_1y_3>y_2^2$, or to
11504 miss the roots when $y_1y_3<y_2^2$. The rotation process is itself
11505 subject to rounding errors. Yet this code optimistically tries to
11506 do the right thing.
11507
11508 @d we_found_it { tt=(t+04000) / 010000; goto FOUND; }
11509
11510 @<Check the places where $B(y_1,y_2,y_3;t)=0$...@>=
11511 t=mp_crossing_point(mp, y1,y2,y3);
11512 if ( t>fraction_one ) goto DONE;
11513 y2=t_of_the_way(y2,y3);
11514 x1=t_of_the_way(x1,x2);
11515 x2=t_of_the_way(x2,x3);
11516 x1=t_of_the_way(x1,x2);
11517 if ( x1>=0 ) we_found_it;
11518 if ( y2>0 ) y2=0;
11519 tt=t; t=mp_crossing_point(mp, 0,-y2,-y3);
11520 if ( t>fraction_one ) goto DONE;
11521 x1=t_of_the_way(x1,x2);
11522 x2=t_of_the_way(x2,x3);
11523 if ( t_of_the_way(x1,x2)>=0 ) { 
11524   t=t_of_the_way(tt,fraction_one); we_found_it;
11525 }
11526
11527 @ @<Handle the test for eastward directions when $y_1y_3=y_2^2$;
11528     either |goto found| or |goto done|@>=
11529
11530   if ( mp_ab_vs_cd(mp, y1,y2,0,0)<0 ) {
11531     t=mp_make_fraction(mp, y1,y1-y2);
11532     x1=t_of_the_way(x1,x2);
11533     x2=t_of_the_way(x2,x3);
11534     if ( t_of_the_way(x1,x2)>=0 ) we_found_it;
11535   } else if ( y3==0 ) {
11536     if ( y1==0 ) {
11537       @<Exit to |found| if the derivative $B(x_1,x_2,x_3;t)$ becomes |>=0|@>;
11538     } else if ( x3>=0 ) {
11539       tt=unity; goto FOUND;
11540     }
11541   }
11542   goto DONE;
11543 }
11544
11545 @ At this point we know that the derivative of |y(t)| is identically zero,
11546 and that |x1<0|; but either |x2>=0| or |x3>=0|, so there's some hope of
11547 traveling east.
11548
11549 @<Exit to |found| if the derivative $B(x_1,x_2,x_3;t)$ becomes |>=0|...@>=
11550
11551   t=mp_crossing_point(mp, -x1,-x2,-x3);
11552   if ( t<=fraction_one ) we_found_it;
11553   if ( mp_ab_vs_cd(mp, x1,x3,x2,x2)<=0 ) { 
11554     t=mp_make_fraction(mp, x1,x1-x2); we_found_it;
11555   }
11556 }
11557
11558 @ The intersection of two cubics can be found by an interesting variant
11559 of the general bisection scheme described in the introduction to
11560 |crossing_point|.\
11561 Given $w(t)=B(w_0,w_1,w_2,w_3;t)$ and $z(t)=B(z_0,z_1,z_2,z_3;t)$,
11562 we wish to find a pair of times $(t_1,t_2)$ such that $w(t_1)=z(t_2)$,
11563 if an intersection exists. First we find the smallest rectangle that
11564 encloses the points $\{w_0,w_1,w_2,w_3\}$ and check that it overlaps
11565 the smallest rectangle that encloses
11566 $\{z_0,z_1,z_2,z_3\}$; if not, the cubics certainly don't intersect.
11567 But if the rectangles do overlap, we bisect the intervals, getting
11568 new cubics $w'$ and~$w''$, $z'$~and~$z''$; the intersection routine first
11569 tries for an intersection between $w'$ and~$z'$, then (if unsuccessful)
11570 between $w'$ and~$z''$, then (if still unsuccessful) between $w''$ and~$z'$,
11571 finally (if thrice unsuccessful) between $w''$ and~$z''$. After $l$~successful
11572 levels of bisection we will have determined the intersection times $t_1$
11573 and~$t_2$ to $l$~bits of accuracy.
11574
11575 \def\submin{_{\rm min}} \def\submax{_{\rm max}}
11576 As before, it is better to work with the numbers $W_k=2^l(w_k-w_{k-1})$
11577 and $Z_k=2^l(z_k-z_{k-1})$ rather than the coefficients $w_k$ and $z_k$
11578 themselves. We also need one other quantity, $\Delta=2^l(w_0-z_0)$,
11579 to determine when the enclosing rectangles overlap. Here's why:
11580 The $x$~coordinates of~$w(t)$ are between $u\submin$ and $u\submax$,
11581 and the $x$~coordinates of~$z(t)$ are between $x\submin$ and $x\submax$,
11582 if we write $w_k=(u_k,v_k)$ and $z_k=(x_k,y_k)$ and $u\submin=
11583 \min(u_0,u_1,u_2,u_3)$, etc. These intervals of $x$~coordinates
11584 overlap if and only if $u\submin\L x\submax$ and
11585 $x\submin\L u\submax$. Letting
11586 $$U\submin=\min(0,U_1,U_1+U_2,U_1+U_2+U_3),\;
11587   U\submax=\max(0,U_1,U_1+U_2,U_1+U_2+U_3),$$
11588 we have $u\submin=2^lu_0+U\submin$, etc.; the condition for overlap
11589 reduces to
11590 $$X\submin-U\submax\L 2^l(u_0-x_0)\L X\submax-U\submin.$$
11591 Thus we want to maintain the quantity $2^l(u_0-x_0)$; similarly,
11592 the quantity $2^l(v_0-y_0)$ accounts for the $y$~coordinates. The
11593 coordinates of $\Delta=2^l(w_0-z_0)$ must stay bounded as $l$ increases,
11594 because of the overlap condition; i.e., we know that $X\submin$,
11595 $X\submax$, and their relatives are bounded, hence $X\submax-
11596 U\submin$ and $X\submin-U\submax$ are bounded.
11597
11598 @ Incidentally, if the given cubics intersect more than once, the process
11599 just sketched will not necessarily find the lexicographically smallest pair
11600 $(t_1,t_2)$. The solution actually obtained will be smallest in ``shuffled
11601 order''; i.e., if $t_1=(.a_1a_2\ldots a_{16})_2$ and
11602 $t_2=(.b_1b_2\ldots b_{16})_2$, then we will minimize
11603 $a_1b_1a_2b_2\ldots a_{16}b_{16}$, not
11604 $a_1a_2\ldots a_{16}b_1b_2\ldots b_{16}$.
11605 Shuffled order agrees with lexicographic order if all pairs of solutions
11606 $(t_1,t_2)$ and $(t_1',t_2')$ have the property that $t_1<t_1'$ iff
11607 $t_2<t_2'$; but in general, lexicographic order can be quite different,
11608 and the bisection algorithm would be substantially less efficient if it were
11609 constrained by lexicographic order.
11610
11611 For example, suppose that an overlap has been found for $l=3$ and
11612 $(t_1,t_2)= (.101,.011)$ in binary, but that no overlap is produced by
11613 either of the alternatives $(.1010,.0110)$, $(.1010,.0111)$ at level~4.
11614 Then there is probably an intersection in one of the subintervals
11615 $(.1011,.011x)$; but lexicographic order would require us to explore
11616 $(.1010,.1xxx)$ and $(.1011,.00xx)$ and $(.1011,.010x)$ first. We wouldn't
11617 want to store all of the subdivision data for the second path, so the
11618 subdivisions would have to be regenerated many times. Such inefficiencies
11619 would be associated with every `1' in the binary representation of~$t_1$.
11620
11621 @ The subdivision process introduces rounding errors, hence we need to
11622 make a more liberal test for overlap. It is not hard to show that the
11623 computed values of $U_i$ differ from the truth by at most~$l$, on
11624 level~$l$, hence $U\submin$ and $U\submax$ will be at most $3l$ in error.
11625 If $\beta$ is an upper bound on the absolute error in the computed
11626 components of $\Delta=(|delx|,|dely|)$ on level~$l$, we will replace
11627 the test `$X\submin-U\submax\L|delx|$' by the more liberal test
11628 `$X\submin-U\submax\L|delx|+|tol|$', where $|tol|=6l+\beta$.
11629
11630 More accuracy is obtained if we try the algorithm first with |tol=0|;
11631 the more liberal tolerance is used only if an exact approach fails.
11632 It is convenient to do this double-take by letting `3' in the preceding
11633 paragraph be a parameter, which is first 0, then 3.
11634
11635 @<Glob...@>=
11636 unsigned int tol_step; /* either 0 or 3, usually */
11637
11638 @ We shall use an explicit stack to implement the recursive bisection
11639 method described above. The |bisect_stack| array will contain numerous 5-word
11640 packets like $(U_1,U_2,U_3,U\submin,U\submax)$, as well as 20-word packets
11641 comprising the 5-word packets for $U$, $V$, $X$, and~$Y$.
11642
11643 The following macros define the allocation of stack positions to
11644 the quantities needed for bisection-intersection.
11645
11646 @d stack_1(A) mp->bisect_stack[(A)] /* $U_1$, $V_1$, $X_1$, or $Y_1$ */
11647 @d stack_2(A) mp->bisect_stack[(A)+1] /* $U_2$, $V_2$, $X_2$, or $Y_2$ */
11648 @d stack_3(A) mp->bisect_stack[(A)+2] /* $U_3$, $V_3$, $X_3$, or $Y_3$ */
11649 @d stack_min(A) mp->bisect_stack[(A)+3]
11650   /* $U\submin$, $V\submin$, $X\submin$, or $Y\submin$ */
11651 @d stack_max(A) mp->bisect_stack[(A)+4]
11652   /* $U\submax$, $V\submax$, $X\submax$, or $Y\submax$ */
11653 @d int_packets 20 /* number of words to represent $U_k$, $V_k$, $X_k$, and $Y_k$ */
11654 @#
11655 @d u_packet(A) ((A)-5)
11656 @d v_packet(A) ((A)-10)
11657 @d x_packet(A) ((A)-15)
11658 @d y_packet(A) ((A)-20)
11659 @d l_packets (mp->bisect_ptr-int_packets)
11660 @d r_packets mp->bisect_ptr
11661 @d ul_packet u_packet(l_packets) /* base of $U'_k$ variables */
11662 @d vl_packet v_packet(l_packets) /* base of $V'_k$ variables */
11663 @d xl_packet x_packet(l_packets) /* base of $X'_k$ variables */
11664 @d yl_packet y_packet(l_packets) /* base of $Y'_k$ variables */
11665 @d ur_packet u_packet(r_packets) /* base of $U''_k$ variables */
11666 @d vr_packet v_packet(r_packets) /* base of $V''_k$ variables */
11667 @d xr_packet x_packet(r_packets) /* base of $X''_k$ variables */
11668 @d yr_packet y_packet(r_packets) /* base of $Y''_k$ variables */
11669 @#
11670 @d u1l stack_1(ul_packet) /* $U'_1$ */
11671 @d u2l stack_2(ul_packet) /* $U'_2$ */
11672 @d u3l stack_3(ul_packet) /* $U'_3$ */
11673 @d v1l stack_1(vl_packet) /* $V'_1$ */
11674 @d v2l stack_2(vl_packet) /* $V'_2$ */
11675 @d v3l stack_3(vl_packet) /* $V'_3$ */
11676 @d x1l stack_1(xl_packet) /* $X'_1$ */
11677 @d x2l stack_2(xl_packet) /* $X'_2$ */
11678 @d x3l stack_3(xl_packet) /* $X'_3$ */
11679 @d y1l stack_1(yl_packet) /* $Y'_1$ */
11680 @d y2l stack_2(yl_packet) /* $Y'_2$ */
11681 @d y3l stack_3(yl_packet) /* $Y'_3$ */
11682 @d u1r stack_1(ur_packet) /* $U''_1$ */
11683 @d u2r stack_2(ur_packet) /* $U''_2$ */
11684 @d u3r stack_3(ur_packet) /* $U''_3$ */
11685 @d v1r stack_1(vr_packet) /* $V''_1$ */
11686 @d v2r stack_2(vr_packet) /* $V''_2$ */
11687 @d v3r stack_3(vr_packet) /* $V''_3$ */
11688 @d x1r stack_1(xr_packet) /* $X''_1$ */
11689 @d x2r stack_2(xr_packet) /* $X''_2$ */
11690 @d x3r stack_3(xr_packet) /* $X''_3$ */
11691 @d y1r stack_1(yr_packet) /* $Y''_1$ */
11692 @d y2r stack_2(yr_packet) /* $Y''_2$ */
11693 @d y3r stack_3(yr_packet) /* $Y''_3$ */
11694 @#
11695 @d stack_dx mp->bisect_stack[mp->bisect_ptr] /* stacked value of |delx| */
11696 @d stack_dy mp->bisect_stack[mp->bisect_ptr+1] /* stacked value of |dely| */
11697 @d stack_tol mp->bisect_stack[mp->bisect_ptr+2] /* stacked value of |tol| */
11698 @d stack_uv mp->bisect_stack[mp->bisect_ptr+3] /* stacked value of |uv| */
11699 @d stack_xy mp->bisect_stack[mp->bisect_ptr+4] /* stacked value of |xy| */
11700 @d int_increment (int_packets+int_packets+5) /* number of stack words per level */
11701
11702 @<Glob...@>=
11703 integer *bisect_stack;
11704 unsigned int bisect_ptr;
11705
11706 @ @<Allocate or initialize ...@>=
11707 mp->bisect_stack = xmalloc((bistack_size+1),sizeof(integer));
11708
11709 @ @<Dealloc variables@>=
11710 xfree(mp->bisect_stack);
11711
11712 @ @<Check the ``constant''...@>=
11713 if ( int_packets+17*int_increment>bistack_size ) mp->bad=19;
11714
11715 @ Computation of the min and max is a tedious but fairly fast sequence of
11716 instructions; exactly four comparisons are made in each branch.
11717
11718 @d set_min_max(A) 
11719   if ( stack_1((A))<0 ) {
11720     if ( stack_3((A))>=0 ) {
11721       if ( stack_2((A))<0 ) stack_min((A))=stack_1((A))+stack_2((A));
11722       else stack_min((A))=stack_1((A));
11723       stack_max((A))=stack_1((A))+stack_2((A))+stack_3((A));
11724       if ( stack_max((A))<0 ) stack_max((A))=0;
11725     } else { 
11726       stack_min((A))=stack_1((A))+stack_2((A))+stack_3((A));
11727       if ( stack_min((A))>stack_1((A)) ) stack_min((A))=stack_1((A));
11728       stack_max((A))=stack_1((A))+stack_2((A));
11729       if ( stack_max((A))<0 ) stack_max((A))=0;
11730     }
11731   } else if ( stack_3((A))<=0 ) {
11732     if ( stack_2((A))>0 ) stack_max((A))=stack_1((A))+stack_2((A));
11733     else stack_max((A))=stack_1((A));
11734     stack_min((A))=stack_1((A))+stack_2((A))+stack_3((A));
11735     if ( stack_min((A))>0 ) stack_min((A))=0;
11736   } else  { 
11737     stack_max((A))=stack_1((A))+stack_2((A))+stack_3((A));
11738     if ( stack_max((A))<stack_1((A)) ) stack_max((A))=stack_1((A));
11739     stack_min((A))=stack_1((A))+stack_2((A));
11740     if ( stack_min((A))>0 ) stack_min((A))=0;
11741   }
11742
11743 @ It's convenient to keep the current values of $l$, $t_1$, and $t_2$ in
11744 the integer form $2^l+2^lt_1$ and $2^l+2^lt_2$. The |cubic_intersection|
11745 routine uses global variables |cur_t| and |cur_tt| for this purpose;
11746 after successful completion, |cur_t| and |cur_tt| will contain |unity|
11747 plus the |scaled| values of $t_1$ and~$t_2$.
11748
11749 The values of |cur_t| and |cur_tt| will be set to zero if |cubic_intersection|
11750 finds no intersection. The routine gives up and gives an approximate answer
11751 if it has backtracked
11752 more than 5000 times (otherwise there are cases where several minutes
11753 of fruitless computation would be possible).
11754
11755 @d max_patience 5000
11756
11757 @<Glob...@>=
11758 integer cur_t;integer cur_tt; /* controls and results of |cubic_intersection| */
11759 integer time_to_go; /* this many backtracks before giving up */
11760 integer max_t; /* maximum of $2^{l+1}$ so far achieved */
11761
11762 @ The given cubics $B(w_0,w_1,w_2,w_3;t)$ and
11763 $B(z_0,z_1,z_2,z_3;t)$ are specified in adjacent knot nodes |(p,link(p))|
11764 and |(pp,link(pp))|, respectively.
11765
11766 @c void mp_cubic_intersection (MP mp,pointer p, pointer pp) {
11767   pointer q,qq; /* |link(p)|, |link(pp)| */
11768   mp->time_to_go=max_patience; mp->max_t=2;
11769   @<Initialize for intersections at level zero@>;
11770 CONTINUE:
11771   while (1) { 
11772     if ( mp->delx-mp->tol<=stack_max(x_packet(mp->xy))-stack_min(u_packet(mp->uv)))
11773     if ( mp->delx+mp->tol>=stack_min(x_packet(mp->xy))-stack_max(u_packet(mp->uv)))
11774     if ( mp->dely-mp->tol<=stack_max(y_packet(mp->xy))-stack_min(v_packet(mp->uv)))
11775     if ( mp->dely+mp->tol>=stack_min(y_packet(mp->xy))-stack_max(v_packet(mp->uv))) 
11776     { 
11777       if ( mp->cur_t>=mp->max_t ){ 
11778         if ( mp->max_t==two ) { /* we've done 17 bisections */ 
11779            mp->cur_t=halfp(mp->cur_t+1); mp->cur_tt=halfp(mp->cur_tt+1); return;
11780         }
11781         mp->max_t+=mp->max_t; mp->appr_t=mp->cur_t; mp->appr_tt=mp->cur_tt;
11782       }
11783       @<Subdivide for a new level of intersection@>;
11784       goto CONTINUE;
11785     }
11786     if ( mp->time_to_go>0 ) {
11787       decr(mp->time_to_go);
11788     } else { 
11789       while ( mp->appr_t<unity ) { 
11790         mp->appr_t+=mp->appr_t; mp->appr_tt+=mp->appr_tt;
11791       }
11792       mp->cur_t=mp->appr_t; mp->cur_tt=mp->appr_tt; return;
11793     }
11794     @<Advance to the next pair |(cur_t,cur_tt)|@>;
11795   }
11796 }
11797
11798 @ The following variables are global, although they are used only by
11799 |cubic_intersection|, because it is necessary on some machines to
11800 split |cubic_intersection| up into two procedures.
11801
11802 @<Glob...@>=
11803 integer delx;integer dely; /* the components of $\Delta=2^l(w_0-z_0)$ */
11804 integer tol; /* bound on the uncertainly in the overlap test */
11805 unsigned int uv;
11806 unsigned int xy; /* pointers to the current packets of interest */
11807 integer three_l; /* |tol_step| times the bisection level */
11808 integer appr_t;integer appr_tt; /* best approximations known to the answers */
11809
11810 @ We shall assume that the coordinates are sufficiently non-extreme that
11811 integer overflow will not occur.
11812
11813 @<Initialize for intersections at level zero@>=
11814 q=link(p); qq=link(pp); mp->bisect_ptr=int_packets;
11815 u1r=right_x(p)-x_coord(p); u2r=left_x(q)-right_x(p);
11816 u3r=x_coord(q)-left_x(q); set_min_max(ur_packet);
11817 v1r=right_y(p)-y_coord(p); v2r=left_y(q)-right_y(p);
11818 v3r=y_coord(q)-left_y(q); set_min_max(vr_packet);
11819 x1r=right_x(pp)-x_coord(pp); x2r=left_x(qq)-right_x(pp);
11820 x3r=x_coord(qq)-left_x(qq); set_min_max(xr_packet);
11821 y1r=right_y(pp)-y_coord(pp); y2r=left_y(qq)-right_y(pp);
11822 y3r=y_coord(qq)-left_y(qq); set_min_max(yr_packet);
11823 mp->delx=x_coord(p)-x_coord(pp); mp->dely=y_coord(p)-y_coord(pp);
11824 mp->tol=0; mp->uv=r_packets; mp->xy=r_packets; 
11825 mp->three_l=0; mp->cur_t=1; mp->cur_tt=1
11826
11827 @ @<Subdivide for a new level of intersection@>=
11828 stack_dx=mp->delx; stack_dy=mp->dely; stack_tol=mp->tol; 
11829 stack_uv=mp->uv; stack_xy=mp->xy;
11830 mp->bisect_ptr=mp->bisect_ptr+int_increment;
11831 mp->cur_t+=mp->cur_t; mp->cur_tt+=mp->cur_tt;
11832 u1l=stack_1(u_packet(mp->uv)); u3r=stack_3(u_packet(mp->uv));
11833 u2l=half(u1l+stack_2(u_packet(mp->uv)));
11834 u2r=half(u3r+stack_2(u_packet(mp->uv)));
11835 u3l=half(u2l+u2r); u1r=u3l;
11836 set_min_max(ul_packet); set_min_max(ur_packet);
11837 v1l=stack_1(v_packet(mp->uv)); v3r=stack_3(v_packet(mp->uv));
11838 v2l=half(v1l+stack_2(v_packet(mp->uv)));
11839 v2r=half(v3r+stack_2(v_packet(mp->uv)));
11840 v3l=half(v2l+v2r); v1r=v3l;
11841 set_min_max(vl_packet); set_min_max(vr_packet);
11842 x1l=stack_1(x_packet(mp->xy)); x3r=stack_3(x_packet(mp->xy));
11843 x2l=half(x1l+stack_2(x_packet(mp->xy)));
11844 x2r=half(x3r+stack_2(x_packet(mp->xy)));
11845 x3l=half(x2l+x2r); x1r=x3l;
11846 set_min_max(xl_packet); set_min_max(xr_packet);
11847 y1l=stack_1(y_packet(mp->xy)); y3r=stack_3(y_packet(mp->xy));
11848 y2l=half(y1l+stack_2(y_packet(mp->xy)));
11849 y2r=half(y3r+stack_2(y_packet(mp->xy)));
11850 y3l=half(y2l+y2r); y1r=y3l;
11851 set_min_max(yl_packet); set_min_max(yr_packet);
11852 mp->uv=l_packets; mp->xy=l_packets;
11853 mp->delx+=mp->delx; mp->dely+=mp->dely;
11854 mp->tol=mp->tol-mp->three_l+mp->tol_step; 
11855 mp->tol+=mp->tol; mp->three_l=mp->three_l+mp->tol_step
11856
11857 @ @<Advance to the next pair |(cur_t,cur_tt)|@>=
11858 NOT_FOUND: 
11859 if ( odd(mp->cur_tt) ) {
11860   if ( odd(mp->cur_t) ) {
11861      @<Descend to the previous level and |goto not_found|@>;
11862   } else { 
11863     incr(mp->cur_t);
11864     mp->delx=mp->delx+stack_1(u_packet(mp->uv))+stack_2(u_packet(mp->uv))
11865       +stack_3(u_packet(mp->uv));
11866     mp->dely=mp->dely+stack_1(v_packet(mp->uv))+stack_2(v_packet(mp->uv))
11867       +stack_3(v_packet(mp->uv));
11868     mp->uv=mp->uv+int_packets; /* switch from |l_packet| to |r_packet| */
11869     decr(mp->cur_tt); mp->xy=mp->xy-int_packets; 
11870          /* switch from |r_packet| to |l_packet| */
11871     mp->delx=mp->delx+stack_1(x_packet(mp->xy))+stack_2(x_packet(mp->xy))
11872       +stack_3(x_packet(mp->xy));
11873     mp->dely=mp->dely+stack_1(y_packet(mp->xy))+stack_2(y_packet(mp->xy))
11874       +stack_3(y_packet(mp->xy));
11875   }
11876 } else { 
11877   incr(mp->cur_tt); mp->tol=mp->tol+mp->three_l;
11878   mp->delx=mp->delx-stack_1(x_packet(mp->xy))-stack_2(x_packet(mp->xy))
11879     -stack_3(x_packet(mp->xy));
11880   mp->dely=mp->dely-stack_1(y_packet(mp->xy))-stack_2(y_packet(mp->xy))
11881     -stack_3(y_packet(mp->xy));
11882   mp->xy=mp->xy+int_packets; /* switch from |l_packet| to |r_packet| */
11883 }
11884
11885 @ @<Descend to the previous level...@>=
11886
11887   mp->cur_t=halfp(mp->cur_t); mp->cur_tt=halfp(mp->cur_tt);
11888   if ( mp->cur_t==0 ) return;
11889   mp->bisect_ptr=mp->bisect_ptr-int_increment; 
11890   mp->three_l=mp->three_l-mp->tol_step;
11891   mp->delx=stack_dx; mp->dely=stack_dy; mp->tol=stack_tol; 
11892   mp->uv=stack_uv; mp->xy=stack_xy;
11893   goto NOT_FOUND;
11894 }
11895
11896 @ The |path_intersection| procedure is much simpler.
11897 It invokes |cubic_intersection| in lexicographic order until finding a
11898 pair of cubics that intersect. The final intersection times are placed in
11899 |cur_t| and~|cur_tt|.
11900
11901 @c void mp_path_intersection (MP mp,pointer h, pointer hh) {
11902   pointer p,pp; /* link registers that traverse the given paths */
11903   integer n,nn; /* integer parts of intersection times, minus |unity| */
11904   @<Change one-point paths into dead cycles@>;
11905   mp->tol_step=0;
11906   do {  
11907     n=-unity; p=h;
11908     do {  
11909       if ( right_type(p)!=mp_endpoint ) { 
11910         nn=-unity; pp=hh;
11911         do {  
11912           if ( right_type(pp)!=mp_endpoint )  { 
11913             mp_cubic_intersection(mp, p,pp);
11914             if ( mp->cur_t>0 ) { 
11915               mp->cur_t=mp->cur_t+n; mp->cur_tt=mp->cur_tt+nn; 
11916               return;
11917             }
11918           }
11919           nn=nn+unity; pp=link(pp);
11920         } while (pp!=hh);
11921       }
11922       n=n+unity; p=link(p);
11923     } while (p!=h);
11924     mp->tol_step=mp->tol_step+3;
11925   } while (mp->tol_step<=3);
11926   mp->cur_t=-unity; mp->cur_tt=-unity;
11927 }
11928
11929 @ @<Change one-point paths...@>=
11930 if ( right_type(h)==mp_endpoint ) {
11931   right_x(h)=x_coord(h); left_x(h)=x_coord(h);
11932   right_y(h)=y_coord(h); left_y(h)=y_coord(h); right_type(h)=mp_explicit;
11933 }
11934 if ( right_type(hh)==mp_endpoint ) {
11935   right_x(hh)=x_coord(hh); left_x(hh)=x_coord(hh);
11936   right_y(hh)=y_coord(hh); left_y(hh)=y_coord(hh); right_type(hh)=mp_explicit;
11937 }
11938
11939 @* \[24] Dynamic linear equations.
11940 \MP\ users define variables implicitly by stating equations that should be
11941 satisfied; the computer is supposed to be smart enough to solve those equations.
11942 And indeed, the computer tries valiantly to do so, by distinguishing five
11943 different types of numeric values:
11944
11945 \smallskip\hang
11946 |type(p)=mp_known| is the nice case, when |value(p)| is the |scaled| value
11947 of the variable whose address is~|p|.
11948
11949 \smallskip\hang
11950 |type(p)=mp_dependent| means that |value(p)| is not present, but |dep_list(p)|
11951 points to a {\sl dependency list\/} that expresses the value of variable~|p|
11952 as a |scaled| number plus a sum of independent variables with |fraction|
11953 coefficients.
11954
11955 \smallskip\hang
11956 |type(p)=mp_independent| means that |value(p)=64s+m|, where |s>0| is a ``serial
11957 number'' reflecting the time this variable was first used in an equation;
11958 also |0<=m<64|, and each dependent variable
11959 that refers to this one is actually referring to the future value of
11960 this variable times~$2^m$. (Usually |m=0|, but higher degrees of
11961 scaling are sometimes needed to keep the coefficients in dependency lists
11962 from getting too large. The value of~|m| will always be even.)
11963
11964 \smallskip\hang
11965 |type(p)=mp_numeric_type| means that variable |p| hasn't appeared in an
11966 equation before, but it has been explicitly declared to be numeric.
11967
11968 \smallskip\hang
11969 |type(p)=undefined| means that variable |p| hasn't appeared before.
11970
11971 \smallskip\noindent
11972 We have actually discussed these five types in the reverse order of their
11973 history during a computation: Once |known|, a variable never again
11974 becomes |dependent|; once |dependent|, it almost never again becomes
11975 |mp_independent|; once |mp_independent|, it never again becomes |mp_numeric_type|;
11976 and once |mp_numeric_type|, it never again becomes |undefined| (except
11977 of course when the user specifically decides to scrap the old value
11978 and start again). A backward step may, however, take place: Sometimes
11979 a |dependent| variable becomes |mp_independent| again, when one of the
11980 independent variables it depends on is reverting to |undefined|.
11981
11982
11983 The next patch detects overflow of independent-variable serial
11984 numbers. Diagnosed and patched by Thorsten Dahlheimer.
11985
11986 @d s_scale 64 /* the serial numbers are multiplied by this factor */
11987 @d max_indep_vars 0177777777 /* $2^{25}-1$ */
11988 @d max_serial_no 017777777700 /* |max_indep_vars*s_scale| */
11989 @d new_indep(A)  /* create a new independent variable */
11990   { if ( mp->serial_no==max_serial_no )
11991     mp_fatal_error(mp, "variable instance identifiers exhausted");
11992   type((A))=mp_independent; mp->serial_no=mp->serial_no+s_scale;
11993   value((A))=mp->serial_no;
11994   }
11995
11996 @<Glob...@>=
11997 integer serial_no; /* the most recent serial number, times |s_scale| */
11998
11999 @ @<Make variable |q+s| newly independent@>=new_indep(q+s)
12000
12001 @ But how are dependency lists represented? It's simple: The linear combination
12002 $\alpha_1v_1+\cdots+\alpha_kv_k+\beta$ appears in |k+1| value nodes. If
12003 |q=dep_list(p)| points to this list, and if |k>0|, then |value(q)=
12004 @t$\alpha_1$@>| (which is a |fraction|); |info(q)| points to the location
12005 of $\alpha_1$; and |link(p)| points to the dependency list
12006 $\alpha_2v_2+\cdots+\alpha_kv_k+\beta$. On the other hand if |k=0|,
12007 then |value(q)=@t$\beta$@>| (which is |scaled|) and |info(q)=null|.
12008 The independent variables $v_1$, \dots,~$v_k$ have been sorted so that
12009 they appear in decreasing order of their |value| fields (i.e., of
12010 their serial numbers). \ (It is convenient to use decreasing order,
12011 since |value(null)=0|. If the independent variables were not sorted by
12012 serial number but by some other criterion, such as their location in |mem|,
12013 the equation-solving mechanism would be too system-dependent, because
12014 the ordering can affect the computed results.)
12015
12016 The |link| field in the node that contains the constant term $\beta$ is
12017 called the {\sl final link\/} of the dependency list. \MP\ maintains
12018 a doubly-linked master list of all dependency lists, in terms of a permanently
12019 allocated node
12020 in |mem| called |dep_head|. If there are no dependencies, we have
12021 |link(dep_head)=dep_head| and |prev_dep(dep_head)=dep_head|;
12022 otherwise |link(dep_head)| points to the first dependent variable, say~|p|,
12023 and |prev_dep(p)=dep_head|. We have |type(p)=mp_dependent|, and |dep_list(p)|
12024 points to its dependency list. If the final link of that dependency list
12025 occurs in location~|q|, then |link(q)| points to the next dependent
12026 variable (say~|r|); and we have |prev_dep(r)=q|, etc.
12027
12028 @d dep_list(A) link(value_loc((A)))
12029   /* half of the |value| field in a |dependent| variable */
12030 @d prev_dep(A) info(value_loc((A)))
12031   /* the other half; makes a doubly linked list */
12032 @d dep_node_size 2 /* the number of words per dependency node */
12033
12034 @<Initialize table entries...@>= mp->serial_no=0;
12035 link(dep_head)=dep_head; prev_dep(dep_head)=dep_head;
12036 info(dep_head)=null; dep_list(dep_head)=null;
12037
12038 @ Actually the description above contains a little white lie. There's
12039 another kind of variable called |mp_proto_dependent|, which is
12040 just like a |dependent| one except that the $\alpha$ coefficients
12041 in its dependency list are |scaled| instead of being fractions.
12042 Proto-dependency lists are mixed with dependency lists in the
12043 nodes reachable from |dep_head|.
12044
12045 @ Here is a procedure that prints a dependency list in symbolic form.
12046 The second parameter should be either |dependent| or |mp_proto_dependent|,
12047 to indicate the scaling of the coefficients.
12048
12049 @<Declare subroutines for printing expressions@>=
12050 void mp_print_dependency (MP mp,pointer p, small_number t) {
12051   integer v; /* a coefficient */
12052   pointer pp,q; /* for list manipulation */
12053   pp=p;
12054   while (1) { 
12055     v=abs(value(p)); q=info(p);
12056     if ( q==null ) { /* the constant term */
12057       if ( (v!=0)||(p==pp) ) {
12058          if ( value(p)>0 ) if ( p!=pp ) mp_print_char(mp, '+');
12059          mp_print_scaled(mp, value(p));
12060       }
12061       return;
12062     }
12063     @<Print the coefficient, unless it's $\pm1.0$@>;
12064     if ( type(q)!=mp_independent ) mp_confusion(mp, "dep");
12065 @:this can't happen dep}{\quad dep@>
12066     mp_print_variable_name(mp, q); v=value(q) % s_scale;
12067     while ( v>0 ) { mp_print(mp, "*4"); v=v-2; }
12068     p=link(p);
12069   }
12070 }
12071
12072 @ @<Print the coefficient, unless it's $\pm1.0$@>=
12073 if ( value(p)<0 ) mp_print_char(mp, '-');
12074 else if ( p!=pp ) mp_print_char(mp, '+');
12075 if ( t==mp_dependent ) v=mp_round_fraction(mp, v);
12076 if ( v!=unity ) mp_print_scaled(mp, v)
12077
12078 @ The maximum absolute value of a coefficient in a given dependency list
12079 is returned by the following simple function.
12080
12081 @c fraction mp_max_coef (MP mp,pointer p) {
12082   fraction x; /* the maximum so far */
12083   x=0;
12084   while ( info(p)!=null ) {
12085     if ( abs(value(p))>x ) x=abs(value(p));
12086     p=link(p);
12087   }
12088   return x;
12089 }
12090
12091 @ One of the main operations needed on dependency lists is to add a multiple
12092 of one list to the other; we call this |p_plus_fq|, where |p| and~|q| point
12093 to dependency lists and |f| is a fraction.
12094
12095 If the coefficient of any independent variable becomes |coef_bound| or
12096 more, in absolute value, this procedure changes the type of that variable
12097 to `|independent_needing_fix|', and sets the global variable |fix_needed|
12098 to~|true|. The value of $|coef_bound|=\mu$ is chosen so that
12099 $\mu^2+\mu<8$; this means that the numbers we deal with won't
12100 get too large. (Instead of the ``optimum'' $\mu=(\sqrt{33}-1)/2\approx
12101 2.3723$, the safer value 7/3 is taken as the threshold.)
12102
12103 The changes mentioned in the preceding paragraph are actually done only if
12104 the global variable |watch_coefs| is |true|. But it usually is; in fact,
12105 it is |false| only when \MP\ is making a dependency list that will soon
12106 be equated to zero.
12107
12108 Several procedures that act on dependency lists, including |p_plus_fq|,
12109 set the global variable |dep_final| to the final (constant term) node of
12110 the dependency list that they produce.
12111
12112 @d coef_bound 04525252525 /* |fraction| approximation to 7/3 */
12113 @d independent_needing_fix 0
12114
12115 @<Glob...@>=
12116 boolean fix_needed; /* does at least one |independent| variable need scaling? */
12117 boolean watch_coefs; /* should we scale coefficients that exceed |coef_bound|? */
12118 pointer dep_final; /* location of the constant term and final link */
12119
12120 @ @<Set init...@>=
12121 mp->fix_needed=false; mp->watch_coefs=true;
12122
12123 @ The |p_plus_fq| procedure has a fourth parameter, |t|, that should be
12124 set to |mp_proto_dependent| if |p| is a proto-dependency list. In this
12125 case |f| will be |scaled|, not a |fraction|. Similarly, the fifth parameter~|tt|
12126 should be |mp_proto_dependent| if |q| is a proto-dependency list.
12127
12128 List |q| is unchanged by the operation; but list |p| is totally destroyed.
12129
12130 The final link of the dependency list or proto-dependency list returned
12131 by |p_plus_fq| is the same as the original final link of~|p|. Indeed, the
12132 constant term of the result will be located in the same |mem| location
12133 as the original constant term of~|p|.
12134
12135 Coefficients of the result are assumed to be zero if they are less than
12136 a certain threshold. This compensates for inevitable rounding errors,
12137 and tends to make more variables `|known|'. The threshold is approximately
12138 $10^{-5}$ in the case of normal dependency lists, $10^{-4}$ for
12139 proto-dependencies.
12140
12141 @d fraction_threshold 2685 /* a |fraction| coefficient less than this is zeroed */
12142 @d half_fraction_threshold 1342 /* half of |fraction_threshold| */
12143 @d scaled_threshold 8 /* a |scaled| coefficient less than this is zeroed */
12144 @d half_scaled_threshold 4 /* half of |scaled_threshold| */
12145
12146 @<Declare basic dependency-list subroutines@>=
12147 pointer mp_p_plus_fq ( MP mp, pointer p, integer f, 
12148                       pointer q, small_number t, small_number tt) ;
12149
12150 @ @c
12151 pointer mp_p_plus_fq ( MP mp, pointer p, integer f, 
12152                       pointer q, small_number t, small_number tt) {
12153   pointer pp,qq; /* |info(p)| and |info(q)|, respectively */
12154   pointer r,s; /* for list manipulation */
12155   integer mp_threshold; /* defines a neighborhood of zero */
12156   integer v; /* temporary register */
12157   if ( t==mp_dependent ) mp_threshold=fraction_threshold;
12158   else mp_threshold=scaled_threshold;
12159   r=temp_head; pp=info(p); qq=info(q);
12160   while (1) {
12161     if ( pp==qq ) {
12162       if ( pp==null ) {
12163        break;
12164       } else {
12165         @<Contribute a term from |p|, plus |f| times the
12166           corresponding term from |q|@>
12167       }
12168     } else if ( value(pp)<value(qq) ) {
12169       @<Contribute a term from |q|, multiplied by~|f|@>
12170     } else { 
12171      link(r)=p; r=p; p=link(p); pp=info(p);
12172     }
12173   }
12174   if ( t==mp_dependent )
12175     value(p)=mp_slow_add(mp, value(p),mp_take_fraction(mp, value(q),f));
12176   else  
12177     value(p)=mp_slow_add(mp, value(p),mp_take_scaled(mp, value(q),f));
12178   link(r)=p; mp->dep_final=p; 
12179   return link(temp_head);
12180 }
12181
12182 @ @<Contribute a term from |p|, plus |f|...@>=
12183
12184   if ( tt==mp_dependent ) v=value(p)+mp_take_fraction(mp, f,value(q));
12185   else v=value(p)+mp_take_scaled(mp, f,value(q));
12186   value(p)=v; s=p; p=link(p);
12187   if ( abs(v)<mp_threshold ) {
12188     mp_free_node(mp, s,dep_node_size);
12189   } else {
12190     if ( (abs(v)>=coef_bound)  && mp->watch_coefs ) { 
12191       type(qq)=independent_needing_fix; mp->fix_needed=true;
12192     }
12193     link(r)=s; r=s;
12194   };
12195   pp=info(p); q=link(q); qq=info(q);
12196 }
12197
12198 @ @<Contribute a term from |q|, multiplied by~|f|@>=
12199
12200   if ( tt==mp_dependent ) v=mp_take_fraction(mp, f,value(q));
12201   else v=mp_take_scaled(mp, f,value(q));
12202   if ( abs(v)>halfp(mp_threshold) ) { 
12203     s=mp_get_node(mp, dep_node_size); info(s)=qq; value(s)=v;
12204     if ( (abs(v)>=coef_bound) && mp->watch_coefs ) { 
12205       type(qq)=independent_needing_fix; mp->fix_needed=true;
12206     }
12207     link(r)=s; r=s;
12208   }
12209   q=link(q); qq=info(q);
12210 }
12211
12212 @ It is convenient to have another subroutine for the special case
12213 of |p_plus_fq| when |f=1.0|. In this routine lists |p| and |q| are
12214 both of the same type~|t| (either |dependent| or |mp_proto_dependent|).
12215
12216 @c pointer mp_p_plus_q (MP mp,pointer p, pointer q, small_number t) {
12217   pointer pp,qq; /* |info(p)| and |info(q)|, respectively */
12218   pointer r,s; /* for list manipulation */
12219   integer mp_threshold; /* defines a neighborhood of zero */
12220   integer v; /* temporary register */
12221   if ( t==mp_dependent ) mp_threshold=fraction_threshold;
12222   else mp_threshold=scaled_threshold;
12223   r=temp_head; pp=info(p); qq=info(q);
12224   while (1) {
12225     if ( pp==qq ) {
12226       if ( pp==null ) {
12227         break;
12228       } else {
12229         @<Contribute a term from |p|, plus the
12230           corresponding term from |q|@>
12231       }
12232     } else if ( value(pp)<value(qq) ) {
12233       s=mp_get_node(mp, dep_node_size); info(s)=qq; value(s)=value(q);
12234       q=link(q); qq=info(q); link(r)=s; r=s;
12235     } else { 
12236       link(r)=p; r=p; p=link(p); pp=info(p);
12237     }
12238   }
12239   value(p)=mp_slow_add(mp, value(p),value(q));
12240   link(r)=p; mp->dep_final=p; 
12241   return link(temp_head);
12242 }
12243
12244 @ @<Contribute a term from |p|, plus the...@>=
12245
12246   v=value(p)+value(q);
12247   value(p)=v; s=p; p=link(p); pp=info(p);
12248   if ( abs(v)<mp_threshold ) {
12249     mp_free_node(mp, s,dep_node_size);
12250   } else { 
12251     if ( (abs(v)>=coef_bound ) && mp->watch_coefs ) {
12252       type(qq)=independent_needing_fix; mp->fix_needed=true;
12253     }
12254     link(r)=s; r=s;
12255   }
12256   q=link(q); qq=info(q);
12257 }
12258
12259 @ A somewhat simpler routine will multiply a dependency list
12260 by a given constant~|v|. The constant is either a |fraction| less than
12261 |fraction_one|, or it is |scaled|. In the latter case we might be forced to
12262 convert a dependency list to a proto-dependency list.
12263 Parameters |t0| and |t1| are the list types before and after;
12264 they should agree unless |t0=mp_dependent| and |t1=mp_proto_dependent|
12265 and |v_is_scaled=true|.
12266
12267 @c pointer mp_p_times_v (MP mp,pointer p, integer v, small_number t0,
12268                          small_number t1, boolean v_is_scaled) {
12269   pointer r,s; /* for list manipulation */
12270   integer w; /* tentative coefficient */
12271   integer mp_threshold;
12272   boolean scaling_down;
12273   if ( t0!=t1 ) scaling_down=true; else scaling_down=! v_is_scaled;
12274   if ( t1==mp_dependent ) mp_threshold=half_fraction_threshold;
12275   else mp_threshold=half_scaled_threshold;
12276   r=temp_head;
12277   while ( info(p)!=null ) {    
12278     if ( scaling_down ) w=mp_take_fraction(mp, v,value(p));
12279     else w=mp_take_scaled(mp, v,value(p));
12280     if ( abs(w)<=mp_threshold ) { 
12281       s=link(p); mp_free_node(mp, p,dep_node_size); p=s;
12282     } else {
12283       if ( abs(w)>=coef_bound ) { 
12284         mp->fix_needed=true; type(info(p))=independent_needing_fix;
12285       }
12286       link(r)=p; r=p; value(p)=w; p=link(p);
12287     }
12288   }
12289   link(r)=p;
12290   if ( v_is_scaled ) value(p)=mp_take_scaled(mp, value(p),v);
12291   else value(p)=mp_take_fraction(mp, value(p),v);
12292   return link(temp_head);
12293 };
12294
12295 @ Similarly, we sometimes need to divide a dependency list
12296 by a given |scaled| constant.
12297
12298 @<Declare basic dependency-list subroutines@>=
12299 pointer mp_p_over_v (MP mp,pointer p, scaled v, small_number 
12300   t0, small_number t1) ;
12301
12302 @ @c
12303 pointer mp_p_over_v (MP mp,pointer p, scaled v, small_number 
12304   t0, small_number t1) {
12305   pointer r,s; /* for list manipulation */
12306   integer w; /* tentative coefficient */
12307   integer mp_threshold;
12308   boolean scaling_down;
12309   if ( t0!=t1 ) scaling_down=true; else scaling_down=false;
12310   if ( t1==mp_dependent ) mp_threshold=half_fraction_threshold;
12311   else mp_threshold=half_scaled_threshold;
12312   r=temp_head;
12313   while ( info( p)!=null ) {
12314     if ( scaling_down ) {
12315       if ( abs(v)<02000000 ) w=mp_make_scaled(mp, value(p),v*010000);
12316       else w=mp_make_scaled(mp, mp_round_fraction(mp, value(p)),v);
12317     } else {
12318       w=mp_make_scaled(mp, value(p),v);
12319     }
12320     if ( abs(w)<=mp_threshold ) {
12321       s=link(p); mp_free_node(mp, p,dep_node_size); p=s;
12322     } else { 
12323       if ( abs(w)>=coef_bound ) {
12324          mp->fix_needed=true; type(info(p))=independent_needing_fix;
12325       }
12326       link(r)=p; r=p; value(p)=w; p=link(p);
12327     }
12328   }
12329   link(r)=p; value(p)=mp_make_scaled(mp, value(p),v);
12330   return link(temp_head);
12331 };
12332
12333 @ Here's another utility routine for dependency lists. When an independent
12334 variable becomes dependent, we want to remove it from all existing
12335 dependencies. The |p_with_x_becoming_q| function computes the
12336 dependency list of~|p| after variable~|x| has been replaced by~|q|.
12337
12338 This procedure has basically the same calling conventions as |p_plus_fq|:
12339 List~|q| is unchanged; list~|p| is destroyed; the constant node and the
12340 final link are inherited from~|p|; and the fourth parameter tells whether
12341 or not |p| is |mp_proto_dependent|. However, the global variable |dep_final|
12342 is not altered if |x| does not occur in list~|p|.
12343
12344 @c pointer mp_p_with_x_becoming_q (MP mp,pointer p,
12345            pointer x, pointer q, small_number t) {
12346   pointer r,s; /* for list manipulation */
12347   integer v; /* coefficient of |x| */
12348   integer sx; /* serial number of |x| */
12349   s=p; r=temp_head; sx=value(x);
12350   while ( value(info(s))>sx ) { r=s; s=link(s); };
12351   if ( info(s)!=x ) { 
12352     return p;
12353   } else { 
12354     link(temp_head)=p; link(r)=link(s); v=value(s);
12355     mp_free_node(mp, s,dep_node_size);
12356     return mp_p_plus_fq(mp, link(temp_head),v,q,t,mp_dependent);
12357   }
12358 }
12359
12360 @ Here's a simple procedure that reports an error when a variable
12361 has just received a known value that's out of the required range.
12362
12363 @<Declare basic dependency-list subroutines@>=
12364 void mp_val_too_big (MP mp,scaled x) ;
12365
12366 @ @c void mp_val_too_big (MP mp,scaled x) { 
12367   if ( mp->internal[mp_warning_check]>0 ) { 
12368     print_err("Value is too large ("); mp_print_scaled(mp, x); mp_print_char(mp, ')');
12369 @.Value is too large@>
12370     help4("The equation I just processed has given some variable")
12371       ("a value of 4096 or more. Continue and I'll try to cope")
12372       ("with that big value; but it might be dangerous.")
12373       ("(Set warningcheck:=0 to suppress this message.)");
12374     mp_error(mp);
12375   }
12376 }
12377
12378 @ When a dependent variable becomes known, the following routine
12379 removes its dependency list. Here |p| points to the variable, and
12380 |q| points to the dependency list (which is one node long).
12381
12382 @<Declare basic dependency-list subroutines@>=
12383 void mp_make_known (MP mp,pointer p, pointer q) ;
12384
12385 @ @c void mp_make_known (MP mp,pointer p, pointer q) {
12386   int t; /* the previous type */
12387   prev_dep(link(q))=prev_dep(p);
12388   link(prev_dep(p))=link(q); t=type(p);
12389   type(p)=mp_known; value(p)=value(q); mp_free_node(mp, q,dep_node_size);
12390   if ( abs(value(p))>=fraction_one ) mp_val_too_big(mp, value(p));
12391   if (( mp->internal[mp_tracing_equations]>0) && mp_interesting(mp, p) ) {
12392     mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "#### ");
12393 @:]]]\#\#\#\#_}{\.{\#\#\#\#}@>
12394     mp_print_variable_name(mp, p); 
12395     mp_print_char(mp, '='); mp_print_scaled(mp, value(p));
12396     mp_end_diagnostic(mp, false);
12397   }
12398   if (( mp->cur_exp==p ) && mp->cur_type==t ) {
12399     mp->cur_type=mp_known; mp->cur_exp=value(p);
12400     mp_free_node(mp, p,value_node_size);
12401   }
12402 }
12403
12404 @ The |fix_dependencies| routine is called into action when |fix_needed|
12405 has been triggered. The program keeps a list~|s| of independent variables
12406 whose coefficients must be divided by~4.
12407
12408 In unusual cases, this fixup process might reduce one or more coefficients
12409 to zero, so that a variable will become known more or less by default.
12410
12411 @<Declare basic dependency-list subroutines@>=
12412 void mp_fix_dependencies (MP mp);
12413
12414 @ @c void mp_fix_dependencies (MP mp) {
12415   pointer p,q,r,s,t; /* list manipulation registers */
12416   pointer x; /* an independent variable */
12417   r=link(dep_head); s=null;
12418   while ( r!=dep_head ){ 
12419     t=r;
12420     @<Run through the dependency list for variable |t|, fixing
12421       all nodes, and ending with final link~|q|@>;
12422     r=link(q);
12423     if ( q==dep_list(t) ) mp_make_known(mp, t,q);
12424   }
12425   while ( s!=null ) { 
12426     p=link(s); x=info(s); free_avail(s); s=p;
12427     type(x)=mp_independent; value(x)=value(x)+2;
12428   }
12429   mp->fix_needed=false;
12430 }
12431
12432 @ @d independent_being_fixed 1 /* this variable already appears in |s| */
12433
12434 @<Run through the dependency list for variable |t|...@>=
12435 r=value_loc(t); /* |link(r)=dep_list(t)| */
12436 while (1) { 
12437   q=link(r); x=info(q);
12438   if ( x==null ) break;
12439   if ( type(x)<=independent_being_fixed ) {
12440     if ( type(x)<independent_being_fixed ) {
12441       p=mp_get_avail(mp); link(p)=s; s=p;
12442       info(s)=x; type(x)=independent_being_fixed;
12443     }
12444     value(q)=value(q) / 4;
12445     if ( value(q)==0 ) {
12446       link(r)=link(q); mp_free_node(mp, q,dep_node_size); q=r;
12447     }
12448   }
12449   r=q;
12450 }
12451
12452
12453 @ The |new_dep| routine installs a dependency list~|p| into the value node~|q|,
12454 linking it into the list of all known dependencies. We assume that
12455 |dep_final| points to the final node of list~|p|.
12456
12457 @c void mp_new_dep (MP mp,pointer q, pointer p) {
12458   pointer r; /* what used to be the first dependency */
12459   dep_list(q)=p; prev_dep(q)=dep_head;
12460   r=link(dep_head); link(mp->dep_final)=r; prev_dep(r)=mp->dep_final;
12461   link(dep_head)=q;
12462 }
12463
12464 @ Here is one of the ways a dependency list gets started.
12465 The |const_dependency| routine produces a list that has nothing but
12466 a constant term.
12467
12468 @c pointer mp_const_dependency (MP mp, scaled v) {
12469   mp->dep_final=mp_get_node(mp, dep_node_size);
12470   value(mp->dep_final)=v; info(mp->dep_final)=null;
12471   return mp->dep_final;
12472 }
12473
12474 @ And here's a more interesting way to start a dependency list from scratch:
12475 The parameter to |single_dependency| is the location of an
12476 independent variable~|x|, and the result is the simple dependency list
12477 `|x+0|'.
12478
12479 In the unlikely event that the given independent variable has been doubled so
12480 often that we can't refer to it with a nonzero coefficient,
12481 |single_dependency| returns the simple list `0'.  This case can be
12482 recognized by testing that the returned list pointer is equal to
12483 |dep_final|.
12484
12485 @c pointer mp_single_dependency (MP mp,pointer p) {
12486   pointer q; /* the new dependency list */
12487   integer m; /* the number of doublings */
12488   m=value(p) % s_scale;
12489   if ( m>28 ) {
12490     return mp_const_dependency(mp, 0);
12491   } else { 
12492     q=mp_get_node(mp, dep_node_size);
12493     value(q)=two_to_the(28-m); info(q)=p;
12494     link(q)=mp_const_dependency(mp, 0);
12495     return q;
12496   }
12497 }
12498
12499 @ We sometimes need to make an exact copy of a dependency list.
12500
12501 @c pointer mp_copy_dep_list (MP mp,pointer p) {
12502   pointer q; /* the new dependency list */
12503   q=mp_get_node(mp, dep_node_size); mp->dep_final=q;
12504   while (1) { 
12505     info(mp->dep_final)=info(p); value(mp->dep_final)=value(p);
12506     if ( info(mp->dep_final)==null ) break;
12507     link(mp->dep_final)=mp_get_node(mp, dep_node_size);
12508     mp->dep_final=link(mp->dep_final); p=link(p);
12509   }
12510   return q;
12511 }
12512
12513 @ But how do variables normally become known? Ah, now we get to the heart of the
12514 equation-solving mechanism. The |linear_eq| procedure is given a |dependent|
12515 or |mp_proto_dependent| list,~|p|, in which at least one independent variable
12516 appears. It equates this list to zero, by choosing an independent variable
12517 with the largest coefficient and making it dependent on the others. The
12518 newly dependent variable is eliminated from all current dependencies,
12519 thereby possibly making other dependent variables known.
12520
12521 The given list |p| is, of course, totally destroyed by all this processing.
12522
12523 @c void mp_linear_eq (MP mp, pointer p, small_number t) {
12524   pointer q,r,s; /* for link manipulation */
12525   pointer x; /* the variable that loses its independence */
12526   integer n; /* the number of times |x| had been halved */
12527   integer v; /* the coefficient of |x| in list |p| */
12528   pointer prev_r; /* lags one step behind |r| */
12529   pointer final_node; /* the constant term of the new dependency list */
12530   integer w; /* a tentative coefficient */
12531    @<Find a node |q| in list |p| whose coefficient |v| is largest@>;
12532   x=info(q); n=value(x) % s_scale;
12533   @<Divide list |p| by |-v|, removing node |q|@>;
12534   if ( mp->internal[mp_tracing_equations]>0 ) {
12535     @<Display the new dependency@>;
12536   }
12537   @<Simplify all existing dependencies by substituting for |x|@>;
12538   @<Change variable |x| from |independent| to |dependent| or |known|@>;
12539   if ( mp->fix_needed ) mp_fix_dependencies(mp);
12540 }
12541
12542 @ @<Find a node |q| in list |p| whose coefficient |v| is largest@>=
12543 q=p; r=link(p); v=value(q);
12544 while ( info(r)!=null ) { 
12545   if ( abs(value(r))>abs(v) ) { q=r; v=value(r); };
12546   r=link(r);
12547 }
12548
12549 @ Here we want to change the coefficients from |scaled| to |fraction|,
12550 except in the constant term. In the common case of a trivial equation
12551 like `\.{x=3.14}', we will have |v=-fraction_one|, |q=p|, and |t=mp_dependent|.
12552
12553 @<Divide list |p| by |-v|, removing node |q|@>=
12554 s=temp_head; link(s)=p; r=p;
12555 do { 
12556   if ( r==q ) {
12557     link(s)=link(r); mp_free_node(mp, r,dep_node_size);
12558   } else  { 
12559     w=mp_make_fraction(mp, value(r),v);
12560     if ( abs(w)<=half_fraction_threshold ) {
12561       link(s)=link(r); mp_free_node(mp, r,dep_node_size);
12562     } else { 
12563       value(r)=-w; s=r;
12564     }
12565   }
12566   r=link(s);
12567 } while (info(r)!=null);
12568 if ( t==mp_proto_dependent ) {
12569   value(r)=-mp_make_scaled(mp, value(r),v);
12570 } else if ( v!=-fraction_one ) {
12571   value(r)=-mp_make_fraction(mp, value(r),v);
12572 }
12573 final_node=r; p=link(temp_head)
12574
12575 @ @<Display the new dependency@>=
12576 if ( mp_interesting(mp, x) ) {
12577   mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "## "); 
12578   mp_print_variable_name(mp, x);
12579 @:]]]\#\#_}{\.{\#\#}@>
12580   w=n;
12581   while ( w>0 ) { mp_print(mp, "*4"); w=w-2;  };
12582   mp_print_char(mp, '='); mp_print_dependency(mp, p,mp_dependent); 
12583   mp_end_diagnostic(mp, false);
12584 }
12585
12586 @ @<Simplify all existing dependencies by substituting for |x|@>=
12587 prev_r=dep_head; r=link(dep_head);
12588 while ( r!=dep_head ) {
12589   s=dep_list(r); q=mp_p_with_x_becoming_q(mp, s,x,p,type(r));
12590   if ( info(q)==null ) {
12591     mp_make_known(mp, r,q);
12592   } else { 
12593     dep_list(r)=q;
12594     do {  q=link(q); } while (info(q)!=null);
12595     prev_r=q;
12596   }
12597   r=link(prev_r);
12598 }
12599
12600 @ @<Change variable |x| from |independent| to |dependent| or |known|@>=
12601 if ( n>0 ) @<Divide list |p| by $2^n$@>;
12602 if ( info(p)==null ) {
12603   type(x)=mp_known;
12604   value(x)=value(p);
12605   if ( abs(value(x))>=fraction_one ) mp_val_too_big(mp, value(x));
12606   mp_free_node(mp, p,dep_node_size);
12607   if ( mp->cur_exp==x ) if ( mp->cur_type==mp_independent ) {
12608     mp->cur_exp=value(x); mp->cur_type=mp_known;
12609     mp_free_node(mp, x,value_node_size);
12610   }
12611 } else { 
12612   type(x)=mp_dependent; mp->dep_final=final_node; mp_new_dep(mp, x,p);
12613   if ( mp->cur_exp==x ) if ( mp->cur_type==mp_independent ) mp->cur_type=mp_dependent;
12614 }
12615
12616 @ @<Divide list |p| by $2^n$@>=
12617
12618   s=temp_head; link(temp_head)=p; r=p;
12619   do {  
12620     if ( n>30 ) w=0;
12621     else w=value(r) / two_to_the(n);
12622     if ( (abs(w)<=half_fraction_threshold)&&(info(r)!=null) ) {
12623       link(s)=link(r);
12624       mp_free_node(mp, r,dep_node_size);
12625     } else { 
12626       value(r)=w; s=r;
12627     }
12628     r=link(s);
12629   } while (info(s)!=null);
12630   p=link(temp_head);
12631 }
12632
12633 @ The |check_mem| procedure, which is used only when \MP\ is being
12634 debugged, makes sure that the current dependency lists are well formed.
12635
12636 @<Check the list of linear dependencies@>=
12637 q=dep_head; p=link(q);
12638 while ( p!=dep_head ) {
12639   if ( prev_dep(p)!=q ) {
12640     mp_print_nl(mp, "Bad PREVDEP at "); mp_print_int(mp, p);
12641 @.Bad PREVDEP...@>
12642   }
12643   p=dep_list(p);
12644   while (1) {
12645     r=info(p); q=p; p=link(q);
12646     if ( r==null ) break;
12647     if ( value(info(p))>=value(r) ) {
12648       mp_print_nl(mp, "Out of order at "); mp_print_int(mp, p);
12649 @.Out of order...@>
12650     }
12651   }
12652 }
12653
12654 @* \[25] Dynamic nonlinear equations.
12655 Variables of numeric type are maintained by the general scheme of
12656 independent, dependent, and known values that we have just studied;
12657 and the components of pair and transform variables are handled in the
12658 same way. But \MP\ also has five other types of values: \&{boolean},
12659 \&{string}, \&{pen}, \&{path}, and \&{picture}; what about them?
12660
12661 Equations are allowed between nonlinear quantities, but only in a
12662 simple form. Two variables that haven't yet been assigned values are
12663 either equal to each other, or they're not.
12664
12665 Before a boolean variable has received a value, its type is |mp_unknown_boolean|;
12666 similarly, there are variables whose type is |mp_unknown_string|, |mp_unknown_pen|,
12667 |mp_unknown_path|, and |mp_unknown_picture|. In such cases the value is either
12668 |null| (which means that no other variables are equivalent to this one), or
12669 it points to another variable of the same undefined type. The pointers in the
12670 latter case form a cycle of nodes, which we shall call a ``ring.''
12671 Rings of undefined variables may include capsules, which arise as
12672 intermediate results within expressions or as \&{expr} parameters to macros.
12673
12674 When one member of a ring receives a value, the same value is given to
12675 all the other members. In the case of paths and pictures, this implies
12676 making separate copies of a potentially large data structure; users should
12677 restrain their enthusiasm for such generality, unless they have lots and
12678 lots of memory space.
12679
12680 @ The following procedure is called when a capsule node is being
12681 added to a ring (e.g., when an unknown variable is mentioned in an expression).
12682
12683 @c pointer mp_new_ring_entry (MP mp,pointer p) {
12684   pointer q; /* the new capsule node */
12685   q=mp_get_node(mp, value_node_size); name_type(q)=mp_capsule;
12686   type(q)=type(p);
12687   if ( value(p)==null ) value(q)=p; else value(q)=value(p);
12688   value(p)=q;
12689   return q;
12690 }
12691
12692 @ Conversely, we might delete a capsule or a variable before it becomes known.
12693 The following procedure simply detaches a quantity from its ring,
12694 without recycling the storage.
12695
12696 @<Declare the recycling subroutines@>=
12697 void mp_ring_delete (MP mp,pointer p) {
12698   pointer q; 
12699   q=value(p);
12700   if ( q!=null ) if ( q!=p ){ 
12701     while ( value(q)!=p ) q=value(q);
12702     value(q)=value(p);
12703   }
12704 }
12705
12706 @ Eventually there might be an equation that assigns values to all of the
12707 variables in a ring. The |nonlinear_eq| subroutine does the necessary
12708 propagation of values.
12709
12710 If the parameter |flush_p| is |true|, node |p| itself needn't receive a
12711 value, it will soon be recycled.
12712
12713 @c void mp_nonlinear_eq (MP mp,integer v, pointer p, boolean flush_p) {
12714   small_number t; /* the type of ring |p| */
12715   pointer q,r; /* link manipulation registers */
12716   t=type(p)-unknown_tag; q=value(p);
12717   if ( flush_p ) type(p)=mp_vacuous; else p=q;
12718   do {  
12719     r=value(q); type(q)=t;
12720     switch (t) {
12721     case mp_boolean_type: value(q)=v; break;
12722     case mp_string_type: value(q)=v; add_str_ref(v); break;
12723     case mp_pen_type: value(q)=copy_pen(v); break;
12724     case mp_path_type: value(q)=mp_copy_path(mp, v); break;
12725     case mp_picture_type: value(q)=v; add_edge_ref(v); break;
12726     } /* there ain't no more cases */
12727     q=r;
12728   } while (q!=p);
12729 }
12730
12731 @ If two members of rings are equated, and if they have the same type,
12732 the |ring_merge| procedure is called on to make them equivalent.
12733
12734 @c void mp_ring_merge (MP mp,pointer p, pointer q) {
12735   pointer r; /* traverses one list */
12736   r=value(p);
12737   while ( r!=p ) {
12738     if ( r==q ) {
12739       @<Exclaim about a redundant equation@>;
12740       return;
12741     };
12742     r=value(r);
12743   }
12744   r=value(p); value(p)=value(q); value(q)=r;
12745 }
12746
12747 @ @<Exclaim about a redundant equation@>=
12748
12749   print_err("Redundant equation");
12750 @.Redundant equation@>
12751   help2("I already knew that this equation was true.")
12752    ("But perhaps no harm has been done; let's continue.");
12753   mp_put_get_error(mp);
12754 }
12755
12756 @* \[26] Introduction to the syntactic routines.
12757 Let's pause a moment now and try to look at the Big Picture.
12758 The \MP\ program consists of three main parts: syntactic routines,
12759 semantic routines, and output routines. The chief purpose of the
12760 syntactic routines is to deliver the user's input to the semantic routines,
12761 while parsing expressions and locating operators and operands. The
12762 semantic routines act as an interpreter responding to these operators,
12763 which may be regarded as commands. And the output routines are
12764 periodically called on to produce compact font descriptions that can be
12765 used for typesetting or for making interim proof drawings. We have
12766 discussed the basic data structures and many of the details of semantic
12767 operations, so we are good and ready to plunge into the part of \MP\ that
12768 actually controls the activities.
12769
12770 Our current goal is to come to grips with the |get_next| procedure,
12771 which is the keystone of \MP's input mechanism. Each call of |get_next|
12772 sets the value of three variables |cur_cmd|, |cur_mod|, and |cur_sym|,
12773 representing the next input token.
12774 $$\vbox{\halign{#\hfil\cr
12775   \hbox{|cur_cmd| denotes a command code from the long list of codes
12776    given earlier;}\cr
12777   \hbox{|cur_mod| denotes a modifier of the command code;}\cr
12778   \hbox{|cur_sym| is the hash address of the symbolic token that was
12779    just scanned,}\cr
12780   \hbox{\qquad or zero in the case of a numeric or string
12781    or capsule token.}\cr}}$$
12782 Underlying this external behavior of |get_next| is all the machinery
12783 necessary to convert from character files to tokens. At a given time we
12784 may be only partially finished with the reading of several files (for
12785 which \&{input} was specified), and partially finished with the expansion
12786 of some user-defined macros and/or some macro parameters, and partially
12787 finished reading some text that the user has inserted online,
12788 and so on. When reading a character file, the characters must be
12789 converted to tokens; comments and blank spaces must
12790 be removed, numeric and string tokens must be evaluated.
12791
12792 To handle these situations, which might all be present simultaneously,
12793 \MP\ uses various stacks that hold information about the incomplete
12794 activities, and there is a finite state control for each level of the
12795 input mechanism. These stacks record the current state of an implicitly
12796 recursive process, but the |get_next| procedure is not recursive.
12797
12798 @<Glob...@>=
12799 eight_bits cur_cmd; /* current command set by |get_next| */
12800 integer cur_mod; /* operand of current command */
12801 halfword cur_sym; /* hash address of current symbol */
12802
12803 @ The |print_cmd_mod| routine prints a symbolic interpretation of a
12804 command code and its modifier.
12805 It consists of a rather tedious sequence of print
12806 commands, and most of it is essentially an inverse to the |primitive|
12807 routine that enters a \MP\ primitive into |hash| and |eqtb|. Therefore almost
12808 all of this procedure appears elsewhere in the program, together with the
12809 corresponding |primitive| calls.
12810
12811 @<Declare the procedure called |print_cmd_mod|@>=
12812 void mp_print_cmd_mod (MP mp,integer c, integer m) { 
12813  switch (c) {
12814   @<Cases of |print_cmd_mod| for symbolic printing of primitives@>
12815   default: mp_print(mp, "[unknown command code!]"); break;
12816   }
12817 }
12818
12819 @ Here is a procedure that displays a given command in braces, in the
12820 user's transcript file.
12821
12822 @d show_cur_cmd_mod mp_show_cmd_mod(mp, mp->cur_cmd,mp->cur_mod)
12823
12824 @c 
12825 void mp_show_cmd_mod (MP mp,integer c, integer m) { 
12826   mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "{");
12827   mp_print_cmd_mod(mp, c,m); mp_print_char(mp, '}');
12828   mp_end_diagnostic(mp, false);
12829 }
12830
12831 @* \[27] Input stacks and states.
12832 The state of \MP's input mechanism appears in the input stack, whose
12833 entries are records with five fields, called |index|, |start|, |loc|,
12834 |limit|, and |name|. The top element of this stack is maintained in a
12835 global variable for which no subscripting needs to be done; the other
12836 elements of the stack appear in an array. Hence the stack is declared thus:
12837
12838 @<Types...@>=
12839 typedef struct {
12840   quarterword index_field;
12841   halfword start_field, loc_field, limit_field, name_field;
12842 } in_state_record;
12843
12844 @ @<Glob...@>=
12845 in_state_record *input_stack;
12846 integer input_ptr; /* first unused location of |input_stack| */
12847 integer max_in_stack; /* largest value of |input_ptr| when pushing */
12848 in_state_record cur_input; /* the ``top'' input state */
12849 int stack_size; /* maximum number of simultaneous input sources */
12850
12851 @ @<Allocate or initialize ...@>=
12852 mp->stack_size = 300;
12853 mp->input_stack = xmalloc((mp->stack_size+1),sizeof(in_state_record));
12854
12855 @ @<Dealloc variables@>=
12856 xfree(mp->input_stack);
12857
12858 @ We've already defined the special variable |loc==cur_input.loc_field|
12859 in our discussion of basic input-output routines. The other components of
12860 |cur_input| are defined in the same way:
12861
12862 @d index mp->cur_input.index_field /* reference for buffer information */
12863 @d start mp->cur_input.start_field /* starting position in |buffer| */
12864 @d limit mp->cur_input.limit_field /* end of current line in |buffer| */
12865 @d name mp->cur_input.name_field /* name of the current file */
12866
12867 @ Let's look more closely now at the five control variables
12868 (|index|,~|start|,~|loc|,~|limit|,~|name|),
12869 assuming that \MP\ is reading a line of characters that have been input
12870 from some file or from the user's terminal. There is an array called
12871 |buffer| that acts as a stack of all lines of characters that are
12872 currently being read from files, including all lines on subsidiary
12873 levels of the input stack that are not yet completed. \MP\ will return to
12874 the other lines when it is finished with the present input file.
12875
12876 (Incidentally, on a machine with byte-oriented addressing, it would be
12877 appropriate to combine |buffer| with the |str_pool| array,
12878 letting the buffer entries grow downward from the top of the string pool
12879 and checking that these two tables don't bump into each other.)
12880
12881 The line we are currently working on begins in position |start| of the
12882 buffer; the next character we are about to read is |buffer[loc]|; and
12883 |limit| is the location of the last character present. We always have
12884 |loc<=limit|. For convenience, |buffer[limit]| has been set to |"%"|, so
12885 that the end of a line is easily sensed.
12886
12887 The |name| variable is a string number that designates the name of
12888 the current file, if we are reading an ordinary text file.  Special codes
12889 |is_term..max_spec_src| indicate other sources of input text.
12890
12891 @d is_term 0 /* |name| value when reading from the terminal for normal input */
12892 @d is_read 1 /* |name| value when executing a \&{readstring} or \&{readfrom} */
12893 @d is_scantok 2 /* |name| value when reading text generated by \&{scantokens} */
12894 @d max_spec_src is_scantok
12895
12896 @ Additional information about the current line is available via the
12897 |index| variable, which counts how many lines of characters are present
12898 in the buffer below the current level. We have |index=0| when reading
12899 from the terminal and prompting the user for each line; then if the user types,
12900 e.g., `\.{input figs}', we will have |index=1| while reading
12901 the file \.{figs.mp}. However, it does not follow that |index| is the
12902 same as the input stack pointer, since many of the levels on the input
12903 stack may come from token lists and some |index| values may correspond
12904 to \.{MPX} files that are not currently on the stack.
12905
12906 The global variable |in_open| is equal to the highest |index| value counting
12907 \.{MPX} files but excluding token-list input levels.  Thus, the number of
12908 partially read lines in the buffer is |in_open+1| and we have |in_open>=index|
12909 when we are not reading a token list.
12910
12911 If we are not currently reading from the terminal,
12912 we are reading from the file variable |input_file[index]|. We use
12913 the notation |terminal_input| as a convenient abbreviation for |name=is_term|,
12914 and |cur_file| as an abbreviation for |input_file[index]|.
12915
12916 When \MP\ is not reading from the terminal, the global variable |line| contains
12917 the line number in the current file, for use in error messages. More precisely,
12918 |line| is a macro for |line_stack[index]| and the |line_stack| array gives
12919 the line number for each file in the |input_file| array.
12920
12921 When an \.{MPX} file is opened the file name is stored in the |mpx_name|
12922 array so that the name doesn't get lost when the file is temporarily removed
12923 from the input stack.
12924 Thus when |input_file[k]| is an \.{MPX} file, its name is |mpx_name[k]|
12925 and it contains translated \TeX\ pictures for |input_file[k-1]|.
12926 Since this is not an \.{MPX} file, we have
12927 $$ \hbox{|mpx_name[k-1]<=absent|}. $$
12928 This |name| field is set to |finished| when |input_file[k]| is completely
12929 read.
12930
12931 If more information about the input state is needed, it can be
12932 included in small arrays like those shown here. For example,
12933 the current page or segment number in the input file might be put
12934 into a variable |page|, that is really a macro for the current entry
12935 in `\ignorespaces|page_stack:array[0..max_in_open] of integer|\unskip'
12936 by analogy with |line_stack|.
12937 @^system dependencies@>
12938
12939 @d terminal_input (name==is_term) /* are we reading from the terminal? */
12940 @d cur_file mp->input_file[index] /* the current |void *| variable */
12941 @d line mp->line_stack[index] /* current line number in the current source file */
12942 @d in_name mp->iname_stack[index] /* a string used to construct \.{MPX} file names */
12943 @d in_area mp->iarea_stack[index] /* another string for naming \.{MPX} files */
12944 @d absent 1 /* |name_field| value for unused |mpx_in_stack| entries */
12945 @d mpx_reading (mp->mpx_name[index]>absent)
12946   /* when reading a file, is it an \.{MPX} file? */
12947 @d finished 0
12948   /* |name_field| value when the corresponding \.{MPX} file is finished */
12949
12950 @<Glob...@>=
12951 integer in_open; /* the number of lines in the buffer, less one */
12952 unsigned int open_parens; /* the number of open text files */
12953 void  * *input_file ;
12954 integer *line_stack ; /* the line number for each file */
12955 char *  *iname_stack; /* used for naming \.{MPX} files */
12956 char *  *iarea_stack; /* used for naming \.{MPX} files */
12957 halfword*mpx_name  ;
12958
12959 @ @<Allocate or ...@>=
12960 mp->input_file  = xmalloc((mp->max_in_open+1),sizeof(void *));
12961 mp->line_stack  = xmalloc((mp->max_in_open+1),sizeof(integer));
12962 mp->iname_stack = xmalloc((mp->max_in_open+1),sizeof(char *));
12963 mp->iarea_stack = xmalloc((mp->max_in_open+1),sizeof(char *));
12964 mp->mpx_name    = xmalloc((mp->max_in_open+1),sizeof(halfword));
12965 {
12966   int k;
12967   for (k=0;k<=mp->max_in_open;k++) {
12968     mp->iname_stack[k] =NULL;
12969     mp->iarea_stack[k] =NULL;
12970   }
12971 }
12972
12973 @ @<Dealloc variables@>=
12974 {
12975   int l;
12976   for (l=0;l<=mp->max_in_open;l++) {
12977     xfree(mp->iname_stack[l]);
12978     xfree(mp->iarea_stack[l]);
12979   }
12980 }
12981 xfree(mp->input_file);
12982 xfree(mp->line_stack);
12983 xfree(mp->iname_stack);
12984 xfree(mp->iarea_stack);
12985 xfree(mp->mpx_name);
12986
12987
12988 @ However, all this discussion about input state really applies only to the
12989 case that we are inputting from a file. There is another important case,
12990 namely when we are currently getting input from a token list. In this case
12991 |index>max_in_open|, and the conventions about the other state variables
12992 are different:
12993
12994 \yskip\hang|loc| is a pointer to the current node in the token list, i.e.,
12995 the node that will be read next. If |loc=null|, the token list has been
12996 fully read.
12997
12998 \yskip\hang|start| points to the first node of the token list; this node
12999 may or may not contain a reference count, depending on the type of token
13000 list involved.
13001
13002 \yskip\hang|token_type|, which takes the place of |index| in the
13003 discussion above, is a code number that explains what kind of token list
13004 is being scanned.
13005
13006 \yskip\hang|name| points to the |eqtb| address of the control sequence
13007 being expanded, if the current token list is a macro not defined by
13008 \&{vardef}. Macros defined by \&{vardef} have |name=null|; their name
13009 can be deduced by looking at their first two parameters.
13010
13011 \yskip\hang|param_start|, which takes the place of |limit|, tells where
13012 the parameters of the current macro or loop text begin in the |param_stack|.
13013
13014 \yskip\noindent The |token_type| can take several values, depending on
13015 where the current token list came from:
13016
13017 \yskip
13018 \indent|forever_text|, if the token list being scanned is the body of
13019 a \&{forever} loop;
13020
13021 \indent|loop_text|, if the token list being scanned is the body of
13022 a \&{for} or \&{forsuffixes} loop;
13023
13024 \indent|parameter|, if a \&{text} or \&{suffix} parameter is being scanned;
13025
13026 \indent|backed_up|, if the token list being scanned has been inserted as
13027 `to be read again'.
13028
13029 \indent|inserted|, if the token list being scanned has been inserted as
13030 part of error recovery;
13031
13032 \indent|macro|, if the expansion of a user-defined symbolic token is being
13033 scanned.
13034
13035 \yskip\noindent
13036 The token list begins with a reference count if and only if |token_type=
13037 macro|.
13038 @^reference counts@>
13039
13040 @d token_type index /* type of current token list */
13041 @d token_state (index>(int)mp->max_in_open) /* are we scanning a token list? */
13042 @d file_state (index<=(int)mp->max_in_open) /* are we scanning a file line? */
13043 @d param_start limit /* base of macro parameters in |param_stack| */
13044 @d forever_text (mp->max_in_open+1) /* |token_type| code for loop texts */
13045 @d loop_text (mp->max_in_open+2) /* |token_type| code for loop texts */
13046 @d parameter (mp->max_in_open+3) /* |token_type| code for parameter texts */
13047 @d backed_up (mp->max_in_open+4) /* |token_type| code for texts to be reread */
13048 @d inserted (mp->max_in_open+5) /* |token_type| code for inserted texts */
13049 @d macro (mp->max_in_open+6) /* |token_type| code for macro replacement texts */
13050
13051 @ The |param_stack| is an auxiliary array used to hold pointers to the token
13052 lists for parameters at the current level and subsidiary levels of input.
13053 This stack grows at a different rate from the others.
13054
13055 @<Glob...@>=
13056 pointer *param_stack;  /* token list pointers for parameters */
13057 integer param_ptr; /* first unused entry in |param_stack| */
13058 integer max_param_stack;  /* largest value of |param_ptr| */
13059
13060 @ @<Allocate or initialize ...@>=
13061 mp->param_stack = xmalloc((mp->param_size+1),sizeof(pointer));
13062
13063 @ @<Dealloc variables@>=
13064 xfree(mp->param_stack);
13065
13066 @ Notice that the |line| isn't valid when |token_state| is true because it
13067 depends on |index|.  If we really need to know the line number for the
13068 topmost file in the index stack we use the following function.  If a page
13069 number or other information is needed, this routine should be modified to
13070 compute it as well.
13071 @^system dependencies@>
13072
13073 @<Declare a function called |true_line|@>=
13074 integer mp_true_line (MP mp) {
13075   int k; /* an index into the input stack */
13076   if ( file_state && (name>max_spec_src) ) {
13077      return line;
13078   } else { 
13079     k=mp->input_ptr;
13080     while ((k>0) &&
13081            ((mp->input_stack[(k-1)].index_field>mp->max_in_open)||
13082             (mp->input_stack[(k-1)].name_field<=max_spec_src))) {
13083       decr(k);
13084     }
13085     return mp->line_stack[(k-1)];
13086   }
13087   return 0; 
13088 }
13089
13090 @ Thus, the ``current input state'' can be very complicated indeed; there
13091 can be many levels and each level can arise in a variety of ways. The
13092 |show_context| procedure, which is used by \MP's error-reporting routine to
13093 print out the current input state on all levels down to the most recent
13094 line of characters from an input file, illustrates most of these conventions.
13095 The global variable |file_ptr| contains the lowest level that was
13096 displayed by this procedure.
13097
13098 @<Glob...@>=
13099 integer file_ptr; /* shallowest level shown by |show_context| */
13100
13101 @ The status at each level is indicated by printing two lines, where the first
13102 line indicates what was read so far and the second line shows what remains
13103 to be read. The context is cropped, if necessary, so that the first line
13104 contains at most |half_error_line| characters, and the second contains
13105 at most |error_line|. Non-current input levels whose |token_type| is
13106 `|backed_up|' are shown only if they have not been fully read.
13107
13108 @c void mp_show_context (MP mp) { /* prints where the scanner is */
13109   int old_setting; /* saved |selector| setting */
13110   @<Local variables for formatting calculations@>
13111   mp->file_ptr=mp->input_ptr; mp->input_stack[mp->file_ptr]=mp->cur_input;
13112   /* store current state */
13113   while (1) { 
13114     mp->cur_input=mp->input_stack[mp->file_ptr]; /* enter into the context */
13115     @<Display the current context@>;
13116     if ( file_state )
13117       if ( (name>max_spec_src) || (mp->file_ptr==0) ) break;
13118     decr(mp->file_ptr);
13119   }
13120   mp->cur_input=mp->input_stack[mp->input_ptr]; /* restore original state */
13121 }
13122
13123 @ @<Display the current context@>=
13124 if ( (mp->file_ptr==mp->input_ptr) || file_state ||
13125    (token_type!=backed_up) || (loc!=null) ) {
13126     /* we omit backed-up token lists that have already been read */
13127   mp->tally=0; /* get ready to count characters */
13128   old_setting=mp->selector;
13129   if ( file_state ) {
13130     @<Print location of current line@>;
13131     @<Pseudoprint the line@>;
13132   } else { 
13133     @<Print type of token list@>;
13134     @<Pseudoprint the token list@>;
13135   }
13136   mp->selector=old_setting; /* stop pseudoprinting */
13137   @<Print two lines using the tricky pseudoprinted information@>;
13138 }
13139
13140 @ This routine should be changed, if necessary, to give the best possible
13141 indication of where the current line resides in the input file.
13142 For example, on some systems it is best to print both a page and line number.
13143 @^system dependencies@>
13144
13145 @<Print location of current line@>=
13146 if ( name>max_spec_src ) {
13147   mp_print_nl(mp, "l."); mp_print_int(mp, mp_true_line(mp));
13148 } else if ( terminal_input ) {
13149   if ( mp->file_ptr==0 ) mp_print_nl(mp, "<*>");
13150   else mp_print_nl(mp, "<insert>");
13151 } else if ( name==is_scantok ) {
13152   mp_print_nl(mp, "<scantokens>");
13153 } else {
13154   mp_print_nl(mp, "<read>");
13155 }
13156 mp_print_char(mp, ' ')
13157
13158 @ Can't use case statement here because the |token_type| is not
13159 a constant expression.
13160
13161 @<Print type of token list@>=
13162 {
13163   if(token_type==forever_text) {
13164     mp_print_nl(mp, "<forever> ");
13165   } else if (token_type==loop_text) {
13166     @<Print the current loop value@>;
13167   } else if (token_type==parameter) {
13168     mp_print_nl(mp, "<argument> "); 
13169   } else if (token_type==backed_up) { 
13170     if ( loc==null ) mp_print_nl(mp, "<recently read> ");
13171     else mp_print_nl(mp, "<to be read again> ");
13172   } else if (token_type==inserted) {
13173     mp_print_nl(mp, "<inserted text> ");
13174   } else if (token_type==macro) {
13175     mp_print_ln(mp);
13176     if ( name!=null ) mp_print_text(name);
13177     else @<Print the name of a \&{vardef}'d macro@>;
13178     mp_print(mp, "->");
13179   } else {
13180     mp_print_nl(mp, "?");/* this should never happen */
13181 @.?\relax@>
13182   }
13183 }
13184
13185 @ The parameter that corresponds to a loop text is either a token list
13186 (in the case of \&{forsuffixes}) or a ``capsule'' (in the case of \&{for}).
13187 We'll discuss capsules later; for now, all we need to know is that
13188 the |link| field in a capsule parameter is |void| and that
13189 |print_exp(p,0)| displays the value of capsule~|p| in abbreviated form.
13190
13191 @<Print the current loop value@>=
13192 { mp_print_nl(mp, "<for("); p=mp->param_stack[param_start];
13193   if ( p!=null ) {
13194     if ( link(p)==mp_void ) mp_print_exp(mp, p,0); /* we're in a \&{for} loop */
13195     else mp_show_token_list(mp, p,null,20,mp->tally);
13196   }
13197   mp_print(mp, ")> ");
13198 }
13199
13200 @ The first two parameters of a macro defined by \&{vardef} will be token
13201 lists representing the macro's prefix and ``at point.'' By putting these
13202 together, we get the macro's full name.
13203
13204 @<Print the name of a \&{vardef}'d macro@>=
13205 { p=mp->param_stack[param_start];
13206   if ( p==null ) {
13207     mp_show_token_list(mp, mp->param_stack[param_start+1],null,20,mp->tally);
13208   } else { 
13209     q=p;
13210     while ( link(q)!=null ) q=link(q);
13211     link(q)=mp->param_stack[param_start+1];
13212     mp_show_token_list(mp, p,null,20,mp->tally);
13213     link(q)=null;
13214   }
13215 }
13216
13217 @ Now it is necessary to explain a little trick. We don't want to store a long
13218 string that corresponds to a token list, because that string might take up
13219 lots of memory; and we are printing during a time when an error message is
13220 being given, so we dare not do anything that might overflow one of \MP's
13221 tables. So `pseudoprinting' is the answer: We enter a mode of printing
13222 that stores characters into a buffer of length |error_line|, where character
13223 $k+1$ is placed into \hbox{|trick_buf[k mod error_line]|} if
13224 |k<trick_count|, otherwise character |k| is dropped. Initially we set
13225 |tally:=0| and |trick_count:=1000000|; then when we reach the
13226 point where transition from line 1 to line 2 should occur, we
13227 set |first_count:=tally| and |trick_count:=@tmax@>(error_line,
13228 tally+1+error_line-half_error_line)|. At the end of the
13229 pseudoprinting, the values of |first_count|, |tally|, and
13230 |trick_count| give us all the information we need to print the two lines,
13231 and all of the necessary text is in |trick_buf|.
13232
13233 Namely, let |l| be the length of the descriptive information that appears
13234 on the first line. The length of the context information gathered for that
13235 line is |k=first_count|, and the length of the context information
13236 gathered for line~2 is $m=\min(|tally|, |trick_count|)-k$. If |l+k<=h|,
13237 where |h=half_error_line|, we print |trick_buf[0..k-1]| after the
13238 descriptive information on line~1, and set |n:=l+k|; here |n| is the
13239 length of line~1. If $l+k>h$, some cropping is necessary, so we set |n:=h|
13240 and print `\.{...}' followed by
13241 $$\hbox{|trick_buf[(l+k-h+3)..k-1]|,}$$
13242 where subscripts of |trick_buf| are circular modulo |error_line|. The
13243 second line consists of |n|~spaces followed by |trick_buf[k..(k+m-1)]|,
13244 unless |n+m>error_line|; in the latter case, further cropping is done.
13245 This is easier to program than to explain.
13246
13247 @<Local variables for formatting...@>=
13248 int i; /* index into |buffer| */
13249 integer l; /* length of descriptive information on line 1 */
13250 integer m; /* context information gathered for line 2 */
13251 int n; /* length of line 1 */
13252 integer p; /* starting or ending place in |trick_buf| */
13253 integer q; /* temporary index */
13254
13255 @ The following code tells the print routines to gather
13256 the desired information.
13257
13258 @d begin_pseudoprint { 
13259   l=mp->tally; mp->tally=0; mp->selector=pseudo;
13260   mp->trick_count=1000000;
13261 }
13262 @d set_trick_count {
13263   mp->first_count=mp->tally;
13264   mp->trick_count=mp->tally+1+mp->error_line-mp->half_error_line;
13265   if ( mp->trick_count<mp->error_line ) mp->trick_count=mp->error_line;
13266 }
13267
13268 @ And the following code uses the information after it has been gathered.
13269
13270 @<Print two lines using the tricky pseudoprinted information@>=
13271 if ( mp->trick_count==1000000 ) set_trick_count;
13272   /* |set_trick_count| must be performed */
13273 if ( mp->tally<mp->trick_count ) m=mp->tally-mp->first_count;
13274 else m=mp->trick_count-mp->first_count; /* context on line 2 */
13275 if ( l+mp->first_count<=mp->half_error_line ) {
13276   p=0; n=l+mp->first_count;
13277 } else  { 
13278   mp_print(mp, "..."); p=l+mp->first_count-mp->half_error_line+3;
13279   n=mp->half_error_line;
13280 }
13281 for (q=p;q<=mp->first_count-1;q++) {
13282   mp_print_char(mp, mp->trick_buf[q % mp->error_line]);
13283 }
13284 mp_print_ln(mp);
13285 for (q=1;q<=n;q++) {
13286   mp_print_char(mp, ' '); /* print |n| spaces to begin line~2 */
13287 }
13288 if ( m+n<=mp->error_line ) p=mp->first_count+m; 
13289 else p=mp->first_count+(mp->error_line-n-3);
13290 for (q=mp->first_count;q<=p-1;q++) {
13291   mp_print_char(mp, mp->trick_buf[q % mp->error_line]);
13292 }
13293 if ( m+n>mp->error_line ) mp_print(mp, "...")
13294
13295 @ But the trick is distracting us from our current goal, which is to
13296 understand the input state. So let's concentrate on the data structures that
13297 are being pseudoprinted as we finish up the |show_context| procedure.
13298
13299 @<Pseudoprint the line@>=
13300 begin_pseudoprint;
13301 if ( limit>0 ) {
13302   for (i=start;i<=limit-1;i++) {
13303     if ( i==loc ) set_trick_count;
13304     mp_print_str(mp, mp->buffer[i]);
13305   }
13306 }
13307
13308 @ @<Pseudoprint the token list@>=
13309 begin_pseudoprint;
13310 if ( token_type!=macro ) mp_show_token_list(mp, start,loc,100000,0);
13311 else mp_show_macro(mp, start,loc,100000)
13312
13313 @ Here is the missing piece of |show_token_list| that is activated when the
13314 token beginning line~2 is about to be shown:
13315
13316 @<Do magic computation@>=set_trick_count
13317
13318 @* \[28] Maintaining the input stacks.
13319 The following subroutines change the input status in commonly needed ways.
13320
13321 First comes |push_input|, which stores the current state and creates a
13322 new level (having, initially, the same properties as the old).
13323
13324 @d push_input  { /* enter a new input level, save the old */
13325   if ( mp->input_ptr>mp->max_in_stack ) {
13326     mp->max_in_stack=mp->input_ptr;
13327     if ( mp->input_ptr==mp->stack_size ) {
13328       int l = (mp->stack_size+(mp->stack_size>>2));
13329       XREALLOC(mp->input_stack, l, in_state_record);
13330       mp->stack_size = l;
13331     }         
13332   }
13333   mp->input_stack[mp->input_ptr]=mp->cur_input; /* stack the record */
13334   incr(mp->input_ptr);
13335 }
13336
13337 @ And of course what goes up must come down.
13338
13339 @d pop_input { /* leave an input level, re-enter the old */
13340     decr(mp->input_ptr); mp->cur_input=mp->input_stack[mp->input_ptr];
13341   }
13342
13343 @ Here is a procedure that starts a new level of token-list input, given
13344 a token list |p| and its type |t|. If |t=macro|, the calling routine should
13345 set |name|, reset~|loc|, and increase the macro's reference count.
13346
13347 @d back_list(A) mp_begin_token_list(mp, (A),backed_up) /* backs up a simple token list */
13348
13349 @c void mp_begin_token_list (MP mp,pointer p, quarterword t)  { 
13350   push_input; start=p; token_type=t;
13351   param_start=mp->param_ptr; loc=p;
13352 }
13353
13354 @ When a token list has been fully scanned, the following computations
13355 should be done as we leave that level of input.
13356 @^inner loop@>
13357
13358 @c void mp_end_token_list (MP mp) { /* leave a token-list input level */
13359   pointer p; /* temporary register */
13360   if ( token_type>=backed_up ) { /* token list to be deleted */
13361     if ( token_type<=inserted ) { 
13362       mp_flush_token_list(mp, start); goto DONE;
13363     } else {
13364       mp_delete_mac_ref(mp, start); /* update reference count */
13365     }
13366   }
13367   while ( mp->param_ptr>param_start ) { /* parameters must be flushed */
13368     decr(mp->param_ptr);
13369     p=mp->param_stack[mp->param_ptr];
13370     if ( p!=null ) {
13371       if ( link(p)==mp_void ) { /* it's an \&{expr} parameter */
13372         mp_recycle_value(mp, p); mp_free_node(mp, p,value_node_size);
13373       } else {
13374         mp_flush_token_list(mp, p); /* it's a \&{suffix} or \&{text} parameter */
13375       }
13376     }
13377   }
13378 DONE: 
13379   pop_input; check_interrupt;
13380 }
13381
13382 @ The contents of |cur_cmd,cur_mod,cur_sym| are placed into an equivalent
13383 token by the |cur_tok| routine.
13384 @^inner loop@>
13385
13386 @c @<Declare the procedure called |make_exp_copy|@>;
13387 pointer mp_cur_tok (MP mp) {
13388   pointer p; /* a new token node */
13389   small_number save_type; /* |cur_type| to be restored */
13390   integer save_exp; /* |cur_exp| to be restored */
13391   if ( mp->cur_sym==0 ) {
13392     if ( mp->cur_cmd==capsule_token ) {
13393       save_type=mp->cur_type; save_exp=mp->cur_exp;
13394       mp_make_exp_copy(mp, mp->cur_mod); p=mp_stash_cur_exp(mp); link(p)=null;
13395       mp->cur_type=save_type; mp->cur_exp=save_exp;
13396     } else { 
13397       p=mp_get_node(mp, token_node_size);
13398       value(p)=mp->cur_mod; name_type(p)=mp_token;
13399       if ( mp->cur_cmd==numeric_token ) type(p)=mp_known;
13400       else type(p)=mp_string_type;
13401     }
13402   } else { 
13403     fast_get_avail(p); info(p)=mp->cur_sym;
13404   }
13405   return p;
13406 }
13407
13408 @ Sometimes \MP\ has read too far and wants to ``unscan'' what it has
13409 seen. The |back_input| procedure takes care of this by putting the token
13410 just scanned back into the input stream, ready to be read again.
13411 If |cur_sym<>0|, the values of |cur_cmd| and |cur_mod| are irrelevant.
13412
13413 @<Declarations@>= 
13414 void mp_back_input (MP mp);
13415
13416 @ @c void mp_back_input (MP mp) {/* undoes one token of input */
13417   pointer p; /* a token list of length one */
13418   p=mp_cur_tok(mp);
13419   while ( token_state &&(loc==null) ) 
13420     mp_end_token_list(mp); /* conserve stack space */
13421   back_list(p);
13422 }
13423
13424 @ The |back_error| routine is used when we want to restore or replace an
13425 offending token just before issuing an error message.  We disable interrupts
13426 during the call of |back_input| so that the help message won't be lost.
13427
13428 @<Declarations@>=
13429 void mp_error (MP mp);
13430 void mp_back_error (MP mp);
13431
13432 @ @c void mp_back_error (MP mp) { /* back up one token and call |error| */
13433   mp->OK_to_interrupt=false; 
13434   mp_back_input(mp); 
13435   mp->OK_to_interrupt=true; mp_error(mp);
13436 }
13437 void mp_ins_error (MP mp) { /* back up one inserted token and call |error| */
13438   mp->OK_to_interrupt=false; 
13439   mp_back_input(mp); token_type=inserted;
13440   mp->OK_to_interrupt=true; mp_error(mp);
13441 }
13442
13443 @ The |begin_file_reading| procedure starts a new level of input for lines
13444 of characters to be read from a file, or as an insertion from the
13445 terminal. It does not take care of opening the file, nor does it set |loc|
13446 or |limit| or |line|.
13447 @^system dependencies@>
13448
13449 @c void mp_begin_file_reading (MP mp) { 
13450   if ( mp->in_open==mp->max_in_open ) 
13451     mp_overflow(mp, "text input levels",mp->max_in_open);
13452 @:MetaPost capacity exceeded text input levels}{\quad text input levels@>
13453   if ( mp->first==mp->buf_size ) 
13454     mp_reallocate_buffer(mp,(mp->buf_size+(mp->buf_size>>2)));
13455   incr(mp->in_open); push_input; index=mp->in_open;
13456   mp->mpx_name[index]=absent;
13457   start=mp->first;
13458   name=is_term; /* |terminal_input| is now |true| */
13459 }
13460
13461 @ Conversely, the variables must be downdated when such a level of input
13462 is finished.  Any associated \.{MPX} file must also be closed and popped
13463 off the file stack.
13464
13465 @c void mp_end_file_reading (MP mp) { 
13466   if ( mp->in_open>index ) {
13467     if ( (mp->mpx_name[mp->in_open]==absent)||(name<=max_spec_src) ) {
13468       mp_confusion(mp, "endinput");
13469 @:this can't happen endinput}{\quad endinput@>
13470     } else { 
13471       (mp->close_file)(mp->input_file[mp->in_open]); /* close an \.{MPX} file */
13472       delete_str_ref(mp->mpx_name[mp->in_open]);
13473       decr(mp->in_open);
13474     }
13475   }
13476   mp->first=start;
13477   if ( index!=mp->in_open ) mp_confusion(mp, "endinput");
13478   if ( name>max_spec_src ) {
13479     (mp->close_file)(cur_file);
13480     delete_str_ref(name);
13481     xfree(in_name); 
13482     xfree(in_area);
13483   }
13484   pop_input; decr(mp->in_open);
13485 }
13486
13487 @ Here is a function that tries to resume input from an \.{MPX} file already
13488 associated with the current input file.  It returns |false| if this doesn't
13489 work.
13490
13491 @c boolean mp_begin_mpx_reading (MP mp) { 
13492   if ( mp->in_open!=index+1 ) {
13493      return false;
13494   } else { 
13495     if ( mp->mpx_name[mp->in_open]<=absent ) mp_confusion(mp, "mpx");
13496 @:this can't happen mpx}{\quad mpx@>
13497     if ( mp->first==mp->buf_size ) 
13498       mp_reallocate_buffer(mp,(mp->buf_size+(mp->buf_size>>2)));
13499     push_input; index=mp->in_open;
13500     start=mp->first;
13501     name=mp->mpx_name[mp->in_open]; add_str_ref(name);
13502     @<Put an empty line in the input buffer@>;
13503     return true;
13504   }
13505 }
13506
13507 @ This procedure temporarily stops reading an \.{MPX} file.
13508
13509 @c void mp_end_mpx_reading (MP mp) { 
13510   if ( mp->in_open!=index ) mp_confusion(mp, "mpx");
13511 @:this can't happen mpx}{\quad mpx@>
13512   if ( loc<limit ) {
13513     @<Complain that we are not at the end of a line in the \.{MPX} file@>;
13514   }
13515   mp->first=start;
13516   pop_input;
13517 }
13518
13519 @ Here we enforce a restriction that simplifies the input stacks considerably.
13520 This should not inconvenience the user because \.{MPX} files are generated
13521 by an auxiliary program called \.{DVItoMP}.
13522
13523 @ @<Complain that we are not at the end of a line in the \.{MPX} file@>=
13524
13525 print_err("`mpxbreak' must be at the end of a line");
13526 help4("This file contains picture expressions for btex...etex")
13527   ("blocks.  Such files are normally generated automatically")
13528   ("but this one seems to be messed up.  I'm going to ignore")
13529   ("the rest of this line.");
13530 mp_error(mp);
13531 }
13532
13533 @ In order to keep the stack from overflowing during a long sequence of
13534 inserted `\.{show}' commands, the following routine removes completed
13535 error-inserted lines from memory.
13536
13537 @c void mp_clear_for_error_prompt (MP mp) { 
13538   while ( file_state && terminal_input &&
13539     (mp->input_ptr>0)&&(loc==limit) ) mp_end_file_reading(mp);
13540   mp_print_ln(mp); clear_terminal;
13541 }
13542
13543 @ To get \MP's whole input mechanism going, we perform the following
13544 actions.
13545
13546 @<Initialize the input routines@>=
13547 { mp->input_ptr=0; mp->max_in_stack=0;
13548   mp->in_open=0; mp->open_parens=0; mp->max_buf_stack=0;
13549   mp->param_ptr=0; mp->max_param_stack=0;
13550   mp->first=1;
13551   start=1; index=0; line=0; name=is_term;
13552   mp->mpx_name[0]=absent;
13553   mp->force_eof=false;
13554   if ( ! mp_init_terminal(mp) ) mp_jump_out(mp);
13555   limit=mp->last; mp->first=mp->last+1; 
13556   /* |init_terminal| has set |loc| and |last| */
13557 }
13558
13559 @* \[29] Getting the next token.
13560 The heart of \MP's input mechanism is the |get_next| procedure, which
13561 we shall develop in the next few sections of the program. Perhaps we
13562 shouldn't actually call it the ``heart,'' however; it really acts as \MP's
13563 eyes and mouth, reading the source files and gobbling them up. And it also
13564 helps \MP\ to regurgitate stored token lists that are to be processed again.
13565
13566 The main duty of |get_next| is to input one token and to set |cur_cmd|
13567 and |cur_mod| to that token's command code and modifier. Furthermore, if
13568 the input token is a symbolic token, that token's |hash| address
13569 is stored in |cur_sym|; otherwise |cur_sym| is set to zero.
13570
13571 Underlying this simple description is a certain amount of complexity
13572 because of all the cases that need to be handled.
13573 However, the inner loop of |get_next| is reasonably short and fast.
13574
13575 @ Before getting into |get_next|, we need to consider a mechanism by which
13576 \MP\ helps keep errors from propagating too far. Whenever the program goes
13577 into a mode where it keeps calling |get_next| repeatedly until a certain
13578 condition is met, it sets |scanner_status| to some value other than |normal|.
13579 Then if an input file ends, or if an `\&{outer}' symbol appears,
13580 an appropriate error recovery will be possible.
13581
13582 The global variable |warning_info| helps in this error recovery by providing
13583 additional information. For example, |warning_info| might indicate the
13584 name of a macro whose replacement text is being scanned.
13585
13586 @d normal 0 /* |scanner_status| at ``quiet times'' */
13587 @d skipping 1 /* |scanner_status| when false conditional text is being skipped */
13588 @d flushing 2 /* |scanner_status| when junk after a statement is being ignored */
13589 @d absorbing 3 /* |scanner_status| when a \&{text} parameter is being scanned */
13590 @d var_defining 4 /* |scanner_status| when a \&{vardef} is being scanned */
13591 @d op_defining 5 /* |scanner_status| when a macro \&{def} is being scanned */
13592 @d loop_defining 6 /* |scanner_status| when a \&{for} loop is being scanned */
13593 @d tex_flushing 7 /* |scanner_status| when skipping \TeX\ material */
13594
13595 @<Glob...@>=
13596 integer scanner_status; /* are we scanning at high speed? */
13597 integer warning_info; /* if so, what else do we need to know,
13598     in case an error occurs? */
13599
13600 @ @<Initialize the input routines@>=
13601 mp->scanner_status=normal;
13602
13603 @ The following subroutine
13604 is called when an `\&{outer}' symbolic token has been scanned or
13605 when the end of a file has been reached. These two cases are distinguished
13606 by |cur_sym|, which is zero at the end of a file.
13607
13608 @c boolean mp_check_outer_validity (MP mp) {
13609   pointer p; /* points to inserted token list */
13610   if ( mp->scanner_status==normal ) {
13611     return true;
13612   } else if ( mp->scanner_status==tex_flushing ) {
13613     @<Check if the file has ended while flushing \TeX\ material and set the
13614       result value for |check_outer_validity|@>;
13615   } else { 
13616     mp->deletions_allowed=false;
13617     @<Back up an outer symbolic token so that it can be reread@>;
13618     if ( mp->scanner_status>skipping ) {
13619       @<Tell the user what has run away and try to recover@>;
13620     } else { 
13621       print_err("Incomplete if; all text was ignored after line ");
13622 @.Incomplete if...@>
13623       mp_print_int(mp, mp->warning_info);
13624       help3("A forbidden `outer' token occurred in skipped text.")
13625         ("This kind of error happens when you say `if...' and forget")
13626         ("the matching `fi'. I've inserted a `fi'; this might work.");
13627       if ( mp->cur_sym==0 ) 
13628         mp->help_line[2]="The file ended while I was skipping conditional text.";
13629       mp->cur_sym=frozen_fi; mp_ins_error(mp);
13630     }
13631     mp->deletions_allowed=true; 
13632         return false;
13633   }
13634 }
13635
13636 @ @<Check if the file has ended while flushing \TeX\ material and set...@>=
13637 if ( mp->cur_sym!=0 ) { 
13638    return true;
13639 } else { 
13640   mp->deletions_allowed=false;
13641   print_err("TeX mode didn't end; all text was ignored after line ");
13642   mp_print_int(mp, mp->warning_info);
13643   help2("The file ended while I was looking for the `etex' to")
13644     ("finish this TeX material.  I've inserted `etex' now.");
13645   mp->cur_sym = frozen_etex;
13646   mp_ins_error(mp);
13647   mp->deletions_allowed=true;
13648   return false;
13649 }
13650
13651 @ @<Back up an outer symbolic token so that it can be reread@>=
13652 if ( mp->cur_sym!=0 ) {
13653   p=mp_get_avail(mp); info(p)=mp->cur_sym;
13654   back_list(p); /* prepare to read the symbolic token again */
13655 }
13656
13657 @ @<Tell the user what has run away...@>=
13658
13659   mp_runaway(mp); /* print the definition-so-far */
13660   if ( mp->cur_sym==0 ) {
13661     print_err("File ended");
13662 @.File ended while scanning...@>
13663   } else { 
13664     print_err("Forbidden token found");
13665 @.Forbidden token found...@>
13666   }
13667   mp_print(mp, " while scanning ");
13668   help4("I suspect you have forgotten an `enddef',")
13669     ("causing me to read past where you wanted me to stop.")
13670     ("I'll try to recover; but if the error is serious,")
13671     ("you'd better type `E' or `X' now and fix your file.");
13672   switch (mp->scanner_status) {
13673     @<Complete the error message,
13674       and set |cur_sym| to a token that might help recover from the error@>
13675   } /* there are no other cases */
13676   mp_ins_error(mp);
13677 }
13678
13679 @ As we consider various kinds of errors, it is also appropriate to
13680 change the first line of the help message just given; |help_line[3]|
13681 points to the string that might be changed.
13682
13683 @<Complete the error message,...@>=
13684 case flushing: 
13685   mp_print(mp, "to the end of the statement");
13686   mp->help_line[3]="A previous error seems to have propagated,";
13687   mp->cur_sym=frozen_semicolon;
13688   break;
13689 case absorbing: 
13690   mp_print(mp, "a text argument");
13691   mp->help_line[3]="It seems that a right delimiter was left out,";
13692   if ( mp->warning_info==0 ) {
13693     mp->cur_sym=frozen_end_group;
13694   } else { 
13695     mp->cur_sym=frozen_right_delimiter;
13696     equiv(frozen_right_delimiter)=mp->warning_info;
13697   }
13698   break;
13699 case var_defining:
13700 case op_defining: 
13701   mp_print(mp, "the definition of ");
13702   if ( mp->scanner_status==op_defining ) 
13703      mp_print_text(mp->warning_info);
13704   else 
13705      mp_print_variable_name(mp, mp->warning_info);
13706   mp->cur_sym=frozen_end_def;
13707   break;
13708 case loop_defining: 
13709   mp_print(mp, "the text of a "); 
13710   mp_print_text(mp->warning_info);
13711   mp_print(mp, " loop");
13712   mp->help_line[3]="I suspect you have forgotten an `endfor',";
13713   mp->cur_sym=frozen_end_for;
13714   break;
13715
13716 @ The |runaway| procedure displays the first part of the text that occurred
13717 when \MP\ began its special |scanner_status|, if that text has been saved.
13718
13719 @<Declare the procedure called |runaway|@>=
13720 void mp_runaway (MP mp) { 
13721   if ( mp->scanner_status>flushing ) { 
13722      mp_print_nl(mp, "Runaway ");
13723          switch (mp->scanner_status) { 
13724          case absorbing: mp_print(mp, "text?"); break;
13725          case var_defining: 
13726      case op_defining: mp_print(mp,"definition?"); break;
13727      case loop_defining: mp_print(mp, "loop?"); break;
13728      } /* there are no other cases */
13729      mp_print_ln(mp); 
13730      mp_show_token_list(mp, link(hold_head),null,mp->error_line-10,0);
13731   }
13732 }
13733
13734 @ We need to mention a procedure that may be called by |get_next|.
13735
13736 @<Declarations@>= 
13737 void mp_firm_up_the_line (MP mp);
13738
13739 @ And now we're ready to take the plunge into |get_next| itself.
13740 Note that the behavior depends on the |scanner_status| because percent signs
13741 and double quotes need to be passed over when skipping TeX material.
13742
13743 @c 
13744 void mp_get_next (MP mp) {
13745   /* sets |cur_cmd|, |cur_mod|, |cur_sym| to next token */
13746 @^inner loop@>
13747   /*restart*/ /* go here to get the next input token */
13748   /*exit*/ /* go here when the next input token has been got */
13749   /*|common_ending|*/ /* go here to finish getting a symbolic token */
13750   /*found*/ /* go here when the end of a symbolic token has been found */
13751   /*switch*/ /* go here to branch on the class of an input character */
13752   /*|start_numeric_token|,|start_decimal_token|,|fin_numeric_token|,|done|*/
13753     /* go here at crucial stages when scanning a number */
13754   int k; /* an index into |buffer| */
13755   ASCII_code c; /* the current character in the buffer */
13756   ASCII_code class; /* its class number */
13757   integer n,f; /* registers for decimal-to-binary conversion */
13758 RESTART: 
13759   mp->cur_sym=0;
13760   if ( file_state ) {
13761     @<Input from external file; |goto restart| if no input found,
13762     or |return| if a non-symbolic token is found@>;
13763   } else {
13764     @<Input from token list; |goto restart| if end of list or
13765       if a parameter needs to be expanded,
13766       or |return| if a non-symbolic token is found@>;
13767   }
13768 COMMON_ENDING: 
13769   @<Finish getting the symbolic token in |cur_sym|;
13770    |goto restart| if it is illegal@>;
13771 }
13772
13773 @ When a symbolic token is declared to be `\&{outer}', its command code
13774 is increased by |outer_tag|.
13775 @^inner loop@>
13776
13777 @<Finish getting the symbolic token in |cur_sym|...@>=
13778 mp->cur_cmd=eq_type(mp->cur_sym); mp->cur_mod=equiv(mp->cur_sym);
13779 if ( mp->cur_cmd>=outer_tag ) {
13780   if ( mp_check_outer_validity(mp) ) 
13781     mp->cur_cmd=mp->cur_cmd-outer_tag;
13782   else 
13783     goto RESTART;
13784 }
13785
13786 @ A percent sign appears in |buffer[limit]|; this makes it unnecessary
13787 to have a special test for end-of-line.
13788 @^inner loop@>
13789
13790 @<Input from external file;...@>=
13791
13792 SWITCH: 
13793   c=mp->buffer[loc]; incr(loc); class=mp->char_class[c];
13794   switch (class) {
13795   case digit_class: goto START_NUMERIC_TOKEN; break;
13796   case period_class: 
13797     class=mp->char_class[mp->buffer[loc]];
13798     if ( class>period_class ) {
13799       goto SWITCH;
13800     } else if ( class<period_class ) { /* |class=digit_class| */
13801       n=0; goto START_DECIMAL_TOKEN;
13802     }
13803 @:. }{\..\ token@>
13804     break;
13805   case space_class: goto SWITCH; break;
13806   case percent_class: 
13807     if ( mp->scanner_status==tex_flushing ) {
13808       if ( loc<limit ) goto SWITCH;
13809     }
13810     @<Move to next line of file, or |goto restart| if there is no next line@>;
13811     check_interrupt;
13812     goto SWITCH;
13813     break;
13814   case string_class: 
13815     if ( mp->scanner_status==tex_flushing ) goto SWITCH;
13816     else @<Get a string token and |return|@>;
13817     break;
13818   case isolated_classes: 
13819     k=loc-1; goto FOUND; break;
13820   case invalid_class: 
13821     if ( mp->scanner_status==tex_flushing ) goto SWITCH;
13822     else @<Decry the invalid character and |goto restart|@>;
13823     break;
13824   default: break; /* letters, etc. */
13825   }
13826   k=loc-1;
13827   while ( mp->char_class[mp->buffer[loc]]==class ) incr(loc);
13828   goto FOUND;
13829 START_NUMERIC_TOKEN:
13830   @<Get the integer part |n| of a numeric token;
13831     set |f:=0| and |goto fin_numeric_token| if there is no decimal point@>;
13832 START_DECIMAL_TOKEN:
13833   @<Get the fraction part |f| of a numeric token@>;
13834 FIN_NUMERIC_TOKEN:
13835   @<Pack the numeric and fraction parts of a numeric token
13836     and |return|@>;
13837 FOUND: 
13838   mp->cur_sym=mp_id_lookup(mp, k,loc-k);
13839 }
13840
13841 @ We go to |restart| instead of to |SWITCH|, because |state| might equal
13842 |token_list| after the error has been dealt with
13843 (cf.\ |clear_for_error_prompt|).
13844
13845 @<Decry the invalid...@>=
13846
13847   print_err("Text line contains an invalid character");
13848 @.Text line contains...@>
13849   help2("A funny symbol that I can\'t read has just been input.")
13850     ("Continue, and I'll forget that it ever happened.");
13851   mp->deletions_allowed=false; mp_error(mp); mp->deletions_allowed=true;
13852   goto RESTART;
13853 }
13854
13855 @ @<Get a string token and |return|@>=
13856
13857   if ( mp->buffer[loc]=='"' ) {
13858     mp->cur_mod=rts("");
13859   } else { 
13860     k=loc; mp->buffer[limit+1]='"';
13861     do {  
13862      incr(loc);
13863     } while (mp->buffer[loc]!='"');
13864     if ( loc>limit ) {
13865       @<Decry the missing string delimiter and |goto restart|@>;
13866     }
13867     if ( loc==k+1 ) {
13868       mp->cur_mod=mp->buffer[k];
13869     } else { 
13870       str_room(loc-k);
13871       do {  
13872         append_char(mp->buffer[k]); incr(k);
13873       } while (k!=loc);
13874       mp->cur_mod=mp_make_string(mp);
13875     }
13876   }
13877   incr(loc); mp->cur_cmd=string_token; 
13878   return;
13879 }
13880
13881 @ We go to |restart| after this error message, not to |SWITCH|,
13882 because the |clear_for_error_prompt| routine might have reinstated
13883 |token_state| after |error| has finished.
13884
13885 @<Decry the missing string delimiter and |goto restart|@>=
13886
13887   loc=limit; /* the next character to be read on this line will be |"%"| */
13888   print_err("Incomplete string token has been flushed");
13889 @.Incomplete string token...@>
13890   help3("Strings should finish on the same line as they began.")
13891     ("I've deleted the partial string; you might want to")
13892     ("insert another by typing, e.g., `I\"new string\"'.");
13893   mp->deletions_allowed=false; mp_error(mp);
13894   mp->deletions_allowed=true; 
13895   goto RESTART;
13896 }
13897
13898 @ @<Get the integer part |n| of a numeric token...@>=
13899 n=c-'0';
13900 while ( mp->char_class[mp->buffer[loc]]==digit_class ) {
13901   if ( n<32768 ) n=10*n+mp->buffer[loc]-'0';
13902   incr(loc);
13903 }
13904 if ( mp->buffer[loc]=='.' ) 
13905   if ( mp->char_class[mp->buffer[loc+1]]==digit_class ) 
13906     goto DONE;
13907 f=0; 
13908 goto FIN_NUMERIC_TOKEN;
13909 DONE: incr(loc)
13910
13911 @ @<Get the fraction part |f| of a numeric token@>=
13912 k=0;
13913 do { 
13914   if ( k<17 ) { /* digits for |k>=17| cannot affect the result */
13915     mp->dig[k]=mp->buffer[loc]-'0'; incr(k);
13916   }
13917   incr(loc);
13918 } while (mp->char_class[mp->buffer[loc]]==digit_class);
13919 f=mp_round_decimals(mp, k);
13920 if ( f==unity ) {
13921   incr(n); f=0;
13922 }
13923
13924 @ @<Pack the numeric and fraction parts of a numeric token and |return|@>=
13925 if ( n<32768 ) {
13926   @<Set |cur_mod:=n*unity+f| and check if it is uncomfortably large@>;
13927 } else if ( mp->scanner_status!=tex_flushing ) {
13928   print_err("Enormous number has been reduced");
13929 @.Enormous number...@>
13930   help2("I can\'t handle numbers bigger than 32767.99998;")
13931     ("so I've changed your constant to that maximum amount.");
13932   mp->deletions_allowed=false; mp_error(mp); mp->deletions_allowed=true;
13933   mp->cur_mod=el_gordo;
13934 }
13935 mp->cur_cmd=numeric_token; return
13936
13937 @ @<Set |cur_mod:=n*unity+f| and check if it is uncomfortably large@>=
13938
13939   mp->cur_mod=n*unity+f;
13940   if ( mp->cur_mod>=fraction_one ) {
13941     if ( (mp->internal[mp_warning_check]>0) &&
13942          (mp->scanner_status!=tex_flushing) ) {
13943       print_err("Number is too large (");
13944       mp_print_scaled(mp, mp->cur_mod);
13945       mp_print_char(mp, ')');
13946       help3("It is at least 4096. Continue and I'll try to cope")
13947       ("with that big value; but it might be dangerous.")
13948       ("(Set warningcheck:=0 to suppress this message.)");
13949       mp_error(mp);
13950     }
13951   }
13952 }
13953
13954 @ Let's consider now what happens when |get_next| is looking at a token list.
13955 @^inner loop@>
13956
13957 @<Input from token list;...@>=
13958 if ( loc>=mp->hi_mem_min ) { /* one-word token */
13959   mp->cur_sym=info(loc); loc=link(loc); /* move to next */
13960   if ( mp->cur_sym>=expr_base ) {
13961     if ( mp->cur_sym>=suffix_base ) {
13962       @<Insert a suffix or text parameter and |goto restart|@>;
13963     } else { 
13964       mp->cur_cmd=capsule_token;
13965       mp->cur_mod=mp->param_stack[param_start+mp->cur_sym-(expr_base)];
13966       mp->cur_sym=0; return;
13967     }
13968   }
13969 } else if ( loc>null ) {
13970   @<Get a stored numeric or string or capsule token and |return|@>
13971 } else { /* we are done with this token list */
13972   mp_end_token_list(mp); goto RESTART; /* resume previous level */
13973 }
13974
13975 @ @<Insert a suffix or text parameter...@>=
13976
13977   if ( mp->cur_sym>=text_base ) mp->cur_sym=mp->cur_sym-mp->param_size;
13978   /* |param_size=text_base-suffix_base| */
13979   mp_begin_token_list(mp,
13980                       mp->param_stack[param_start+mp->cur_sym-(suffix_base)],
13981                       parameter);
13982   goto RESTART;
13983 }
13984
13985 @ @<Get a stored numeric or string or capsule token...@>=
13986
13987   if ( name_type(loc)==mp_token ) {
13988     mp->cur_mod=value(loc);
13989     if ( type(loc)==mp_known ) {
13990       mp->cur_cmd=numeric_token;
13991     } else { 
13992       mp->cur_cmd=string_token; add_str_ref(mp->cur_mod);
13993     }
13994   } else { 
13995     mp->cur_mod=loc; mp->cur_cmd=capsule_token;
13996   };
13997   loc=link(loc); return;
13998 }
13999
14000 @ All of the easy branches of |get_next| have now been taken care of.
14001 There is one more branch.
14002
14003 @<Move to next line of file, or |goto restart|...@>=
14004 if ( name>max_spec_src ) {
14005   @<Read next line of file into |buffer|, or
14006     |goto restart| if the file has ended@>;
14007 } else { 
14008   if ( mp->input_ptr>0 ) {
14009      /* text was inserted during error recovery or by \&{scantokens} */
14010     mp_end_file_reading(mp); goto RESTART; /* resume previous level */
14011   }
14012   if ( mp->selector<log_only || mp->selector>=write_file) mp_open_log_file(mp);
14013   if ( mp->interaction>mp_nonstop_mode ) {
14014     if ( limit==start ) /* previous line was empty */
14015       mp_print_nl(mp, "(Please type a command or say `end')");
14016 @.Please type...@>
14017     mp_print_ln(mp); mp->first=start;
14018     prompt_input("*"); /* input on-line into |buffer| */
14019 @.*\relax@>
14020     limit=mp->last; mp->buffer[limit]='%';
14021     mp->first=limit+1; loc=start;
14022   } else {
14023     mp_fatal_error(mp, "*** (job aborted, no legal end found)");
14024 @.job aborted@>
14025     /* nonstop mode, which is intended for overnight batch processing,
14026     never waits for on-line input */
14027   }
14028 }
14029
14030 @ The global variable |force_eof| is normally |false|; it is set |true|
14031 by an \&{endinput} command.
14032
14033 @<Glob...@>=
14034 boolean force_eof; /* should the next \&{input} be aborted early? */
14035
14036 @ We must decrement |loc| in order to leave the buffer in a valid state
14037 when an error condition causes us to |goto restart| without calling
14038 |end_file_reading|.
14039
14040 @<Read next line of file into |buffer|, or
14041   |goto restart| if the file has ended@>=
14042
14043   incr(line); mp->first=start;
14044   if ( ! mp->force_eof ) {
14045     if ( mp_input_ln(mp, cur_file ) ) /* not end of file */
14046       mp_firm_up_the_line(mp); /* this sets |limit| */
14047     else 
14048       mp->force_eof=true;
14049   };
14050   if ( mp->force_eof ) {
14051     mp->force_eof=false;
14052     decr(loc);
14053     if ( mpx_reading ) {
14054       @<Complain that the \.{MPX} file ended unexpectly; then set
14055         |cur_sym:=frozen_mpx_break| and |goto comon_ending|@>;
14056     } else { 
14057       mp_print_char(mp, ')'); decr(mp->open_parens);
14058       update_terminal; /* show user that file has been read */
14059       mp_end_file_reading(mp); /* resume previous level */
14060       if ( mp_check_outer_validity(mp) ) goto  RESTART;  
14061       else goto RESTART;
14062     }
14063   }
14064   mp->buffer[limit]='%'; mp->first=limit+1; loc=start; /* ready to read */
14065 }
14066
14067 @ We should never actually come to the end of an \.{MPX} file because such
14068 files should have an \&{mpxbreak} after the translation of the last
14069 \&{btex}$\,\ldots\,$\&{etex} block.
14070
14071 @<Complain that the \.{MPX} file ended unexpectly; then set...@>=
14072
14073   mp->mpx_name[index]=finished;
14074   print_err("mpx file ended unexpectedly");
14075   help4("The file had too few picture expressions for btex...etex")
14076     ("blocks.  Such files are normally generated automatically")
14077     ("but this one got messed up.  You might want to insert a")
14078     ("picture expression now.");
14079   mp->deletions_allowed=false; mp_error(mp); mp->deletions_allowed=true;
14080   mp->cur_sym=frozen_mpx_break; goto COMMON_ENDING;
14081 }
14082
14083 @ Sometimes we want to make it look as though we have just read a blank line
14084 without really doing so.
14085
14086 @<Put an empty line in the input buffer@>=
14087 mp->last=mp->first; limit=mp->last; /* simulate |input_ln| and |firm_up_the_line| */
14088 mp->buffer[limit]='%'; mp->first=limit+1; loc=start
14089
14090 @ If the user has set the |mp_pausing| parameter to some positive value,
14091 and if nonstop mode has not been selected, each line of input is displayed
14092 on the terminal and the transcript file, followed by `\.{=>}'.
14093 \MP\ waits for a response. If the response is null (i.e., if nothing is
14094 typed except perhaps a few blank spaces), the original
14095 line is accepted as it stands; otherwise the line typed is
14096 used instead of the line in the file.
14097
14098 @c void mp_firm_up_the_line (MP mp) {
14099   size_t k; /* an index into |buffer| */
14100   limit=mp->last;
14101   if ( mp->internal[mp_pausing]>0) if ( mp->interaction>mp_nonstop_mode ) {
14102     wake_up_terminal; mp_print_ln(mp);
14103     if ( start<limit ) {
14104       for (k=(size_t)start;k<=(size_t)(limit-1);k++) {
14105         mp_print_str(mp, mp->buffer[k]);
14106       } 
14107     }
14108     mp->first=limit; prompt_input("=>"); /* wait for user response */
14109 @.=>@>
14110     if ( mp->last>mp->first ) {
14111       for (k=mp->first;k<=mp->last-1;k++) { /* move line down in buffer */
14112         mp->buffer[k+start-mp->first]=mp->buffer[k];
14113       }
14114       limit=start+mp->last-mp->first;
14115     }
14116   }
14117 }
14118
14119 @* \[30] Dealing with \TeX\ material.
14120 The \&{btex}$\,\ldots\,$\&{etex} and \&{verbatimtex}$\,\ldots\,$\&{etex}
14121 features need to be implemented at a low level in the scanning process
14122 so that \MP\ can stay in synch with the a preprocessor that treats
14123 blocks of \TeX\ material as they occur in the input file without trying
14124 to expand \MP\ macros.  Thus we need a special version of |get_next|
14125 that does not expand macros and such but does handle \&{btex},
14126 \&{verbatimtex}, etc.
14127
14128 The special version of |get_next| is called |get_t_next|.  It works by flushing
14129 \&{btex}$\,\ldots\,$\&{etex} and \&{verbatimtex}\allowbreak
14130 $\,\ldots\,$\&{etex} blocks, switching to the \.{MPX} file when it sees
14131 \&{btex}, and switching back when it sees \&{mpxbreak}.
14132
14133 @d btex_code 0
14134 @d verbatim_code 1
14135
14136 @ @<Put each...@>=
14137 mp_primitive(mp, "btex",start_tex,btex_code);
14138 @:btex_}{\&{btex} primitive@>
14139 mp_primitive(mp, "verbatimtex",start_tex,verbatim_code);
14140 @:verbatimtex_}{\&{verbatimtex} primitive@>
14141 mp_primitive(mp, "etex",etex_marker,0); mp->eqtb[frozen_etex]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
14142 @:etex_}{\&{etex} primitive@>
14143 mp_primitive(mp, "mpxbreak",mpx_break,0); mp->eqtb[frozen_mpx_break]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
14144 @:mpx_break_}{\&{mpxbreak} primitive@>
14145
14146 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
14147 case start_tex: if ( m==btex_code ) mp_print(mp, "btex");
14148   else mp_print(mp, "verbatimtex"); break;
14149 case etex_marker: mp_print(mp, "etex"); break;
14150 case mpx_break: mp_print(mp, "mpxbreak"); break;
14151
14152 @ Actually, |get_t_next| is a macro that avoids procedure overhead except
14153 in the unusual case where \&{btex}, \&{verbatimtex}, \&{etex}, or \&{mpxbreak}
14154 is encountered.
14155
14156 @d get_t_next {mp_get_next(mp); if ( mp->cur_cmd<=max_pre_command ) mp_t_next(mp); }
14157
14158 @<Declarations@>=
14159 void mp_start_mpx_input (MP mp);
14160
14161 @ @c 
14162 void mp_t_next (MP mp) {
14163   int old_status; /* saves the |scanner_status| */
14164   integer old_info; /* saves the |warning_info| */
14165   while ( mp->cur_cmd<=max_pre_command ) {
14166     if ( mp->cur_cmd==mpx_break ) {
14167       if ( ! file_state || (mp->mpx_name[index]==absent) ) {
14168         @<Complain about a misplaced \&{mpxbreak}@>;
14169       } else { 
14170         mp_end_mpx_reading(mp); 
14171         goto TEX_FLUSH;
14172       }
14173     } else if ( mp->cur_cmd==start_tex ) {
14174       if ( token_state || (name<=max_spec_src) ) {
14175         @<Complain that we are not reading a file@>;
14176       } else if ( mpx_reading ) {
14177         @<Complain that \.{MPX} files cannot contain \TeX\ material@>;
14178       } else if ( (mp->cur_mod!=verbatim_code)&&
14179                   (mp->mpx_name[index]!=finished) ) {
14180         if ( ! mp_begin_mpx_reading(mp) ) mp_start_mpx_input(mp);
14181       } else {
14182         goto TEX_FLUSH;
14183       }
14184     } else {
14185        @<Complain about a misplaced \&{etex}@>;
14186     }
14187     goto COMMON_ENDING;
14188   TEX_FLUSH: 
14189     @<Flush the \TeX\ material@>;
14190   COMMON_ENDING: 
14191     mp_get_next(mp);
14192   }
14193 }
14194
14195 @ We could be in the middle of an operation such as skipping false conditional
14196 text when \TeX\ material is encountered, so we must be careful to save the
14197 |scanner_status|.
14198
14199 @<Flush the \TeX\ material@>=
14200 old_status=mp->scanner_status;
14201 old_info=mp->warning_info;
14202 mp->scanner_status=tex_flushing;
14203 mp->warning_info=line;
14204 do {  mp_get_next(mp); } while (mp->cur_cmd!=etex_marker);
14205 mp->scanner_status=old_status;
14206 mp->warning_info=old_info
14207
14208 @ @<Complain that \.{MPX} files cannot contain \TeX\ material@>=
14209 { print_err("An mpx file cannot contain btex or verbatimtex blocks");
14210 help4("This file contains picture expressions for btex...etex")
14211   ("blocks.  Such files are normally generated automatically")
14212   ("but this one seems to be messed up.  I'll just keep going")
14213   ("and hope for the best.");
14214 mp_error(mp);
14215 }
14216
14217 @ @<Complain that we are not reading a file@>=
14218 { print_err("You can only use `btex' or `verbatimtex' in a file");
14219 help3("I'll have to ignore this preprocessor command because it")
14220   ("only works when there is a file to preprocess.  You might")
14221   ("want to delete everything up to the next `etex`.");
14222 mp_error(mp);
14223 }
14224
14225 @ @<Complain about a misplaced \&{mpxbreak}@>=
14226 { print_err("Misplaced mpxbreak");
14227 help2("I'll ignore this preprocessor command because it")
14228   ("doesn't belong here");
14229 mp_error(mp);
14230 }
14231
14232 @ @<Complain about a misplaced \&{etex}@>=
14233 { print_err("Extra etex will be ignored");
14234 help1("There is no btex or verbatimtex for this to match");
14235 mp_error(mp);
14236 }
14237
14238 @* \[31] Scanning macro definitions.
14239 \MP\ has a variety of ways to tuck tokens away into token lists for later
14240 use: Macros can be defined with \&{def}, \&{vardef}, \&{primarydef}, etc.;
14241 repeatable code can be defined with \&{for}, \&{forever}, \&{forsuffixes}.
14242 All such operations are handled by the routines in this part of the program.
14243
14244 The modifier part of each command code is zero for the ``ending delimiters''
14245 like \&{enddef} and \&{endfor}.
14246
14247 @d start_def 1 /* command modifier for \&{def} */
14248 @d var_def 2 /* command modifier for \&{vardef} */
14249 @d end_def 0 /* command modifier for \&{enddef} */
14250 @d start_forever 1 /* command modifier for \&{forever} */
14251 @d end_for 0 /* command modifier for \&{endfor} */
14252
14253 @<Put each...@>=
14254 mp_primitive(mp, "def",macro_def,start_def);
14255 @:def_}{\&{def} primitive@>
14256 mp_primitive(mp, "vardef",macro_def,var_def);
14257 @:var_def_}{\&{vardef} primitive@>
14258 mp_primitive(mp, "primarydef",macro_def,secondary_primary_macro);
14259 @:primary_def_}{\&{primarydef} primitive@>
14260 mp_primitive(mp, "secondarydef",macro_def,tertiary_secondary_macro);
14261 @:secondary_def_}{\&{secondarydef} primitive@>
14262 mp_primitive(mp, "tertiarydef",macro_def,expression_tertiary_macro);
14263 @:tertiary_def_}{\&{tertiarydef} primitive@>
14264 mp_primitive(mp, "enddef",macro_def,end_def); mp->eqtb[frozen_end_def]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
14265 @:end_def_}{\&{enddef} primitive@>
14266 @#
14267 mp_primitive(mp, "for",iteration,expr_base);
14268 @:for_}{\&{for} primitive@>
14269 mp_primitive(mp, "forsuffixes",iteration,suffix_base);
14270 @:for_suffixes_}{\&{forsuffixes} primitive@>
14271 mp_primitive(mp, "forever",iteration,start_forever);
14272 @:forever_}{\&{forever} primitive@>
14273 mp_primitive(mp, "endfor",iteration,end_for); mp->eqtb[frozen_end_for]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
14274 @:end_for_}{\&{endfor} primitive@>
14275
14276 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
14277 case macro_def:
14278   if ( m<=var_def ) {
14279     if ( m==start_def ) mp_print(mp, "def");
14280     else if ( m<start_def ) mp_print(mp, "enddef");
14281     else mp_print(mp, "vardef");
14282   } else if ( m==secondary_primary_macro ) { 
14283     mp_print(mp, "primarydef");
14284   } else if ( m==tertiary_secondary_macro ) { 
14285     mp_print(mp, "secondarydef");
14286   } else { 
14287     mp_print(mp, "tertiarydef");
14288   }
14289   break;
14290 case iteration: 
14291   if ( m<=start_forever ) {
14292     if ( m==start_forever ) mp_print(mp, "forever"); 
14293     else mp_print(mp, "endfor");
14294   } else if ( m==expr_base ) {
14295     mp_print(mp, "for"); 
14296   } else { 
14297     mp_print(mp, "forsuffixes");
14298   }
14299   break;
14300
14301 @ Different macro-absorbing operations have different syntaxes, but they
14302 also have a lot in common. There is a list of special symbols that are to
14303 be replaced by parameter tokens; there is a special command code that
14304 ends the definition; the quotation conventions are identical.  Therefore
14305 it makes sense to have most of the work done by a single subroutine. That
14306 subroutine is called |scan_toks|.
14307
14308 The first parameter to |scan_toks| is the command code that will
14309 terminate scanning (either |macro_def|, |loop_repeat|, or |iteration|).
14310
14311 The second parameter, |subst_list|, points to a (possibly empty) list
14312 of two-word nodes whose |info| and |value| fields specify symbol tokens
14313 before and after replacement. The list will be returned to free storage
14314 by |scan_toks|.
14315
14316 The third parameter is simply appended to the token list that is built.
14317 And the final parameter tells how many of the special operations
14318 \.{\#\AT!}, \.{\AT!}, and \.{\AT!\#} are to be replaced by suffix parameters.
14319 When such parameters are present, they are called \.{(SUFFIX0)},
14320 \.{(SUFFIX1)}, and \.{(SUFFIX2)}.
14321
14322 @c pointer mp_scan_toks (MP mp,command_code terminator, pointer 
14323   subst_list, pointer tail_end, small_number suffix_count) {
14324   pointer p; /* tail of the token list being built */
14325   pointer q; /* temporary for link management */
14326   integer balance; /* left delimiters minus right delimiters */
14327   p=hold_head; balance=1; link(hold_head)=null;
14328   while (1) { 
14329     get_t_next;
14330     if ( mp->cur_sym>0 ) {
14331       @<Substitute for |cur_sym|, if it's on the |subst_list|@>;
14332       if ( mp->cur_cmd==terminator ) {
14333         @<Adjust the balance; |break| if it's zero@>;
14334       } else if ( mp->cur_cmd==macro_special ) {
14335         @<Handle quoted symbols, \.{\#\AT!}, \.{\AT!}, or \.{\AT!\#}@>;
14336       }
14337     }
14338     link(p)=mp_cur_tok(mp); p=link(p);
14339   }
14340   link(p)=tail_end; mp_flush_node_list(mp, subst_list);
14341   return link(hold_head);
14342 }
14343
14344 @ @<Substitute for |cur_sym|...@>=
14345
14346   q=subst_list;
14347   while ( q!=null ) {
14348     if ( info(q)==mp->cur_sym ) {
14349       mp->cur_sym=value(q); mp->cur_cmd=relax; break;
14350     }
14351     q=link(q);
14352   }
14353 }
14354
14355 @ @<Adjust the balance; |break| if it's zero@>=
14356 if ( mp->cur_mod>0 ) {
14357   incr(balance);
14358 } else { 
14359   decr(balance);
14360   if ( balance==0 )
14361     break;
14362 }
14363
14364 @ Four commands are intended to be used only within macro texts: \&{quote},
14365 \.{\#\AT!}, \.{\AT!}, and \.{\AT!\#}. They are variants of a single command
14366 code called |macro_special|.
14367
14368 @d quote 0 /* |macro_special| modifier for \&{quote} */
14369 @d macro_prefix 1 /* |macro_special| modifier for \.{\#\AT!} */
14370 @d macro_at 2 /* |macro_special| modifier for \.{\AT!} */
14371 @d macro_suffix 3 /* |macro_special| modifier for \.{\AT!\#} */
14372
14373 @<Put each...@>=
14374 mp_primitive(mp, "quote",macro_special,quote);
14375 @:quote_}{\&{quote} primitive@>
14376 mp_primitive(mp, "#@@",macro_special,macro_prefix);
14377 @:]]]\#\AT!_}{\.{\#\AT!} primitive@>
14378 mp_primitive(mp, "@@",macro_special,macro_at);
14379 @:]]]\AT!_}{\.{\AT!} primitive@>
14380 mp_primitive(mp, "@@#",macro_special,macro_suffix);
14381 @:]]]\AT!\#_}{\.{\AT!\#} primitive@>
14382
14383 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
14384 case macro_special: 
14385   switch (m) {
14386   case macro_prefix: mp_print(mp, "#@@"); break;
14387   case macro_at: mp_print_char(mp, '@@'); break;
14388   case macro_suffix: mp_print(mp, "@@#"); break;
14389   default: mp_print(mp, "quote"); break;
14390   }
14391   break;
14392
14393 @ @<Handle quoted...@>=
14394
14395   if ( mp->cur_mod==quote ) { get_t_next; } 
14396   else if ( mp->cur_mod<=suffix_count ) 
14397     mp->cur_sym=suffix_base-1+mp->cur_mod;
14398 }
14399
14400 @ Here is a routine that's used whenever a token will be redefined. If
14401 the user's token is unredefinable, the `|frozen_inaccessible|' token is
14402 substituted; the latter is redefinable but essentially impossible to use,
14403 hence \MP's tables won't get fouled up.
14404
14405 @c void mp_get_symbol (MP mp) { /* sets |cur_sym| to a safe symbol */
14406 RESTART: 
14407   get_t_next;
14408   if ( (mp->cur_sym==0)||(mp->cur_sym>frozen_inaccessible) ) {
14409     print_err("Missing symbolic token inserted");
14410 @.Missing symbolic token...@>
14411     help3("Sorry: You can\'t redefine a number, string, or expr.")
14412       ("I've inserted an inaccessible symbol so that your")
14413       ("definition will be completed without mixing me up too badly.");
14414     if ( mp->cur_sym>0 )
14415       mp->help_line[2]="Sorry: You can\'t redefine my error-recovery tokens.";
14416     else if ( mp->cur_cmd==string_token ) 
14417       delete_str_ref(mp->cur_mod);
14418     mp->cur_sym=frozen_inaccessible; mp_ins_error(mp); goto RESTART;
14419   }
14420 }
14421
14422 @ Before we actually redefine a symbolic token, we need to clear away its
14423 former value, if it was a variable. The following stronger version of
14424 |get_symbol| does that.
14425
14426 @c void mp_get_clear_symbol (MP mp) { 
14427   mp_get_symbol(mp); mp_clear_symbol(mp, mp->cur_sym,false);
14428 }
14429
14430 @ Here's another little subroutine; it checks that an equals sign
14431 or assignment sign comes along at the proper place in a macro definition.
14432
14433 @c void mp_check_equals (MP mp) { 
14434   if ( mp->cur_cmd!=equals ) if ( mp->cur_cmd!=assignment ) {
14435      mp_missing_err(mp, "=");
14436 @.Missing `='@>
14437     help5("The next thing in this `def' should have been `=',")
14438       ("because I've already looked at the definition heading.")
14439       ("But don't worry; I'll pretend that an equals sign")
14440       ("was present. Everything from here to `enddef'")
14441       ("will be the replacement text of this macro.");
14442     mp_back_error(mp);
14443   }
14444 }
14445
14446 @ A \&{primarydef}, \&{secondarydef}, or \&{tertiarydef} is rather easily
14447 handled now that we have |scan_toks|.  In this case there are
14448 two parameters, which will be \.{EXPR0} and \.{EXPR1} (i.e.,
14449 |expr_base| and |expr_base+1|).
14450
14451 @c void mp_make_op_def (MP mp) {
14452   command_code m; /* the type of definition */
14453   pointer p,q,r; /* for list manipulation */
14454   m=mp->cur_mod;
14455   mp_get_symbol(mp); q=mp_get_node(mp, token_node_size);
14456   info(q)=mp->cur_sym; value(q)=expr_base;
14457   mp_get_clear_symbol(mp); mp->warning_info=mp->cur_sym;
14458   mp_get_symbol(mp); p=mp_get_node(mp, token_node_size);
14459   info(p)=mp->cur_sym; value(p)=expr_base+1; link(p)=q;
14460   get_t_next; mp_check_equals(mp);
14461   mp->scanner_status=op_defining; q=mp_get_avail(mp); ref_count(q)=null;
14462   r=mp_get_avail(mp); link(q)=r; info(r)=general_macro;
14463   link(r)=mp_scan_toks(mp, macro_def,p,null,0);
14464   mp->scanner_status=normal; eq_type(mp->warning_info)=m;
14465   equiv(mp->warning_info)=q; mp_get_x_next(mp);
14466 }
14467
14468 @ Parameters to macros are introduced by the keywords \&{expr},
14469 \&{suffix}, \&{text}, \&{primary}, \&{secondary}, and \&{tertiary}.
14470
14471 @<Put each...@>=
14472 mp_primitive(mp, "expr",param_type,expr_base);
14473 @:expr_}{\&{expr} primitive@>
14474 mp_primitive(mp, "suffix",param_type,suffix_base);
14475 @:suffix_}{\&{suffix} primitive@>
14476 mp_primitive(mp, "text",param_type,text_base);
14477 @:text_}{\&{text} primitive@>
14478 mp_primitive(mp, "primary",param_type,primary_macro);
14479 @:primary_}{\&{primary} primitive@>
14480 mp_primitive(mp, "secondary",param_type,secondary_macro);
14481 @:secondary_}{\&{secondary} primitive@>
14482 mp_primitive(mp, "tertiary",param_type,tertiary_macro);
14483 @:tertiary_}{\&{tertiary} primitive@>
14484
14485 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
14486 case param_type:
14487   if ( m>=expr_base ) {
14488     if ( m==expr_base ) mp_print(mp, "expr");
14489     else if ( m==suffix_base ) mp_print(mp, "suffix");
14490     else mp_print(mp, "text");
14491   } else if ( m<secondary_macro ) {
14492     mp_print(mp, "primary");
14493   } else if ( m==secondary_macro ) {
14494     mp_print(mp, "secondary");
14495   } else {
14496     mp_print(mp, "tertiary");
14497   }
14498   break;
14499
14500 @ Let's turn next to the more complex processing associated with \&{def}
14501 and \&{vardef}. When the following procedure is called, |cur_mod|
14502 should be either |start_def| or |var_def|.
14503
14504 @c @<Declare the procedure called |check_delimiter|@>;
14505 @<Declare the function called |scan_declared_variable|@>;
14506 void mp_scan_def (MP mp) {
14507   int m; /* the type of definition */
14508   int n; /* the number of special suffix parameters */
14509   int k; /* the total number of parameters */
14510   int c; /* the kind of macro we're defining */
14511   pointer r; /* parameter-substitution list */
14512   pointer q; /* tail of the macro token list */
14513   pointer p; /* temporary storage */
14514   halfword base; /* |expr_base|, |suffix_base|, or |text_base| */
14515   pointer l_delim,r_delim; /* matching delimiters */
14516   m=mp->cur_mod; c=general_macro; link(hold_head)=null;
14517   q=mp_get_avail(mp); ref_count(q)=null; r=null;
14518   @<Scan the token or variable to be defined;
14519     set |n|, |scanner_status|, and |warning_info|@>;
14520   k=n;
14521   if ( mp->cur_cmd==left_delimiter ) {
14522     @<Absorb delimited parameters, putting them into lists |q| and |r|@>;
14523   }
14524   if ( mp->cur_cmd==param_type ) {
14525     @<Absorb undelimited parameters, putting them into list |r|@>;
14526   }
14527   mp_check_equals(mp);
14528   p=mp_get_avail(mp); info(p)=c; link(q)=p;
14529   @<Attach the replacement text to the tail of node |p|@>;
14530   mp->scanner_status=normal; mp_get_x_next(mp);
14531 }
14532
14533 @ We don't put `|frozen_end_group|' into the replacement text of
14534 a \&{vardef}, because the user may want to redefine `\.{endgroup}'.
14535
14536 @<Attach the replacement text to the tail of node |p|@>=
14537 if ( m==start_def ) {
14538   link(p)=mp_scan_toks(mp, macro_def,r,null,n);
14539 } else { 
14540   q=mp_get_avail(mp); info(q)=mp->bg_loc; link(p)=q;
14541   p=mp_get_avail(mp); info(p)=mp->eg_loc;
14542   link(q)=mp_scan_toks(mp, macro_def,r,p,n);
14543 }
14544 if ( mp->warning_info==bad_vardef ) 
14545   mp_flush_token_list(mp, value(bad_vardef))
14546
14547 @ @<Glob...@>=
14548 int bg_loc;
14549 int eg_loc; /* hash addresses of `\.{begingroup}' and `\.{endgroup}' */
14550
14551 @ @<Scan the token or variable to be defined;...@>=
14552 if ( m==start_def ) {
14553   mp_get_clear_symbol(mp); mp->warning_info=mp->cur_sym; get_t_next;
14554   mp->scanner_status=op_defining; n=0;
14555   eq_type(mp->warning_info)=defined_macro; equiv(mp->warning_info)=q;
14556 } else { 
14557   p=mp_scan_declared_variable(mp);
14558   mp_flush_variable(mp, equiv(info(p)),link(p),true);
14559   mp->warning_info=mp_find_variable(mp, p); mp_flush_list(mp, p);
14560   if ( mp->warning_info==null ) @<Change to `\.{a bad variable}'@>;
14561   mp->scanner_status=var_defining; n=2;
14562   if ( mp->cur_cmd==macro_special ) if ( mp->cur_mod==macro_suffix ) {/* \.{\AT!\#} */
14563     n=3; get_t_next;
14564   }
14565   type(mp->warning_info)=mp_unsuffixed_macro-2+n; value(mp->warning_info)=q;
14566 } /* |mp_suffixed_macro=mp_unsuffixed_macro+1| */
14567
14568 @ @<Change to `\.{a bad variable}'@>=
14569
14570   print_err("This variable already starts with a macro");
14571 @.This variable already...@>
14572   help2("After `vardef a' you can\'t say `vardef a.b'.")
14573     ("So I'll have to discard this definition.");
14574   mp_error(mp); mp->warning_info=bad_vardef;
14575 }
14576
14577 @ @<Initialize table entries...@>=
14578 name_type(bad_vardef)=mp_root; link(bad_vardef)=frozen_bad_vardef;
14579 equiv(frozen_bad_vardef)=bad_vardef; eq_type(frozen_bad_vardef)=tag_token;
14580
14581 @ @<Absorb delimited parameters, putting them into lists |q| and |r|@>=
14582 do {  
14583   l_delim=mp->cur_sym; r_delim=mp->cur_mod; get_t_next;
14584   if ( (mp->cur_cmd==param_type)&&(mp->cur_mod>=expr_base) ) {
14585    base=mp->cur_mod;
14586   } else { 
14587     print_err("Missing parameter type; `expr' will be assumed");
14588 @.Missing parameter type@>
14589     help1("You should've had `expr' or `suffix' or `text' here.");
14590     mp_back_error(mp); base=expr_base;
14591   }
14592   @<Absorb parameter tokens for type |base|@>;
14593   mp_check_delimiter(mp, l_delim,r_delim);
14594   get_t_next;
14595 } while (mp->cur_cmd==left_delimiter)
14596
14597 @ @<Absorb parameter tokens for type |base|@>=
14598 do { 
14599   link(q)=mp_get_avail(mp); q=link(q); info(q)=base+k;
14600   mp_get_symbol(mp); p=mp_get_node(mp, token_node_size); 
14601   value(p)=base+k; info(p)=mp->cur_sym;
14602   if ( k==mp->param_size ) mp_overflow(mp, "parameter stack size",mp->param_size);
14603 @:MetaPost capacity exceeded parameter stack size}{\quad parameter stack size@>
14604   incr(k); link(p)=r; r=p; get_t_next;
14605 } while (mp->cur_cmd==comma)
14606
14607 @ @<Absorb undelimited parameters, putting them into list |r|@>=
14608
14609   p=mp_get_node(mp, token_node_size);
14610   if ( mp->cur_mod<expr_base ) {
14611     c=mp->cur_mod; value(p)=expr_base+k;
14612   } else { 
14613     value(p)=mp->cur_mod+k;
14614     if ( mp->cur_mod==expr_base ) c=expr_macro;
14615     else if ( mp->cur_mod==suffix_base ) c=suffix_macro;
14616     else c=text_macro;
14617   }
14618   if ( k==mp->param_size ) mp_overflow(mp, "parameter stack size",mp->param_size);
14619   incr(k); mp_get_symbol(mp); info(p)=mp->cur_sym; link(p)=r; r=p; get_t_next;
14620   if ( c==expr_macro ) if ( mp->cur_cmd==of_token ) {
14621     c=of_macro; p=mp_get_node(mp, token_node_size);
14622     if ( k==mp->param_size ) mp_overflow(mp, "parameter stack size",mp->param_size);
14623     value(p)=expr_base+k; mp_get_symbol(mp); info(p)=mp->cur_sym;
14624     link(p)=r; r=p; get_t_next;
14625   }
14626 }
14627
14628 @* \[32] Expanding the next token.
14629 Only a few command codes |<min_command| can possibly be returned by
14630 |get_t_next|; in increasing order, they are
14631 |if_test|, |fi_or_else|, |input|, |iteration|, |repeat_loop|,
14632 |exit_test|, |relax|, |scan_tokens|, |expand_after|, and |defined_macro|.
14633
14634 \MP\ usually gets the next token of input by saying |get_x_next|. This is
14635 like |get_t_next| except that it keeps getting more tokens until
14636 finding |cur_cmd>=min_command|. In other words, |get_x_next| expands
14637 macros and removes conditionals or iterations or input instructions that
14638 might be present.
14639
14640 It follows that |get_x_next| might invoke itself recursively. In fact,
14641 there is massive recursion, since macro expansion can involve the
14642 scanning of arbitrarily complex expressions, which in turn involve
14643 macro expansion and conditionals, etc.
14644 @^recursion@>
14645
14646 Therefore it's necessary to declare a whole bunch of |forward|
14647 procedures at this point, and to insert some other procedures
14648 that will be invoked by |get_x_next|.
14649
14650 @<Declarations@>= 
14651 void mp_scan_primary (MP mp);
14652 void mp_scan_secondary (MP mp);
14653 void mp_scan_tertiary (MP mp);
14654 void mp_scan_expression (MP mp);
14655 void mp_scan_suffix (MP mp);
14656 @<Declare the procedure called |macro_call|@>;
14657 void mp_get_boolean (MP mp);
14658 void mp_pass_text (MP mp);
14659 void mp_conditional (MP mp);
14660 void mp_start_input (MP mp);
14661 void mp_begin_iteration (MP mp);
14662 void mp_resume_iteration (MP mp);
14663 void mp_stop_iteration (MP mp);
14664
14665 @ An auxiliary subroutine called |expand| is used by |get_x_next|
14666 when it has to do exotic expansion commands.
14667
14668 @c void mp_expand (MP mp) {
14669   pointer p; /* for list manipulation */
14670   size_t k; /* something that we hope is |<=buf_size| */
14671   pool_pointer j; /* index into |str_pool| */
14672   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>unity ) 
14673     if ( mp->cur_cmd!=defined_macro )
14674       show_cur_cmd_mod;
14675   switch (mp->cur_cmd)  {
14676   case if_test:
14677     mp_conditional(mp); /* this procedure is discussed in Part 36 below */
14678     break;
14679   case fi_or_else:
14680     @<Terminate the current conditional and skip to \&{fi}@>;
14681     break;
14682   case input:
14683     @<Initiate or terminate input from a file@>;
14684     break;
14685   case iteration:
14686     if ( mp->cur_mod==end_for ) {
14687       @<Scold the user for having an extra \&{endfor}@>;
14688     } else {
14689       mp_begin_iteration(mp); /* this procedure is discussed in Part 37 below */
14690     }
14691     break;
14692   case repeat_loop: 
14693     @<Repeat a loop@>;
14694     break;
14695   case exit_test: 
14696     @<Exit a loop if the proper time has come@>;
14697     break;
14698   case relax: 
14699     break;
14700   case expand_after: 
14701     @<Expand the token after the next token@>;
14702     break;
14703   case scan_tokens: 
14704     @<Put a string into the input buffer@>;
14705     break;
14706   case defined_macro:
14707    mp_macro_call(mp, mp->cur_mod,null,mp->cur_sym);
14708    break;
14709   }; /* there are no other cases */
14710 };
14711
14712 @ @<Scold the user...@>=
14713
14714   print_err("Extra `endfor'");
14715 @.Extra `endfor'@>
14716   help2("I'm not currently working on a for loop,")
14717     ("so I had better not try to end anything.");
14718   mp_error(mp);
14719 }
14720
14721 @ The processing of \&{input} involves the |start_input| subroutine,
14722 which will be declared later; the processing of \&{endinput} is trivial.
14723
14724 @<Put each...@>=
14725 mp_primitive(mp, "input",input,0);
14726 @:input_}{\&{input} primitive@>
14727 mp_primitive(mp, "endinput",input,1);
14728 @:end_input_}{\&{endinput} primitive@>
14729
14730 @ @<Cases of |print_cmd_mod|...@>=
14731 case input: 
14732   if ( m==0 ) mp_print(mp, "input");
14733   else mp_print(mp, "endinput");
14734   break;
14735
14736 @ @<Initiate or terminate input...@>=
14737 if ( mp->cur_mod>0 ) mp->force_eof=true;
14738 else mp_start_input(mp)
14739
14740 @ We'll discuss the complicated parts of loop operations later. For now
14741 it suffices to know that there's a global variable called |loop_ptr|
14742 that will be |null| if no loop is in progress.
14743
14744 @<Repeat a loop@>=
14745 { while ( token_state &&(loc==null) ) 
14746     mp_end_token_list(mp); /* conserve stack space */
14747   if ( mp->loop_ptr==null ) {
14748     print_err("Lost loop");
14749 @.Lost loop@>
14750     help2("I'm confused; after exiting from a loop, I still seem")
14751       ("to want to repeat it. I'll try to forget the problem.");
14752     mp_error(mp);
14753   } else {
14754     mp_resume_iteration(mp); /* this procedure is in Part 37 below */
14755   }
14756 }
14757
14758 @ @<Exit a loop if the proper time has come@>=
14759 { mp_get_boolean(mp);
14760   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>unity ) 
14761     mp_show_cmd_mod(mp, nullary,mp->cur_exp);
14762   if ( mp->cur_exp==true_code ) {
14763     if ( mp->loop_ptr==null ) {
14764       print_err("No loop is in progress");
14765 @.No loop is in progress@>
14766       help1("Why say `exitif' when there's nothing to exit from?");
14767       if ( mp->cur_cmd==semicolon ) mp_error(mp); else mp_back_error(mp);
14768     } else {
14769      @<Exit prematurely from an iteration@>;
14770     }
14771   } else if ( mp->cur_cmd!=semicolon ) {
14772     mp_missing_err(mp, ";");
14773 @.Missing `;'@>
14774     help2("After `exitif <boolean exp>' I expect to see a semicolon.")
14775     ("I shall pretend that one was there."); mp_back_error(mp);
14776   }
14777 }
14778
14779 @ Here we use the fact that |forever_text| is the only |token_type| that
14780 is less than |loop_text|.
14781
14782 @<Exit prematurely...@>=
14783 { p=null;
14784   do {  
14785     if ( file_state ) {
14786       mp_end_file_reading(mp);
14787     } else { 
14788       if ( token_type<=loop_text ) p=start;
14789       mp_end_token_list(mp);
14790     }
14791   } while (p==null);
14792   if ( p!=info(mp->loop_ptr) ) mp_fatal_error(mp, "*** (loop confusion)");
14793 @.loop confusion@>
14794   mp_stop_iteration(mp); /* this procedure is in Part 34 below */
14795 }
14796
14797 @ @<Expand the token after the next token@>=
14798 { get_t_next;
14799   p=mp_cur_tok(mp); get_t_next;
14800   if ( mp->cur_cmd<min_command ) mp_expand(mp); 
14801   else mp_back_input(mp);
14802   back_list(p);
14803 }
14804
14805 @ @<Put a string into the input buffer@>=
14806 { mp_get_x_next(mp); mp_scan_primary(mp);
14807   if ( mp->cur_type!=mp_string_type ) {
14808     mp_disp_err(mp, null,"Not a string");
14809 @.Not a string@>
14810     help2("I'm going to flush this expression, since")
14811        ("scantokens should be followed by a known string.");
14812     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
14813   } else { 
14814     mp_back_input(mp);
14815     if ( length(mp->cur_exp)>0 )
14816        @<Pretend we're reading a new one-line file@>;
14817   }
14818 }
14819
14820 @ @<Pretend we're reading a new one-line file@>=
14821 { mp_begin_file_reading(mp); name=is_scantok;
14822   k=mp->first+length(mp->cur_exp);
14823   if ( k>=mp->max_buf_stack ) {
14824     while ( k>=mp->buf_size ) {
14825       mp_reallocate_buffer(mp,(mp->buf_size+(mp->buf_size>>2)));
14826     }
14827     mp->max_buf_stack=k+1;
14828   }
14829   j=mp->str_start[mp->cur_exp]; limit=k;
14830   while ( mp->first<(size_t)limit ) {
14831     mp->buffer[mp->first]=mp->str_pool[j]; incr(j); incr(mp->first);
14832   }
14833   mp->buffer[limit]='%'; mp->first=limit+1; loc=start; 
14834   mp_flush_cur_exp(mp, 0);
14835 }
14836
14837 @ Here finally is |get_x_next|.
14838
14839 The expression scanning routines to be considered later
14840 communicate via the global quantities |cur_type| and |cur_exp|;
14841 we must be very careful to save and restore these quantities while
14842 macros are being expanded.
14843 @^inner loop@>
14844
14845 @<Declarations@>=
14846 void mp_get_x_next (MP mp);
14847
14848 @ @c void mp_get_x_next (MP mp) {
14849   pointer save_exp; /* a capsule to save |cur_type| and |cur_exp| */
14850   get_t_next;
14851   if ( mp->cur_cmd<min_command ) {
14852     save_exp=mp_stash_cur_exp(mp);
14853     do {  
14854       if ( mp->cur_cmd==defined_macro ) 
14855         mp_macro_call(mp, mp->cur_mod,null,mp->cur_sym);
14856       else 
14857         mp_expand(mp);
14858       get_t_next;
14859      } while (mp->cur_cmd<min_command);
14860      mp_unstash_cur_exp(mp, save_exp); /* that restores |cur_type| and |cur_exp| */
14861   }
14862 }
14863
14864 @ Now let's consider the |macro_call| procedure, which is used to start up
14865 all user-defined macros. Since the arguments to a macro might be expressions,
14866 |macro_call| is recursive.
14867 @^recursion@>
14868
14869 The first parameter to |macro_call| points to the reference count of the
14870 token list that defines the macro. The second parameter contains any
14871 arguments that have already been parsed (see below).  The third parameter
14872 points to the symbolic token that names the macro. If the third parameter
14873 is |null|, the macro was defined by \&{vardef}, so its name can be
14874 reconstructed from the prefix and ``at'' arguments found within the
14875 second parameter.
14876
14877 What is this second parameter? It's simply a linked list of one-word items,
14878 whose |info| fields point to the arguments. In other words, if |arg_list=null|,
14879 no arguments have been scanned yet; otherwise |info(arg_list)| points to
14880 the first scanned argument, and |link(arg_list)| points to the list of
14881 further arguments (if any).
14882
14883 Arguments of type \&{expr} are so-called capsules, which we will
14884 discuss later when we concentrate on expressions; they can be
14885 recognized easily because their |link| field is |void|. Arguments of type
14886 \&{suffix} and \&{text} are token lists without reference counts.
14887
14888 @ After argument scanning is complete, the arguments are moved to the
14889 |param_stack|. (They can't be put on that stack any sooner, because
14890 the stack is growing and shrinking in unpredictable ways as more arguments
14891 are being acquired.)  Then the macro body is fed to the scanner; i.e.,
14892 the replacement text of the macro is placed at the top of the \MP's
14893 input stack, so that |get_t_next| will proceed to read it next.
14894
14895 @<Declare the procedure called |macro_call|@>=
14896 @<Declare the procedure called |print_macro_name|@>;
14897 @<Declare the procedure called |print_arg|@>;
14898 @<Declare the procedure called |scan_text_arg|@>;
14899 void mp_macro_call (MP mp,pointer def_ref, pointer arg_list, 
14900                     pointer macro_name) ;
14901
14902 @ @c
14903 void mp_macro_call (MP mp,pointer def_ref, pointer arg_list, 
14904                     pointer macro_name) {
14905   /* invokes a user-defined control sequence */
14906   pointer r; /* current node in the macro's token list */
14907   pointer p,q; /* for list manipulation */
14908   integer n; /* the number of arguments */
14909   pointer tail = 0; /* tail of the argument list */
14910   pointer l_delim=0,r_delim=0; /* a delimiter pair */
14911   r=link(def_ref); add_mac_ref(def_ref);
14912   if ( arg_list==null ) {
14913     n=0;
14914   } else {
14915    @<Determine the number |n| of arguments already supplied,
14916     and set |tail| to the tail of |arg_list|@>;
14917   }
14918   if ( mp->internal[mp_tracing_macros]>0 ) {
14919     @<Show the text of the macro being expanded, and the existing arguments@>;
14920   }
14921   @<Scan the remaining arguments, if any; set |r| to the first token
14922     of the replacement text@>;
14923   @<Feed the arguments and replacement text to the scanner@>;
14924 }
14925
14926 @ @<Show the text of the macro...@>=
14927 mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_ln(mp); 
14928 mp_print_macro_name(mp, arg_list,macro_name);
14929 if ( n==3 ) mp_print(mp, "@@#"); /* indicate a suffixed macro */
14930 mp_show_macro(mp, def_ref,null,100000);
14931 if ( arg_list!=null ) {
14932   n=0; p=arg_list;
14933   do {  
14934     q=info(p);
14935     mp_print_arg(mp, q,n,0);
14936     incr(n); p=link(p);
14937   } while (p!=null);
14938 }
14939 mp_end_diagnostic(mp, false)
14940
14941
14942 @ @<Declare the procedure called |print_macro_name|@>=
14943 void mp_print_macro_name (MP mp,pointer a, pointer n);
14944
14945 @ @c
14946 void mp_print_macro_name (MP mp,pointer a, pointer n) {
14947   pointer p,q; /* they traverse the first part of |a| */
14948   if ( n!=null ) {
14949     mp_print_text(n);
14950   } else  { 
14951     p=info(a);
14952     if ( p==null ) {
14953       mp_print_text(info(info(link(a))));
14954     } else { 
14955       q=p;
14956       while ( link(q)!=null ) q=link(q);
14957       link(q)=info(link(a));
14958       mp_show_token_list(mp, p,null,1000,0);
14959       link(q)=null;
14960     }
14961   }
14962 }
14963
14964 @ @<Declare the procedure called |print_arg|@>=
14965 void mp_print_arg (MP mp,pointer q, integer n, pointer b) ;
14966
14967 @ @c
14968 void mp_print_arg (MP mp,pointer q, integer n, pointer b) {
14969   if ( link(q)==mp_void ) mp_print_nl(mp, "(EXPR");
14970   else if ( (b<text_base)&&(b!=text_macro) ) mp_print_nl(mp, "(SUFFIX");
14971   else mp_print_nl(mp, "(TEXT");
14972   mp_print_int(mp, n); mp_print(mp, ")<-");
14973   if ( link(q)==mp_void ) mp_print_exp(mp, q,1);
14974   else mp_show_token_list(mp, q,null,1000,0);
14975 }
14976
14977 @ @<Determine the number |n| of arguments already supplied...@>=
14978 {  
14979   n=1; tail=arg_list;
14980   while ( link(tail)!=null ) { 
14981     incr(n); tail=link(tail);
14982   }
14983 }
14984
14985 @ @<Scan the remaining arguments, if any; set |r|...@>=
14986 mp->cur_cmd=comma+1; /* anything |<>comma| will do */
14987 while ( info(r)>=expr_base ) { 
14988   @<Scan the delimited argument represented by |info(r)|@>;
14989   r=link(r);
14990 };
14991 if ( mp->cur_cmd==comma ) {
14992   print_err("Too many arguments to ");
14993 @.Too many arguments...@>
14994   mp_print_macro_name(mp, arg_list,macro_name); mp_print_char(mp, ';');
14995   mp_print_nl(mp, "  Missing `"); mp_print_text(r_delim);
14996 @.Missing `)'...@>
14997   mp_print(mp, "' has been inserted");
14998   help3("I'm going to assume that the comma I just read was a")
14999    ("right delimiter, and then I'll begin expanding the macro.")
15000    ("You might want to delete some tokens before continuing.");
15001   mp_error(mp);
15002 }
15003 if ( info(r)!=general_macro ) {
15004   @<Scan undelimited argument(s)@>;
15005 }
15006 r=link(r)
15007
15008 @ At this point, the reader will find it advisable to review the explanation
15009 of token list format that was presented earlier, paying special attention to
15010 the conventions that apply only at the beginning of a macro's token list.
15011
15012 On the other hand, the reader will have to take the expression-parsing
15013 aspects of the following program on faith; we will explain |cur_type|
15014 and |cur_exp| later. (Several things in this program depend on each other,
15015 and it's necessary to jump into the circle somewhere.)
15016
15017 @<Scan the delimited argument represented by |info(r)|@>=
15018 if ( mp->cur_cmd!=comma ) {
15019   mp_get_x_next(mp);
15020   if ( mp->cur_cmd!=left_delimiter ) {
15021     print_err("Missing argument to ");
15022 @.Missing argument...@>
15023     mp_print_macro_name(mp, arg_list,macro_name);
15024     help3("That macro has more parameters than you thought.")
15025      ("I'll continue by pretending that each missing argument")
15026      ("is either zero or null.");
15027     if ( info(r)>=suffix_base ) {
15028       mp->cur_exp=null; mp->cur_type=mp_token_list;
15029     } else { 
15030       mp->cur_exp=0; mp->cur_type=mp_known;
15031     }
15032     mp_back_error(mp); mp->cur_cmd=right_delimiter; 
15033     goto FOUND;
15034   }
15035   l_delim=mp->cur_sym; r_delim=mp->cur_mod;
15036 }
15037 @<Scan the argument represented by |info(r)|@>;
15038 if ( mp->cur_cmd!=comma ) 
15039   @<Check that the proper right delimiter was present@>;
15040 FOUND:  
15041 @<Append the current expression to |arg_list|@>
15042
15043 @ @<Check that the proper right delim...@>=
15044 if ( (mp->cur_cmd!=right_delimiter)||(mp->cur_mod!=l_delim) ) {
15045   if ( info(link(r))>=expr_base ) {
15046     mp_missing_err(mp, ",");
15047 @.Missing `,'@>
15048     help3("I've finished reading a macro argument and am about to")
15049       ("read another; the arguments weren't delimited correctly.")
15050        ("You might want to delete some tokens before continuing.");
15051     mp_back_error(mp); mp->cur_cmd=comma;
15052   } else { 
15053     mp_missing_err(mp, str(text(r_delim)));
15054 @.Missing `)'@>
15055     help2("I've gotten to the end of the macro parameter list.")
15056        ("You might want to delete some tokens before continuing.");
15057     mp_back_error(mp);
15058   }
15059 }
15060
15061 @ A \&{suffix} or \&{text} parameter will be have been scanned as
15062 a token list pointed to by |cur_exp|, in which case we will have
15063 |cur_type=token_list|.
15064
15065 @<Append the current expression to |arg_list|@>=
15066
15067   p=mp_get_avail(mp);
15068   if ( mp->cur_type==mp_token_list ) info(p)=mp->cur_exp;
15069   else info(p)=mp_stash_cur_exp(mp);
15070   if ( mp->internal[mp_tracing_macros]>0 ) {
15071     mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_arg(mp, info(p),n,info(r)); 
15072     mp_end_diagnostic(mp, false);
15073   }
15074   if ( arg_list==null ) arg_list=p;
15075   else link(tail)=p;
15076   tail=p; incr(n);
15077 }
15078
15079 @ @<Scan the argument represented by |info(r)|@>=
15080 if ( info(r)>=text_base ) {
15081   mp_scan_text_arg(mp, l_delim,r_delim);
15082 } else { 
15083   mp_get_x_next(mp);
15084   if ( info(r)>=suffix_base ) mp_scan_suffix(mp);
15085   else mp_scan_expression(mp);
15086 }
15087
15088 @ The parameters to |scan_text_arg| are either a pair of delimiters
15089 or zero; the latter case is for undelimited text arguments, which
15090 end with the first semicolon or \&{endgroup} or \&{end} that is not
15091 contained in a group.
15092
15093 @<Declare the procedure called |scan_text_arg|@>=
15094 void mp_scan_text_arg (MP mp,pointer l_delim, pointer r_delim) ;
15095
15096 @ @c
15097 void mp_scan_text_arg (MP mp,pointer l_delim, pointer r_delim) {
15098   integer balance; /* excess of |l_delim| over |r_delim| */
15099   pointer p; /* list tail */
15100   mp->warning_info=l_delim; mp->scanner_status=absorbing;
15101   p=hold_head; balance=1; link(hold_head)=null;
15102   while (1)  { 
15103     get_t_next;
15104     if ( l_delim==0 ) {
15105       @<Adjust the balance for an undelimited argument; |break| if done@>;
15106     } else {
15107           @<Adjust the balance for a delimited argument; |break| if done@>;
15108     }
15109     link(p)=mp_cur_tok(mp); p=link(p);
15110   }
15111   mp->cur_exp=link(hold_head); mp->cur_type=mp_token_list;
15112   mp->scanner_status=normal;
15113 };
15114
15115 @ @<Adjust the balance for a delimited argument...@>=
15116 if ( mp->cur_cmd==right_delimiter ) { 
15117   if ( mp->cur_mod==l_delim ) { 
15118     decr(balance);
15119     if ( balance==0 ) break;
15120   }
15121 } else if ( mp->cur_cmd==left_delimiter ) {
15122   if ( mp->cur_mod==r_delim ) incr(balance);
15123 }
15124
15125 @ @<Adjust the balance for an undelimited...@>=
15126 if ( end_of_statement ) { /* |cur_cmd=semicolon|, |end_group|, or |stop| */
15127   if ( balance==1 ) { break; }
15128   else  { if ( mp->cur_cmd==end_group ) decr(balance); }
15129 } else if ( mp->cur_cmd==begin_group ) { 
15130   incr(balance); 
15131 }
15132
15133 @ @<Scan undelimited argument(s)@>=
15134
15135   if ( info(r)<text_macro ) {
15136     mp_get_x_next(mp);
15137     if ( info(r)!=suffix_macro ) {
15138       if ( (mp->cur_cmd==equals)||(mp->cur_cmd==assignment) ) mp_get_x_next(mp);
15139     }
15140   }
15141   switch (info(r)) {
15142   case primary_macro:mp_scan_primary(mp); break;
15143   case secondary_macro:mp_scan_secondary(mp); break;
15144   case tertiary_macro:mp_scan_tertiary(mp); break;
15145   case expr_macro:mp_scan_expression(mp); break;
15146   case of_macro:
15147     @<Scan an expression followed by `\&{of} $\langle$primary$\rangle$'@>;
15148     break;
15149   case suffix_macro:
15150     @<Scan a suffix with optional delimiters@>;
15151     break;
15152   case text_macro:mp_scan_text_arg(mp, 0,0); break;
15153   } /* there are no other cases */
15154   mp_back_input(mp); 
15155   @<Append the current expression to |arg_list|@>;
15156 }
15157
15158 @ @<Scan an expression followed by `\&{of} $\langle$primary$\rangle$'@>=
15159
15160   mp_scan_expression(mp); p=mp_get_avail(mp); info(p)=mp_stash_cur_exp(mp);
15161   if ( mp->internal[mp_tracing_macros]>0 ) { 
15162     mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_arg(mp, info(p),n,0); 
15163     mp_end_diagnostic(mp, false);
15164   }
15165   if ( arg_list==null ) arg_list=p; else link(tail)=p;
15166   tail=p;incr(n);
15167   if ( mp->cur_cmd!=of_token ) {
15168     mp_missing_err(mp, "of"); mp_print(mp, " for ");
15169 @.Missing `of'@>
15170     mp_print_macro_name(mp, arg_list,macro_name);
15171     help1("I've got the first argument; will look now for the other.");
15172     mp_back_error(mp);
15173   }
15174   mp_get_x_next(mp); mp_scan_primary(mp);
15175 }
15176
15177 @ @<Scan a suffix with optional delimiters@>=
15178
15179   if ( mp->cur_cmd!=left_delimiter ) {
15180     l_delim=null;
15181   } else { 
15182     l_delim=mp->cur_sym; r_delim=mp->cur_mod; mp_get_x_next(mp);
15183   };
15184   mp_scan_suffix(mp);
15185   if ( l_delim!=null ) {
15186     if ((mp->cur_cmd!=right_delimiter)||(mp->cur_mod!=l_delim) ) {
15187       mp_missing_err(mp, str(text(r_delim)));
15188 @.Missing `)'@>
15189       help2("I've gotten to the end of the macro parameter list.")
15190          ("You might want to delete some tokens before continuing.");
15191       mp_back_error(mp);
15192     }
15193     mp_get_x_next(mp);
15194   }
15195 }
15196
15197 @ Before we put a new token list on the input stack, it is wise to clean off
15198 all token lists that have recently been depleted. Then a user macro that ends
15199 with a call to itself will not require unbounded stack space.
15200
15201 @<Feed the arguments and replacement text to the scanner@>=
15202 while ( token_state &&(loc==null) ) mp_end_token_list(mp); /* conserve stack space */
15203 if ( mp->param_ptr+n>mp->max_param_stack ) {
15204   mp->max_param_stack=mp->param_ptr+n;
15205   if ( mp->max_param_stack>mp->param_size )
15206     mp_overflow(mp, "parameter stack size",mp->param_size);
15207 @:MetaPost capacity exceeded parameter stack size}{\quad parameter stack size@>
15208 }
15209 mp_begin_token_list(mp, def_ref,macro); name=macro_name; loc=r;
15210 if ( n>0 ) {
15211   p=arg_list;
15212   do {  
15213    mp->param_stack[mp->param_ptr]=info(p); incr(mp->param_ptr); p=link(p);
15214   } while (p!=null);
15215   mp_flush_list(mp, arg_list);
15216 }
15217
15218 @ It's sometimes necessary to put a single argument onto |param_stack|.
15219 The |stack_argument| subroutine does this.
15220
15221 @c void mp_stack_argument (MP mp,pointer p) { 
15222   if ( mp->param_ptr==mp->max_param_stack ) {
15223     incr(mp->max_param_stack);
15224     if ( mp->max_param_stack>mp->param_size )
15225       mp_overflow(mp, "parameter stack size",mp->param_size);
15226 @:MetaPost capacity exceeded parameter stack size}{\quad parameter stack size@>
15227   }
15228   mp->param_stack[mp->param_ptr]=p; incr(mp->param_ptr);
15229 }
15230
15231 @* \[33] Conditional processing.
15232 Let's consider now the way \&{if} commands are handled.
15233
15234 Conditions can be inside conditions, and this nesting has a stack
15235 that is independent of other stacks.
15236 Four global variables represent the top of the condition stack:
15237 |cond_ptr| points to pushed-down entries, if~any; |cur_if| tells whether
15238 we are processing \&{if} or \&{elseif}; |if_limit| specifies
15239 the largest code of a |fi_or_else| command that is syntactically legal;
15240 and |if_line| is the line number at which the current conditional began.
15241
15242 If no conditions are currently in progress, the condition stack has the
15243 special state |cond_ptr=null|, |if_limit=normal|, |cur_if=0|, |if_line=0|.
15244 Otherwise |cond_ptr| points to a two-word node; the |type|, |name_type|, and
15245 |link| fields of the first word contain |if_limit|, |cur_if|, and
15246 |cond_ptr| at the next level, and the second word contains the
15247 corresponding |if_line|.
15248
15249 @d if_node_size 2 /* number of words in stack entry for conditionals */
15250 @d if_line_field(A) mp->mem[(A)+1].cint
15251 @d if_code 1 /* code for \&{if} being evaluated */
15252 @d fi_code 2 /* code for \&{fi} */
15253 @d else_code 3 /* code for \&{else} */
15254 @d else_if_code 4 /* code for \&{elseif} */
15255
15256 @<Glob...@>=
15257 pointer cond_ptr; /* top of the condition stack */
15258 integer if_limit; /* upper bound on |fi_or_else| codes */
15259 small_number cur_if; /* type of conditional being worked on */
15260 integer if_line; /* line where that conditional began */
15261
15262 @ @<Set init...@>=
15263 mp->cond_ptr=null; mp->if_limit=normal; mp->cur_if=0; mp->if_line=0;
15264
15265 @ @<Put each...@>=
15266 mp_primitive(mp, "if",if_test,if_code);
15267 @:if_}{\&{if} primitive@>
15268 mp_primitive(mp, "fi",fi_or_else,fi_code); mp->eqtb[frozen_fi]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
15269 @:fi_}{\&{fi} primitive@>
15270 mp_primitive(mp, "else",fi_or_else,else_code);
15271 @:else_}{\&{else} primitive@>
15272 mp_primitive(mp, "elseif",fi_or_else,else_if_code);
15273 @:else_if_}{\&{elseif} primitive@>
15274
15275 @ @<Cases of |print_cmd_mod|...@>=
15276 case if_test:
15277 case fi_or_else: 
15278   switch (m) {
15279   case if_code:mp_print(mp, "if"); break;
15280   case fi_code:mp_print(mp, "fi");  break;
15281   case else_code:mp_print(mp, "else"); break;
15282   default: mp_print(mp, "elseif"); break;
15283   }
15284   break;
15285
15286 @ Here is a procedure that ignores text until coming to an \&{elseif},
15287 \&{else}, or \&{fi} at level zero of $\&{if}\ldots\&{fi}$
15288 nesting. After it has acted, |cur_mod| will indicate the token that
15289 was found.
15290
15291 \MP's smallest two command codes are |if_test| and |fi_or_else|; this
15292 makes the skipping process a bit simpler.
15293
15294 @c 
15295 void mp_pass_text (MP mp) {
15296   integer l = 0;
15297   mp->scanner_status=skipping;
15298   mp->warning_info=mp_true_line(mp);
15299   while (1)  { 
15300     get_t_next;
15301     if ( mp->cur_cmd<=fi_or_else ) {
15302       if ( mp->cur_cmd<fi_or_else ) {
15303         incr(l);
15304       } else { 
15305         if ( l==0 ) break;
15306         if ( mp->cur_mod==fi_code ) decr(l);
15307       }
15308     } else {
15309       @<Decrease the string reference count,
15310        if the current token is a string@>;
15311     }
15312   }
15313   mp->scanner_status=normal;
15314 }
15315
15316 @ @<Decrease the string reference count...@>=
15317 if ( mp->cur_cmd==string_token ) { delete_str_ref(mp->cur_mod); }
15318
15319 @ When we begin to process a new \&{if}, we set |if_limit:=if_code|; then
15320 if \&{elseif} or \&{else} or \&{fi} occurs before the current \&{if}
15321 condition has been evaluated, a colon will be inserted.
15322 A construction like `\.{if fi}' would otherwise get \MP\ confused.
15323
15324 @<Push the condition stack@>=
15325 { p=mp_get_node(mp, if_node_size); link(p)=mp->cond_ptr; type(p)=mp->if_limit;
15326   name_type(p)=mp->cur_if; if_line_field(p)=mp->if_line;
15327   mp->cond_ptr=p; mp->if_limit=if_code; mp->if_line=mp_true_line(mp); 
15328   mp->cur_if=if_code;
15329 }
15330
15331 @ @<Pop the condition stack@>=
15332 { p=mp->cond_ptr; mp->if_line=if_line_field(p);
15333   mp->cur_if=name_type(p); mp->if_limit=type(p); mp->cond_ptr=link(p);
15334   mp_free_node(mp, p,if_node_size);
15335 }
15336
15337 @ Here's a procedure that changes the |if_limit| code corresponding to
15338 a given value of |cond_ptr|.
15339
15340 @c void mp_change_if_limit (MP mp,small_number l, pointer p) {
15341   pointer q;
15342   if ( p==mp->cond_ptr ) {
15343     mp->if_limit=l; /* that's the easy case */
15344   } else  { 
15345     q=mp->cond_ptr;
15346     while (1) { 
15347       if ( q==null ) mp_confusion(mp, "if");
15348 @:this can't happen if}{\quad if@>
15349       if ( link(q)==p ) { 
15350         type(q)=l; return;
15351       }
15352       q=link(q);
15353     }
15354   }
15355 }
15356
15357 @ The user is supposed to put colons into the proper parts of conditional
15358 statements. Therefore, \MP\ has to check for their presence.
15359
15360 @c 
15361 void mp_check_colon (MP mp) { 
15362   if ( mp->cur_cmd!=colon ) { 
15363     mp_missing_err(mp, ":");
15364 @.Missing `:'@>
15365     help2("There should've been a colon after the condition.")
15366          ("I shall pretend that one was there.");;
15367     mp_back_error(mp);
15368   }
15369 }
15370
15371 @ A condition is started when the |get_x_next| procedure encounters
15372 an |if_test| command; in that case |get_x_next| calls |conditional|,
15373 which is a recursive procedure.
15374 @^recursion@>
15375
15376 @c void mp_conditional (MP mp) {
15377   pointer save_cond_ptr; /* |cond_ptr| corresponding to this conditional */
15378   int new_if_limit; /* future value of |if_limit| */
15379   pointer p; /* temporary register */
15380   @<Push the condition stack@>; 
15381   save_cond_ptr=mp->cond_ptr;
15382 RESWITCH: 
15383   mp_get_boolean(mp); new_if_limit=else_if_code;
15384   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>unity ) {
15385     @<Display the boolean value of |cur_exp|@>;
15386   }
15387 FOUND: 
15388   mp_check_colon(mp);
15389   if ( mp->cur_exp==true_code ) {
15390     mp_change_if_limit(mp, new_if_limit,save_cond_ptr);
15391     return; /* wait for \&{elseif}, \&{else}, or \&{fi} */
15392   };
15393   @<Skip to \&{elseif} or \&{else} or \&{fi}, then |goto done|@>;
15394 DONE: 
15395   mp->cur_if=mp->cur_mod; mp->if_line=mp_true_line(mp);
15396   if ( mp->cur_mod==fi_code ) {
15397     @<Pop the condition stack@>
15398   } else if ( mp->cur_mod==else_if_code ) {
15399     goto RESWITCH;
15400   } else  { 
15401     mp->cur_exp=true_code; new_if_limit=fi_code; mp_get_x_next(mp); 
15402     goto FOUND;
15403   }
15404 }
15405
15406 @ In a construction like `\&{if} \&{if} \&{true}: $0=1$: \\{foo}
15407 \&{else}: \\{bar} \&{fi}', the first \&{else}
15408 that we come to after learning that the \&{if} is false is not the
15409 \&{else} we're looking for. Hence the following curious logic is needed.
15410
15411 @<Skip to \&{elseif}...@>=
15412 while (1) { 
15413   mp_pass_text(mp);
15414   if ( mp->cond_ptr==save_cond_ptr ) goto DONE;
15415   else if ( mp->cur_mod==fi_code ) @<Pop the condition stack@>;
15416 }
15417
15418
15419 @ @<Display the boolean value...@>=
15420 { mp_begin_diagnostic(mp);
15421   if ( mp->cur_exp==true_code ) mp_print(mp, "{true}");
15422   else mp_print(mp, "{false}");
15423   mp_end_diagnostic(mp, false);
15424 }
15425
15426 @ The processing of conditionals is complete except for the following
15427 code, which is actually part of |get_x_next|. It comes into play when
15428 \&{elseif}, \&{else}, or \&{fi} is scanned.
15429
15430 @<Terminate the current conditional and skip to \&{fi}@>=
15431 if ( mp->cur_mod>mp->if_limit ) {
15432   if ( mp->if_limit==if_code ) { /* condition not yet evaluated */
15433     mp_missing_err(mp, ":");
15434 @.Missing `:'@>
15435     mp_back_input(mp); mp->cur_sym=frozen_colon; mp_ins_error(mp);
15436   } else  { 
15437     print_err("Extra "); mp_print_cmd_mod(mp, fi_or_else,mp->cur_mod);
15438 @.Extra else@>
15439 @.Extra elseif@>
15440 @.Extra fi@>
15441     help1("I'm ignoring this; it doesn't match any if.");
15442     mp_error(mp);
15443   }
15444 } else  { 
15445   while ( mp->cur_mod!=fi_code ) mp_pass_text(mp); /* skip to \&{fi} */
15446   @<Pop the condition stack@>;
15447 }
15448
15449 @* \[34] Iterations.
15450 To bring our treatment of |get_x_next| to a close, we need to consider what
15451 \MP\ does when it sees \&{for}, \&{forsuffixes}, and \&{forever}.
15452
15453 There's a global variable |loop_ptr| that keeps track of the \&{for} loops
15454 that are currently active. If |loop_ptr=null|, no loops are in progress;
15455 otherwise |info(loop_ptr)| points to the iterative text of the current
15456 (innermost) loop, and |link(loop_ptr)| points to the data for any other
15457 loops that enclose the current one.
15458
15459 A loop-control node also has two other fields, called |loop_type| and
15460 |loop_list|, whose contents depend on the type of loop:
15461
15462 \yskip\indent|loop_type(loop_ptr)=null| means that |loop_list(loop_ptr)|
15463 points to a list of one-word nodes whose |info| fields point to the
15464 remaining argument values of a suffix list and expression list.
15465
15466 \yskip\indent|loop_type(loop_ptr)=mp_void| means that the current loop is
15467 `\&{forever}'.
15468
15469 \yskip\indent|loop_type(loop_ptr)=progression_flag| means that
15470 |p=loop_list(loop_ptr)| points to a ``progression node'' and |value(p)|,
15471 |step_size(p)|, and |final_value(p)| contain the data for an arithmetic
15472 progression.
15473
15474 \yskip\indent|loop_type(loop_ptr)=p>mp_void| means that |p| points to an edge
15475 header and |loop_list(loop_ptr)| points into the graphical object list for
15476 that edge header.
15477
15478 \yskip\noindent In the case of a progression node, the first word is not used
15479 because the link field of words in the dynamic memory area cannot be arbitrary.
15480
15481 @d loop_list_loc(A) ((A)+1) /* where the |loop_list| field resides */
15482 @d loop_type(A) info(loop_list_loc((A))) /* the type of \&{for} loop */
15483 @d loop_list(A) link(loop_list_loc((A))) /* the remaining list elements */
15484 @d loop_node_size 2 /* the number of words in a loop control node */
15485 @d progression_node_size 4 /* the number of words in a progression node */
15486 @d step_size(A) mp->mem[(A)+2].sc /* the step size in an arithmetic progression */
15487 @d final_value(A) mp->mem[(A)+3].sc /* the final value in an arithmetic progression */
15488 @d progression_flag (null+2)
15489   /* |loop_type| value when |loop_list| points to a progression node */
15490
15491 @<Glob...@>=
15492 pointer loop_ptr; /* top of the loop-control-node stack */
15493
15494 @ @<Set init...@>=
15495 mp->loop_ptr=null;
15496
15497 @ If the expressions that define an arithmetic progression in
15498 a \&{for} loop don't have known numeric values, the |bad_for|
15499 subroutine screams at the user.
15500
15501 @c void mp_bad_for (MP mp, char * s) {
15502   mp_disp_err(mp, null,"Improper "); /* show the bad expression above the message */
15503 @.Improper...replaced by 0@>
15504   mp_print(mp, s); mp_print(mp, " has been replaced by 0");
15505   help4("When you say `for x=a step b until c',")
15506     ("the initial value `a' and the step size `b'")
15507     ("and the final value `c' must have known numeric values.")
15508     ("I'm zeroing this one. Proceed, with fingers crossed.");
15509   mp_put_get_flush_error(mp, 0);
15510 };
15511
15512 @ Here's what \MP\ does when \&{for}, \&{forsuffixes}, or \&{forever}
15513 has just been scanned. (This code requires slight familiarity with
15514 expression-parsing routines that we have not yet discussed; but it seems
15515 to belong in the present part of the program, even though the original author
15516 didn't write it until later. The reader may wish to come back to it.)
15517
15518 @c void mp_begin_iteration (MP mp) {
15519   halfword m; /* |expr_base| (\&{for}) or |suffix_base| (\&{forsuffixes}) */
15520   halfword n; /* hash address of the current symbol */
15521   pointer s; /* the new loop-control node */
15522   pointer p; /* substitution list for |scan_toks| */
15523   pointer q;  /* link manipulation register */
15524   pointer pp; /* a new progression node */
15525   m=mp->cur_mod; n=mp->cur_sym; s=mp_get_node(mp, loop_node_size);
15526   if ( m==start_forever ){ 
15527     loop_type(s)=mp_void; p=null; mp_get_x_next(mp);
15528   } else { 
15529     mp_get_symbol(mp); p=mp_get_node(mp, token_node_size);
15530     info(p)=mp->cur_sym; value(p)=m;
15531     mp_get_x_next(mp);
15532     if ( mp->cur_cmd==within_token ) {
15533       @<Set up a picture iteration@>;
15534     } else { 
15535       @<Check for the |"="| or |":="| in a loop header@>;
15536       @<Scan the values to be used in the loop@>;
15537     }
15538   }
15539   @<Check for the presence of a colon@>;
15540   @<Scan the loop text and put it on the loop control stack@>;
15541   mp_resume_iteration(mp);
15542 }
15543
15544 @ @<Check for the |"="| or |":="| in a loop header@>=
15545 if ( (mp->cur_cmd!=equals)&&(mp->cur_cmd!=assignment) ) { 
15546   mp_missing_err(mp, "=");
15547 @.Missing `='@>
15548   help3("The next thing in this loop should have been `=' or `:='.")
15549     ("But don't worry; I'll pretend that an equals sign")
15550     ("was present, and I'll look for the values next.");
15551   mp_back_error(mp);
15552 }
15553
15554 @ @<Check for the presence of a colon@>=
15555 if ( mp->cur_cmd!=colon ) { 
15556   mp_missing_err(mp, ":");
15557 @.Missing `:'@>
15558   help3("The next thing in this loop should have been a `:'.")
15559     ("So I'll pretend that a colon was present;")
15560     ("everything from here to `endfor' will be iterated.");
15561   mp_back_error(mp);
15562 }
15563
15564 @ We append a special |frozen_repeat_loop| token in place of the
15565 `\&{endfor}' at the end of the loop. This will come through \MP's scanner
15566 at the proper time to cause the loop to be repeated.
15567
15568 (If the user tries some shenanigan like `\&{for} $\ldots$ \&{let} \&{endfor}',
15569 he will be foiled by the |get_symbol| routine, which keeps frozen
15570 tokens unchanged. Furthermore the |frozen_repeat_loop| is an \&{outer}
15571 token, so it won't be lost accidentally.)
15572
15573 @ @<Scan the loop text...@>=
15574 q=mp_get_avail(mp); info(q)=frozen_repeat_loop;
15575 mp->scanner_status=loop_defining; mp->warning_info=n;
15576 info(s)=mp_scan_toks(mp, iteration,p,q,0); mp->scanner_status=normal;
15577 link(s)=mp->loop_ptr; mp->loop_ptr=s
15578
15579 @ @<Initialize table...@>=
15580 eq_type(frozen_repeat_loop)=repeat_loop+outer_tag;
15581 text(frozen_repeat_loop)=intern(" ENDFOR");
15582
15583 @ The loop text is inserted into \MP's scanning apparatus by the
15584 |resume_iteration| routine.
15585
15586 @c void mp_resume_iteration (MP mp) {
15587   pointer p,q; /* link registers */
15588   p=loop_type(mp->loop_ptr);
15589   if ( p==progression_flag ) { 
15590     p=loop_list(mp->loop_ptr); /* now |p| points to a progression node */
15591     mp->cur_exp=value(p);
15592     if ( @<The arithmetic progression has ended@> ) {
15593       mp_stop_iteration(mp);
15594       return;
15595     }
15596     mp->cur_type=mp_known; q=mp_stash_cur_exp(mp); /* make |q| an \&{expr} argument */
15597     value(p)=mp->cur_exp+step_size(p); /* set |value(p)| for the next iteration */
15598   } else if ( p==null ) { 
15599     p=loop_list(mp->loop_ptr);
15600     if ( p==null ) {
15601       mp_stop_iteration(mp);
15602       return;
15603     }
15604     loop_list(mp->loop_ptr)=link(p); q=info(p); free_avail(p);
15605   } else if ( p==mp_void ) { 
15606     mp_begin_token_list(mp, info(mp->loop_ptr),forever_text); return;
15607   } else {
15608     @<Make |q| a capsule containing the next picture component from
15609       |loop_list(loop_ptr)| or |goto not_found|@>;
15610   }
15611   mp_begin_token_list(mp, info(mp->loop_ptr),loop_text);
15612   mp_stack_argument(mp, q);
15613   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>unity ) {
15614      @<Trace the start of a loop@>;
15615   }
15616   return;
15617 NOT_FOUND:
15618   mp_stop_iteration(mp);
15619 }
15620
15621 @ @<The arithmetic progression has ended@>=
15622 ((step_size(p)>0)&&(mp->cur_exp>final_value(p)))||
15623  ((step_size(p)<0)&&(mp->cur_exp<final_value(p)))
15624
15625 @ @<Trace the start of a loop@>=
15626
15627   mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "{loop value=");
15628 @.loop value=n@>
15629   if ( (q!=null)&&(link(q)==mp_void) ) mp_print_exp(mp, q,1);
15630   else mp_show_token_list(mp, q,null,50,0);
15631   mp_print_char(mp, '}'); mp_end_diagnostic(mp, false);
15632 }
15633
15634 @ @<Make |q| a capsule containing the next picture component from...@>=
15635 { q=loop_list(mp->loop_ptr);
15636   if ( q==null ) goto NOT_FOUND;
15637   skip_component(q) goto NOT_FOUND;
15638   mp->cur_exp=mp_copy_objects(mp, loop_list(mp->loop_ptr),q);
15639   mp_init_bbox(mp, mp->cur_exp);
15640   mp->cur_type=mp_picture_type;
15641   loop_list(mp->loop_ptr)=q;
15642   q=mp_stash_cur_exp(mp);
15643 }
15644
15645 @ A level of loop control disappears when |resume_iteration| has decided
15646 not to resume, or when an \&{exitif} construction has removed the loop text
15647 from the input stack.
15648
15649 @c void mp_stop_iteration (MP mp) {
15650   pointer p,q; /* the usual */
15651   p=loop_type(mp->loop_ptr);
15652   if ( p==progression_flag )  {
15653     mp_free_node(mp, loop_list(mp->loop_ptr),progression_node_size);
15654   } else if ( p==null ){ 
15655     q=loop_list(mp->loop_ptr);
15656     while ( q!=null ) {
15657       p=info(q);
15658       if ( p!=null ) {
15659         if ( link(p)==mp_void ) { /* it's an \&{expr} parameter */
15660           mp_recycle_value(mp, p); mp_free_node(mp, p,value_node_size);
15661         } else {
15662           mp_flush_token_list(mp, p); /* it's a \&{suffix} or \&{text} parameter */
15663         }
15664       }
15665       p=q; q=link(q); free_avail(p);
15666     }
15667   } else if ( p>progression_flag ) {
15668     delete_edge_ref(p);
15669   }
15670   p=mp->loop_ptr; mp->loop_ptr=link(p); mp_flush_token_list(mp, info(p));
15671   mp_free_node(mp, p,loop_node_size);
15672 }
15673
15674 @ Now that we know all about loop control, we can finish up
15675 the missing portion of |begin_iteration| and we'll be done.
15676
15677 The following code is performed after the `\.=' has been scanned in
15678 a \&{for} construction (if |m=expr_base|) or a \&{forsuffixes} construction
15679 (if |m=suffix_base|).
15680
15681 @<Scan the values to be used in the loop@>=
15682 loop_type(s)=null; q=loop_list_loc(s); link(q)=null; /* |link(q)=loop_list(s)| */
15683 do {  
15684   mp_get_x_next(mp);
15685   if ( m!=expr_base ) {
15686     mp_scan_suffix(mp);
15687   } else { 
15688     if ( mp->cur_cmd>=colon ) if ( mp->cur_cmd<=comma ) 
15689           goto CONTINUE;
15690     mp_scan_expression(mp);
15691     if ( mp->cur_cmd==step_token ) if ( q==loop_list_loc(s) ) {
15692       @<Prepare for step-until construction and |break|@>;
15693     }
15694     mp->cur_exp=mp_stash_cur_exp(mp);
15695   }
15696   link(q)=mp_get_avail(mp); q=link(q); 
15697   info(q)=mp->cur_exp; mp->cur_type=mp_vacuous;
15698 CONTINUE:
15699   ;
15700 } while (mp->cur_cmd==comma)
15701
15702 @ @<Prepare for step-until construction and |break|@>=
15703
15704   if ( mp->cur_type!=mp_known ) mp_bad_for(mp, "initial value");
15705   pp=mp_get_node(mp, progression_node_size); value(pp)=mp->cur_exp;
15706   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
15707   if ( mp->cur_type!=mp_known ) mp_bad_for(mp, "step size");
15708   step_size(pp)=mp->cur_exp;
15709   if ( mp->cur_cmd!=until_token ) { 
15710     mp_missing_err(mp, "until");
15711 @.Missing `until'@>
15712     help2("I assume you meant to say `until' after `step'.")
15713       ("So I'll look for the final value and colon next.");
15714     mp_back_error(mp);
15715   }
15716   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
15717   if ( mp->cur_type!=mp_known ) mp_bad_for(mp, "final value");
15718   final_value(pp)=mp->cur_exp; loop_list(s)=pp;
15719   loop_type(s)=progression_flag; 
15720   break;
15721 }
15722
15723 @ The last case is when we have just seen ``\&{within}'', and we need to
15724 parse a picture expression and prepare to iterate over it.
15725
15726 @<Set up a picture iteration@>=
15727 { mp_get_x_next(mp);
15728   mp_scan_expression(mp);
15729   @<Make sure the current expression is a known picture@>;
15730   loop_type(s)=mp->cur_exp; mp->cur_type=mp_vacuous;
15731   q=link(dummy_loc(mp->cur_exp));
15732   if ( q!= null ) 
15733     if ( is_start_or_stop(q) )
15734       if ( mp_skip_1component(mp, q)==null ) q=link(q);
15735   loop_list(s)=q;
15736 }
15737
15738 @ @<Make sure the current expression is a known picture@>=
15739 if ( mp->cur_type!=mp_picture_type ) {
15740   mp_disp_err(mp, null,"Improper iteration spec has been replaced by nullpicture");
15741   help1("When you say `for x in p', p must be a known picture.");
15742   mp_put_get_flush_error(mp, mp_get_node(mp, edge_header_size));
15743   mp_init_edges(mp, mp->cur_exp); mp->cur_type=mp_picture_type;
15744 }
15745
15746 @* \[35] File names.
15747 It's time now to fret about file names.  Besides the fact that different
15748 operating systems treat files in different ways, we must cope with the
15749 fact that completely different naming conventions are used by different
15750 groups of people. The following programs show what is required for one
15751 particular operating system; similar routines for other systems are not
15752 difficult to devise.
15753 @^system dependencies@>
15754
15755 \MP\ assumes that a file name has three parts: the name proper; its
15756 ``extension''; and a ``file area'' where it is found in an external file
15757 system.  The extension of an input file is assumed to be
15758 `\.{.mp}' unless otherwise specified; it is `\.{.log}' on the
15759 transcript file that records each run of \MP; it is `\.{.tfm}' on the font
15760 metric files that describe characters in any fonts created by \MP; it is
15761 `\.{.ps}' or `.{\it nnn}' for some number {\it nnn} on the \ps\ output files;
15762 and it is `\.{.mem}' on the mem files written by \.{INIMP} to initialize \MP.
15763 The file area can be arbitrary on input files, but files are usually
15764 output to the user's current area.  If an input file cannot be
15765 found on the specified area, \MP\ will look for it on a special system
15766 area; this special area is intended for commonly used input files.
15767
15768 Simple uses of \MP\ refer only to file names that have no explicit
15769 extension or area. For example, a person usually says `\.{input} \.{cmr10}'
15770 instead of `\.{input} \.{cmr10.new}'. Simple file
15771 names are best, because they make the \MP\ source files portable;
15772 whenever a file name consists entirely of letters and digits, it should be
15773 treated in the same way by all implementations of \MP. However, users
15774 need the ability to refer to other files in their environment, especially
15775 when responding to error messages concerning unopenable files; therefore
15776 we want to let them use the syntax that appears in their favorite
15777 operating system.
15778
15779 @ \MP\ uses the same conventions that have proved to be satisfactory for
15780 \TeX\ and \MF. In order to isolate the system-dependent aspects of file names,
15781 @^system dependencies@>
15782 the system-independent parts of \MP\ are expressed in terms
15783 of three system-dependent
15784 procedures called |begin_name|, |more_name|, and |end_name|. In
15785 essence, if the user-specified characters of the file name are $c_1\ldots c_n$,
15786 the system-independent driver program does the operations
15787 $$|begin_name|;\,|more_name|(c_1);\,\ldots\,;|more_name|(c_n);
15788 \,|end_name|.$$
15789 These three procedures communicate with each other via global variables.
15790 Afterwards the file name will appear in the string pool as three strings
15791 called |cur_name|\penalty10000\hskip-.05em,
15792 |cur_area|, and |cur_ext|; the latter two are null (i.e.,
15793 |""|), unless they were explicitly specified by the user.
15794
15795 Actually the situation is slightly more complicated, because \MP\ needs
15796 to know when the file name ends. The |more_name| routine is a function
15797 (with side effects) that returns |true| on the calls |more_name|$(c_1)$,
15798 \dots, |more_name|$(c_{n-1})$. The final call |more_name|$(c_n)$
15799 returns |false|; or, it returns |true| and $c_n$ is the last character
15800 on the current input line. In other words,
15801 |more_name| is supposed to return |true| unless it is sure that the
15802 file name has been completely scanned; and |end_name| is supposed to be able
15803 to finish the assembly of |cur_name|, |cur_area|, and |cur_ext| regardless of
15804 whether $|more_name|(c_n)$ returned |true| or |false|.
15805
15806 @<Glob...@>=
15807 char * cur_name; /* name of file just scanned */
15808 char * cur_area; /* file area just scanned, or \.{""} */
15809 char * cur_ext; /* file extension just scanned, or \.{""} */
15810
15811 @ It is easier to maintain reference counts if we assign initial values.
15812
15813 @<Set init...@>=
15814 mp->cur_name=xstrdup(""); 
15815 mp->cur_area=xstrdup(""); 
15816 mp->cur_ext=xstrdup("");
15817
15818 @ @<Dealloc variables@>=
15819 xfree(mp->cur_area);
15820 xfree(mp->cur_name);
15821 xfree(mp->cur_ext);
15822
15823 @ The file names we shall deal with for illustrative purposes have the
15824 following structure:  If the name contains `\.>' or `\.:', the file area
15825 consists of all characters up to and including the final such character;
15826 otherwise the file area is null.  If the remaining file name contains
15827 `\..', the file extension consists of all such characters from the first
15828 remaining `\..' to the end, otherwise the file extension is null.
15829 @^system dependencies@>
15830
15831 We can scan such file names easily by using two global variables that keep track
15832 of the occurrences of area and extension delimiters.  Note that these variables
15833 cannot be of type |pool_pointer| because a string pool compaction could occur
15834 while scanning a file name.
15835
15836 @<Glob...@>=
15837 integer area_delimiter;
15838   /* most recent `\.>' or `\.:' relative to |str_start[str_ptr]| */
15839 integer ext_delimiter; /* the relevant `\..', if any */
15840
15841 @ Input files that can't be found in the user's area may appear in standard
15842 system areas called |MP_area| and |MF_area|.  (The latter is used when the file
15843 extension is |".mf"|.)  The standard system area for font metric files
15844 to be read is |MP_font_area|.
15845 This system area name will, of course, vary from place to place.
15846 @^system dependencies@>
15847
15848 @d MP_area "MPinputs:"
15849 @.MPinputs@>
15850 @d MF_area "MFinputs:"
15851 @.MFinputs@>
15852 @d MP_font_area ""
15853 @.TeXfonts@>
15854
15855 @ Here now is the first of the system-dependent routines for file name scanning.
15856 @^system dependencies@>
15857
15858 @<Declare subroutines for parsing file names@>=
15859 void mp_begin_name (MP mp) { 
15860   xfree(mp->cur_name); 
15861   xfree(mp->cur_area); 
15862   xfree(mp->cur_ext);
15863   mp->area_delimiter=-1; 
15864   mp->ext_delimiter=-1;
15865 }
15866
15867 @ And here's the second.
15868 @^system dependencies@>
15869
15870 @<Declare subroutines for parsing file names@>=
15871 boolean mp_more_name (MP mp, ASCII_code c) { 
15872   if (c==' ') {
15873     return false;
15874   } else { 
15875     if ( (c=='>')||(c==':') ) { 
15876       mp->area_delimiter=mp->pool_ptr; 
15877       mp->ext_delimiter=-1;
15878     } else if ( (c=='.')&&(mp->ext_delimiter<0) ) {
15879       mp->ext_delimiter=mp->pool_ptr;
15880     }
15881     str_room(1); append_char(c); /* contribute |c| to the current string */
15882     return true;
15883   }
15884 }
15885
15886 @ The third.
15887 @^system dependencies@>
15888
15889 @d copy_pool_segment(A,B,C) { 
15890       A = xmalloc(C+1,sizeof(char)); 
15891       strncpy(A,(char *)(mp->str_pool+B),C);  
15892       A[C] = 0;}
15893
15894 @<Declare subroutines for parsing file names@>=
15895 void mp_end_name (MP mp) {
15896   pool_pointer s; /* length of area, name, and extension */
15897   unsigned int len;
15898   /* "my/w.mp" */
15899   s = mp->str_start[mp->str_ptr];
15900   if ( mp->area_delimiter<0 ) {    
15901     mp->cur_area=xstrdup("");
15902   } else {
15903     len = mp->area_delimiter-s; 
15904     copy_pool_segment(mp->cur_area,s,len);
15905     s += len+1;
15906   }
15907   if ( mp->ext_delimiter<0 ) {
15908     mp->cur_ext=xstrdup("");
15909     len = mp->pool_ptr-s; 
15910   } else {
15911     copy_pool_segment(mp->cur_ext,mp->ext_delimiter,(mp->pool_ptr-mp->ext_delimiter));
15912     len = mp->ext_delimiter-s;
15913   }
15914   copy_pool_segment(mp->cur_name,s,len);
15915   mp->pool_ptr=s; /* don't need this partial string */
15916 }
15917
15918 @ Conversely, here is a routine that takes three strings and prints a file
15919 name that might have produced them. (The routine is system dependent, because
15920 some operating systems put the file area last instead of first.)
15921 @^system dependencies@>
15922
15923 @<Basic printing...@>=
15924 void mp_print_file_name (MP mp, char * n, char * a, char * e) { 
15925   mp_print(mp, a); mp_print(mp, n); mp_print(mp, e);
15926 };
15927
15928 @ Another system-dependent routine is needed to convert three internal
15929 \MP\ strings
15930 to the |name_of_file| value that is used to open files. The present code
15931 allows both lowercase and uppercase letters in the file name.
15932 @^system dependencies@>
15933
15934 @d append_to_name(A) { c=(A); 
15935   if ( k<file_name_size ) {
15936     mp->name_of_file[k]=xchr(c);
15937     incr(k);
15938   }
15939 }
15940
15941 @<Declare subroutines for parsing file names@>=
15942 void mp_pack_file_name (MP mp, char *n, char *a, char *e) {
15943   integer k; /* number of positions filled in |name_of_file| */
15944   ASCII_code c; /* character being packed */
15945   char *j; /* a character  index */
15946   k=0;
15947   assert(n);
15948   if (a!=NULL) {
15949     for (j=a;*j;j++) { append_to_name(*j); }
15950   }
15951   for (j=n;*j;j++) { append_to_name(*j); }
15952   if (e!=NULL) {
15953     for (j=e;*j;j++) { append_to_name(*j); }
15954   }
15955   mp->name_of_file[k]=0;
15956   mp->name_length=k; 
15957 }
15958
15959 @ @<Internal library declarations@>=
15960 void mp_pack_file_name (MP mp, char *n, char *a, char *e) ;
15961
15962 @ A messier routine is also needed, since mem file names must be scanned
15963 before \MP's string mechanism has been initialized. We shall use the
15964 global variable |MP_mem_default| to supply the text for default system areas
15965 and extensions related to mem files.
15966 @^system dependencies@>
15967
15968 @d mem_default_length 9 /* length of the |MP_mem_default| string */
15969 @d mem_ext_length 4 /* length of its `\.{.mem}' part */
15970 @d mem_extension ".mem" /* the extension, as a \.{WEB} constant */
15971
15972 @<Glob...@>=
15973 char *MP_mem_default;
15974 char *mem_name; /* for commandline */
15975
15976 @ @<Option variables@>=
15977 char *mem_name; /* for commandline */
15978
15979 @ @<Allocate or initialize ...@>=
15980 mp->MP_mem_default = xstrdup("plain.mem");
15981 mp->mem_name = xstrdup(opt->mem_name);
15982 @.plain@>
15983 @^system dependencies@>
15984
15985 @ @<Dealloc variables@>=
15986 xfree(mp->MP_mem_default);
15987 xfree(mp->mem_name);
15988
15989 @ @<Check the ``constant'' values for consistency@>=
15990 if ( mem_default_length>file_name_size ) mp->bad=20;
15991
15992 @ Here is the messy routine that was just mentioned. It sets |name_of_file|
15993 from the first |n| characters of |MP_mem_default|, followed by
15994 |buffer[a..b-1]|, followed by the last |mem_ext_length| characters of
15995 |MP_mem_default|.
15996
15997 We dare not give error messages here, since \MP\ calls this routine before
15998 the |error| routine is ready to roll. Instead, we simply drop excess characters,
15999 since the error will be detected in another way when a strange file name
16000 isn't found.
16001 @^system dependencies@>
16002
16003 @c void mp_pack_buffered_name (MP mp,small_number n, integer a,
16004                                integer b) {
16005   integer k; /* number of positions filled in |name_of_file| */
16006   ASCII_code c; /* character being packed */
16007   integer j; /* index into |buffer| or |MP_mem_default| */
16008   if ( n+b-a+1+mem_ext_length>file_name_size )
16009     b=a+file_name_size-n-1-mem_ext_length;
16010   k=0;
16011   for (j=0;j<n;j++) {
16012     append_to_name(xord((int)mp->MP_mem_default[j]));
16013   }
16014   for (j=a;j<b;j++) {
16015     append_to_name(mp->buffer[j]);
16016   }
16017   for (j=mem_default_length-mem_ext_length;
16018       j<mem_default_length;j++) {
16019     append_to_name(xord((int)mp->MP_mem_default[j]));
16020   } 
16021   mp->name_of_file[k]=0;
16022   mp->name_length=k; 
16023 }
16024
16025 @ Here is the only place we use |pack_buffered_name|. This part of the program
16026 becomes active when a ``virgin'' \MP\ is trying to get going, just after
16027 the preliminary initialization, or when the user is substituting another
16028 mem file by typing `\.\&' after the initial `\.{**}' prompt.  The buffer
16029 contains the first line of input in |buffer[loc..(last-1)]|, where
16030 |loc<last| and |buffer[loc]<>" "|.
16031
16032 @<Declarations@>=
16033 boolean mp_open_mem_file (MP mp) ;
16034
16035 @ @c
16036 boolean mp_open_mem_file (MP mp) {
16037   int j; /* the first space after the file name */
16038   if (mp->mem_name!=NULL) {
16039     mp->mem_file = (mp->open_file)(mp->mem_name, "rb", mp_filetype_memfile);
16040     if ( mp->mem_file ) return true;
16041   }
16042   j=loc;
16043   if ( mp->buffer[loc]=='&' ) {
16044     incr(loc); j=loc; mp->buffer[mp->last]=' ';
16045     while ( mp->buffer[j]!=' ' ) incr(j);
16046     mp_pack_buffered_name(mp, 0,loc,j); /* try first without the system file area */
16047     if ( mp_w_open_in(mp, &mp->mem_file) ) goto FOUND;
16048     wake_up_terminal;
16049     wterm_ln("Sorry, I can\'t find that mem file; will try PLAIN.");
16050 @.Sorry, I can't find...@>
16051     update_terminal;
16052   }
16053   /* now pull out all the stops: try for the system \.{plain} file */
16054   mp_pack_buffered_name(mp, mem_default_length-mem_ext_length,0,0);
16055   if ( ! mp_w_open_in(mp, &mp->mem_file) ) {
16056     wake_up_terminal;
16057     wterm_ln("I can\'t find the PLAIN mem file!\n");
16058 @.I can't find PLAIN...@>
16059 @.plain@>
16060     return false;
16061   }
16062 FOUND:
16063   loc=j; return true;
16064 }
16065
16066 @ Operating systems often make it possible to determine the exact name (and
16067 possible version number) of a file that has been opened. The following routine,
16068 which simply makes a \MP\ string from the value of |name_of_file|, should
16069 ideally be changed to deduce the full name of file~|f|, which is the file
16070 most recently opened, if it is possible to do this in a \PASCAL\ program.
16071 @^system dependencies@>
16072
16073 @<Declarations@>=
16074 #define mp_a_make_name_string(A,B)  mp_make_name_string(A)
16075 #define mp_b_make_name_string(A,B)  mp_make_name_string(A)
16076 #define mp_w_make_name_string(A,B)  mp_make_name_string(A)
16077
16078 @ @c 
16079 str_number mp_make_name_string (MP mp) {
16080   int k; /* index into |name_of_file| */
16081   str_room(mp->name_length);
16082   for (k=0;k<mp->name_length;k++) {
16083     append_char(xord((int)mp->name_of_file[k]));
16084   }
16085   return mp_make_string(mp);
16086 }
16087
16088 @ Now let's consider the ``driver''
16089 routines by which \MP\ deals with file names
16090 in a system-independent manner.  First comes a procedure that looks for a
16091 file name in the input by taking the information from the input buffer.
16092 (We can't use |get_next|, because the conversion to tokens would
16093 destroy necessary information.)
16094
16095 This procedure doesn't allow semicolons or percent signs to be part of
16096 file names, because of other conventions of \MP.
16097 {\sl The {\logos METAFONT\/}book} doesn't
16098 use semicolons or percents immediately after file names, but some users
16099 no doubt will find it natural to do so; therefore system-dependent
16100 changes to allow such characters in file names should probably
16101 be made with reluctance, and only when an entire file name that
16102 includes special characters is ``quoted'' somehow.
16103 @^system dependencies@>
16104
16105 @c void mp_scan_file_name (MP mp) { 
16106   mp_begin_name(mp);
16107   while ( mp->buffer[loc]==' ' ) incr(loc);
16108   while (1) { 
16109     if ( (mp->buffer[loc]==';')||(mp->buffer[loc]=='%') ) break;
16110     if ( ! mp_more_name(mp, mp->buffer[loc]) ) break;
16111     incr(loc);
16112   }
16113   mp_end_name(mp);
16114 }
16115
16116 @ Here is another version that takes its input from a string.
16117
16118 @<Declare subroutines for parsing file names@>=
16119 void mp_str_scan_file (MP mp,  str_number s) {
16120   pool_pointer p,q; /* current position and stopping point */
16121   mp_begin_name(mp);
16122   p=mp->str_start[s]; q=str_stop(s);
16123   while ( p<q ){ 
16124     if ( ! mp_more_name(mp, mp->str_pool[p]) ) break;
16125     incr(p);
16126   }
16127   mp_end_name(mp);
16128 }
16129
16130 @ And one that reads from a |char*|.
16131
16132 @<Declare subroutines for parsing file names@>=
16133 void mp_ptr_scan_file (MP mp,  char *s) {
16134   char *p, *q; /* current position and stopping point */
16135   mp_begin_name(mp);
16136   p=s; q=p+strlen(s);
16137   while ( p<q ){ 
16138     if ( ! mp_more_name(mp, *p)) break;
16139     p++;
16140   }
16141   mp_end_name(mp);
16142 }
16143
16144
16145 @ The global variable |job_name| contains the file name that was first
16146 \&{input} by the user. This name is extended by `\.{.log}' and `\.{ps}' and
16147 `\.{.mem}' and `\.{.tfm}' in order to make the names of \MP's output files.
16148
16149 @<Glob...@>=
16150 char *job_name; /* principal file name */
16151 boolean log_opened; /* has the transcript file been opened? */
16152 char *log_name; /* full name of the log file */
16153
16154 @ @<Option variables@>=
16155 char *job_name; /* principal file name */
16156
16157 @ Initially |job_name=NULL|; it becomes nonzero as soon as the true name is known.
16158 We have |job_name=NULL| if and only if the `\.{log}' file has not been opened,
16159 except of course for a short time just after |job_name| has become nonzero.
16160
16161 @<Allocate or ...@>=
16162 mp->job_name=opt->job_name; 
16163 mp->log_opened=false;
16164
16165 @ @<Dealloc variables@>=
16166 xfree(mp->job_name);
16167
16168 @ Here is a routine that manufactures the output file names, assuming that
16169 |job_name<>0|. It ignores and changes the current settings of |cur_area|
16170 and |cur_ext|.
16171
16172 @d pack_cur_name mp_pack_file_name(mp, mp->cur_name,mp->cur_area,mp->cur_ext)
16173
16174 @<Declarations@>=
16175 void mp_pack_job_name (MP mp, char *s) ;
16176
16177 @ @c void mp_pack_job_name (MP mp, char  *s) { /* |s = ".log"|, |".mem"|, |".ps"|, or .\\{nnn} */
16178   xfree(mp->cur_name); mp->cur_name=xstrdup(mp->job_name);
16179   xfree(mp->cur_area); mp->cur_area=xstrdup(""); 
16180   xfree(mp->cur_ext);  mp->cur_ext=xstrdup(s);
16181   pack_cur_name;
16182 }
16183
16184 @ If some trouble arises when \MP\ tries to open a file, the following
16185 routine calls upon the user to supply another file name. Parameter~|s|
16186 is used in the error message to identify the type of file; parameter~|e|
16187 is the default extension if none is given. Upon exit from the routine,
16188 variables |cur_name|, |cur_area|, |cur_ext|, and |name_of_file| are
16189 ready for another attempt at file opening.
16190
16191 @<Declarations@>=
16192 void mp_prompt_file_name (MP mp,char * s, char * e) ;
16193
16194 @ @c void mp_prompt_file_name (MP mp,char * s, char * e) {
16195   size_t k; /* index into |buffer| */
16196   char * saved_cur_name;
16197   if ( mp->interaction==mp_scroll_mode ) 
16198         wake_up_terminal;
16199   if (strcmp(s,"input file name")==0) {
16200         print_err("I can\'t find file `");
16201 @.I can't find file x@>
16202   } else {
16203         print_err("I can\'t write on file `");
16204   }
16205 @.I can't write on file x@>
16206   mp_print_file_name(mp, mp->cur_name,mp->cur_area,mp->cur_ext); 
16207   mp_print(mp, "'.");
16208   if (strcmp(e,"")==0) 
16209         mp_show_context(mp);
16210   mp_print_nl(mp, "Please type another "); mp_print(mp, s);
16211 @.Please type...@>
16212   if ( mp->interaction<mp_scroll_mode )
16213     mp_fatal_error(mp, "*** (job aborted, file error in nonstop mode)");
16214 @.job aborted, file error...@>
16215   saved_cur_name = xstrdup(mp->cur_name);
16216   clear_terminal; prompt_input(": "); @<Scan file name in the buffer@>;
16217   if (strcmp(mp->cur_ext,"")==0) 
16218         mp->cur_ext=e;
16219   if (strlen(mp->cur_name)==0) {
16220     mp->cur_name=saved_cur_name;
16221   } else {
16222     xfree(saved_cur_name);
16223   }
16224   pack_cur_name;
16225 }
16226
16227 @ @<Scan file name in the buffer@>=
16228
16229   mp_begin_name(mp); k=mp->first;
16230   while ( (mp->buffer[k]==' ')&&(k<mp->last) ) incr(k);
16231   while (1) { 
16232     if ( k==mp->last ) break;
16233     if ( ! mp_more_name(mp, mp->buffer[k]) ) break;
16234     incr(k);
16235   }
16236   mp_end_name(mp);
16237 }
16238
16239 @ The |open_log_file| routine is used to open the transcript file and to help
16240 it catch up to what has previously been printed on the terminal.
16241
16242 @c void mp_open_log_file (MP mp) {
16243   int old_setting; /* previous |selector| setting */
16244   int k; /* index into |months| and |buffer| */
16245   int l; /* end of first input line */
16246   integer m; /* the current month */
16247   char *months="JANFEBMARAPRMAYJUNJULAUGSEPOCTNOVDEC"; 
16248     /* abbreviations of month names */
16249   old_setting=mp->selector;
16250   if ( mp->job_name==NULL ) {
16251      mp->job_name=xstrdup("mpout");
16252   }
16253   mp_pack_job_name(mp,".log");
16254   while ( ! mp_a_open_out(mp, &mp->log_file, mp_filetype_log) ) {
16255     @<Try to get a different log file name@>;
16256   }
16257   mp->log_name=xstrdup(mp->name_of_file);
16258   mp->selector=log_only; mp->log_opened=true;
16259   @<Print the banner line, including the date and time@>;
16260   mp->input_stack[mp->input_ptr]=mp->cur_input; 
16261     /* make sure bottom level is in memory */
16262   mp_print_nl(mp, "**");
16263 @.**@>
16264   l=mp->input_stack[0].limit_field-1; /* last position of first line */
16265   for (k=0;k<=l;k++) mp_print_str(mp, mp->buffer[k]);
16266   mp_print_ln(mp); /* now the transcript file contains the first line of input */
16267   mp->selector=old_setting+2; /* |log_only| or |term_and_log| */
16268 }
16269
16270 @ @<Dealloc variables@>=
16271 xfree(mp->log_name);
16272
16273 @ Sometimes |open_log_file| is called at awkward moments when \MP\ is
16274 unable to print error messages or even to |show_context|.
16275 The |prompt_file_name| routine can result in a |fatal_error|, but the |error|
16276 routine will not be invoked because |log_opened| will be false.
16277
16278 The normal idea of |mp_batch_mode| is that nothing at all should be written
16279 on the terminal. However, in the unusual case that
16280 no log file could be opened, we make an exception and allow
16281 an explanatory message to be seen.
16282
16283 Incidentally, the program always refers to the log file as a `\.{transcript
16284 file}', because some systems cannot use the extension `\.{.log}' for
16285 this file.
16286
16287 @<Try to get a different log file name@>=
16288 {  
16289   mp->selector=term_only;
16290   mp_prompt_file_name(mp, "transcript file name",".log");
16291 }
16292
16293 @ @<Print the banner...@>=
16294
16295   wlog(banner);
16296   mp_print(mp, mp->mem_ident); mp_print(mp, "  ");
16297   mp_print_int(mp, mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_day])); 
16298   mp_print_char(mp, ' ');
16299   m=mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_month]);
16300   for (k=3*m-3;k<3*m;k++) { wlog_chr(months[k]); }
16301   mp_print_char(mp, ' '); 
16302   mp_print_int(mp, mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_year])); 
16303   mp_print_char(mp, ' ');
16304   m=mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_time]);
16305   mp_print_dd(mp, m / 60); mp_print_char(mp, ':'); mp_print_dd(mp, m % 60);
16306 }
16307
16308 @ The |try_extension| function tries to open an input file determined by
16309 |cur_name|, |cur_area|, and the argument |ext|.  It returns |false| if it
16310 can't find the file in |cur_area| or the appropriate system area.
16311
16312 @c boolean mp_try_extension (MP mp,char *ext) { 
16313   mp_pack_file_name(mp, mp->cur_name,mp->cur_area, ext);
16314   in_name=xstrdup(mp->cur_name); 
16315   in_area=xstrdup(mp->cur_area);
16316   if ( mp_a_open_in(mp, &cur_file, mp_filetype_program) ) {
16317     return true;
16318   } else { 
16319     if (strcmp(ext,".mf")==0 ) in_area=xstrdup(MF_area);
16320     else in_area=xstrdup(MP_area);
16321     mp_pack_file_name(mp, mp->cur_name,in_area,ext);
16322     return mp_a_open_in(mp, &cur_file, mp_filetype_program);
16323   }
16324   return false;
16325 }
16326
16327 @ Let's turn now to the procedure that is used to initiate file reading
16328 when an `\.{input}' command is being processed.
16329
16330 @c void mp_start_input (MP mp) { /* \MP\ will \.{input} something */
16331   char *fname = NULL;
16332   @<Put the desired file name in |(cur_name,cur_ext,cur_area)|@>;
16333   while (1) { 
16334     mp_begin_file_reading(mp); /* set up |cur_file| and new level of input */
16335     if ( strlen(mp->cur_ext)==0 ) {
16336       if ( mp_try_extension(mp, ".mp") ) break;
16337       else if ( mp_try_extension(mp, "") ) break;
16338       else if ( mp_try_extension(mp, ".mf") ) break;
16339       /* |else do_nothing; | */
16340     } else if ( mp_try_extension(mp, mp->cur_ext) ) {
16341       break;
16342     }
16343     mp_end_file_reading(mp); /* remove the level that didn't work */
16344     mp_prompt_file_name(mp, "input file name","");
16345   }
16346   name=mp_a_make_name_string(mp, cur_file);
16347   fname = xstrdup(mp->name_of_file);
16348   if ( mp->job_name==NULL ) {
16349     mp->job_name=xstrdup(mp->cur_name); 
16350     mp_open_log_file(mp);
16351   } /* |open_log_file| doesn't |show_context|, so |limit|
16352         and |loc| needn't be set to meaningful values yet */
16353   if ( ((int)mp->term_offset+(int)strlen(fname)) > (mp->max_print_line-2)) mp_print_ln(mp);
16354   else if ( (mp->term_offset>0)||(mp->file_offset>0) ) mp_print_char(mp, ' ');
16355   mp_print_char(mp, '('); incr(mp->open_parens); mp_print(mp, fname); 
16356   xfree(fname);
16357   update_terminal;
16358   @<Flush |name| and replace it with |cur_name| if it won't be needed@>;
16359   @<Read the first line of the new file@>;
16360 }
16361
16362 @ This code should be omitted if |a_make_name_string| returns something other
16363 than just a copy of its argument and the full file name is needed for opening
16364 \.{MPX} files or implementing the switch-to-editor option.
16365 @^system dependencies@>
16366
16367 @<Flush |name| and replace it with |cur_name| if it won't be needed@>=
16368 mp_flush_string(mp, name); name=rts(mp->cur_name); xfree(mp->cur_name)
16369
16370 @ If the file is empty, it is considered to contain a single blank line,
16371 so there is no need to test the return value.
16372
16373 @<Read the first line...@>=
16374
16375   line=1;
16376   (void)mp_input_ln(mp, cur_file ); 
16377   mp_firm_up_the_line(mp);
16378   mp->buffer[limit]='%'; mp->first=limit+1; loc=start;
16379 }
16380
16381 @ @<Put the desired file name in |(cur_name,cur_ext,cur_area)|@>=
16382 while ( token_state &&(loc==null) ) mp_end_token_list(mp);
16383 if ( token_state ) { 
16384   print_err("File names can't appear within macros");
16385 @.File names can't...@>
16386   help3("Sorry...I've converted what follows to tokens,")
16387     ("possibly garbaging the name you gave.")
16388     ("Please delete the tokens and insert the name again.");
16389   mp_error(mp);
16390 }
16391 if ( file_state ) {
16392   mp_scan_file_name(mp);
16393 } else { 
16394    xfree(mp->cur_name); mp->cur_name=xstrdup(""); 
16395    xfree(mp->cur_ext);  mp->cur_ext =xstrdup(""); 
16396    xfree(mp->cur_area); mp->cur_area=xstrdup(""); 
16397 }
16398
16399 @ Sometimes we need to deal with two file names at once.  This procedure
16400 copies the given string into a special array for an old file name.
16401
16402 @c void mp_copy_old_name (MP mp,str_number s) {
16403   integer k; /* number of positions filled in |old_file_name| */
16404   pool_pointer j; /* index into |str_pool| */
16405   k=0;
16406   for (j=mp->str_start[s];j<=str_stop(s)-1;j++) { 
16407     incr(k);
16408     if ( k<=file_name_size ) 
16409       mp->old_file_name[k]=xchr(mp->str_pool[j]);
16410   }
16411   mp->old_file_name[++k] = 0;
16412 }
16413
16414 @ @<Glob...@>=
16415 char old_file_name[file_name_size+1];  /* analogous to |name_of_file| */
16416
16417 @ The following simple routine starts reading the \.{MPX} file associated
16418 with the current input file.
16419
16420 @c void mp_start_mpx_input (MP mp) {
16421   mp_pack_file_name(mp, in_name, in_area, ".mpx");
16422   @<Try to make sure |name_of_file| refers to a valid \.{MPX} file and
16423     |goto not_found| if there is a problem@>;
16424   mp_begin_file_reading(mp);
16425   if ( ! mp_a_open_in(mp, &cur_file, mp_filetype_program) ) {
16426     mp_end_file_reading(mp);
16427     goto NOT_FOUND;
16428   }
16429   name=mp_a_make_name_string(mp, cur_file);
16430   mp->mpx_name[index]=name; add_str_ref(name);
16431   @<Read the first line of the new file@>;
16432   return;
16433 NOT_FOUND: 
16434     @<Explain that the \.{MPX} file can't be read and |succumb|@>;
16435 }
16436
16437 @ This should ideally be changed to do whatever is necessary to create the
16438 \.{MPX} file given by |name_of_file| if it does not exist or if it is out
16439 of date.  This requires invoking \.{MPtoTeX} on the |old_file_name| and passing
16440 the results through \TeX\ and \.{DVItoMP}.  (It is possible to use a
16441 completely different typesetting program if suitable postprocessor is
16442 available to perform the function of \.{DVItoMP}.)
16443 @^system dependencies@>
16444
16445 @ @<Exported types@>=
16446 typedef int (*mp_run_make_mpx_command)(MP mp, char *origname, char *mtxname);
16447
16448 @ @<Glob...@>=
16449 mp_run_make_mpx_command run_make_mpx;
16450
16451 @ @<Option variables@>=
16452 mp_run_make_mpx_command run_make_mpx;
16453
16454 @ @<Allocate or initialize ...@>=
16455 set_callback_option(run_make_mpx);
16456
16457 @ @<Internal library declarations@>=
16458 int mp_run_make_mpx (MP mp, char *origname, char *mtxname);
16459
16460 @ The default does nothing.
16461 @c 
16462 int mp_run_make_mpx (MP mp, char *origname, char *mtxname) {
16463   if (mp && origname && mtxname) /* for -W */
16464     return false;
16465   return false;
16466 }
16467
16468
16469
16470 @ @<Try to make sure |name_of_file| refers to a valid \.{MPX} file and
16471   |goto not_found| if there is a problem@>=
16472 mp_copy_old_name(mp, name);
16473 if (!(mp->run_make_mpx)(mp, mp->old_file_name, mp->name_of_file))
16474    goto NOT_FOUND
16475
16476 @ @<Explain that the \.{MPX} file can't be read and |succumb|@>=
16477 if ( mp->interaction==mp_error_stop_mode ) wake_up_terminal;
16478 mp_print_nl(mp, ">> ");
16479 mp_print(mp, mp->old_file_name);
16480 mp_print_nl(mp, ">> ");
16481 mp_print(mp, mp->name_of_file);
16482 mp_print_nl(mp, "! Unable to make mpx file");
16483 help4("The two files given above are one of your source files")
16484   ("and an auxiliary file I need to read to find out what your")
16485   ("btex..etex blocks mean. If you don't know why I had trouble,")
16486   ("try running it manually through MPtoTeX, TeX, and DVItoMP");
16487 succumb;
16488
16489 @ The last file-opening commands are for files accessed via the \&{readfrom}
16490 @:read_from_}{\&{readfrom} primitive@>
16491 operator and the \&{write} command.  Such files are stored in separate arrays.
16492 @:write_}{\&{write} primitive@>
16493
16494 @<Types in the outer block@>=
16495 typedef unsigned int readf_index; /* |0..max_read_files| */
16496 typedef unsigned int write_index;  /* |0..max_write_files| */
16497
16498 @ @<Glob...@>=
16499 readf_index max_read_files; /* maximum number of simultaneously open \&{readfrom} files */
16500 void ** rd_file; /* \&{readfrom} files */
16501 char ** rd_fname; /* corresponding file name or 0 if file not open */
16502 readf_index read_files; /* number of valid entries in the above arrays */
16503 write_index max_write_files; /* maximum number of simultaneously open \&{write} */
16504 void ** wr_file; /* \&{write} files */
16505 char ** wr_fname; /* corresponding file name or 0 if file not open */
16506 write_index write_files; /* number of valid entries in the above arrays */
16507
16508 @ @<Allocate or initialize ...@>=
16509 mp->max_read_files=8;
16510 mp->rd_file = xmalloc((mp->max_read_files+1),sizeof(void *));
16511 mp->rd_fname = xmalloc((mp->max_read_files+1),sizeof(char *));
16512 memset(mp->rd_fname, 0, sizeof(char *)*(mp->max_read_files+1));
16513 mp->read_files=0;
16514 mp->max_write_files=8;
16515 mp->wr_file = xmalloc((mp->max_write_files+1),sizeof(void *));
16516 mp->wr_fname = xmalloc((mp->max_write_files+1),sizeof(char *));
16517 memset(mp->wr_fname, 0, sizeof(char *)*(mp->max_write_files+1));
16518 mp->write_files=0;
16519
16520
16521 @ This routine starts reading the file named by string~|s| without setting
16522 |loc|, |limit|, or |name|.  It returns |false| if the file is empty or cannot
16523 be opened.  Otherwise it updates |rd_file[n]| and |rd_fname[n]|.
16524
16525 @c boolean mp_start_read_input (MP mp,char *s, readf_index  n) {
16526   mp_ptr_scan_file(mp, s);
16527   pack_cur_name;
16528   mp_begin_file_reading(mp);
16529   if ( ! mp_a_open_in(mp, &mp->rd_file[n], (mp_filetype_text+n)) ) 
16530         goto NOT_FOUND;
16531   if ( ! mp_input_ln(mp, mp->rd_file[n] ) ) {
16532     (mp->close_file)(mp->rd_file[n]); 
16533         goto NOT_FOUND; 
16534   }
16535   mp->rd_fname[n]=xstrdup(mp->name_of_file);
16536   return true;
16537 NOT_FOUND: 
16538   mp_end_file_reading(mp);
16539   return false;
16540 }
16541
16542 @ Open |wr_file[n]| using file name~|s| and update |wr_fname[n]|.
16543
16544 @<Declarations@>=
16545 void mp_open_write_file (MP mp, char *s, readf_index  n) ;
16546
16547 @ @c void mp_open_write_file (MP mp,char *s, readf_index  n) {
16548   mp_ptr_scan_file(mp, s);
16549   pack_cur_name;
16550   while ( ! mp_a_open_out(mp, &mp->wr_file[n], (mp_filetype_text+n)) )
16551     mp_prompt_file_name(mp, "file name for write output","");
16552   mp->wr_fname[n]=xstrdup(mp->name_of_file);
16553 }
16554
16555
16556 @* \[36] Introduction to the parsing routines.
16557 We come now to the central nervous system that sparks many of \MP's activities.
16558 By evaluating expressions, from their primary constituents to ever larger
16559 subexpressions, \MP\ builds the structures that ultimately define complete
16560 pictures or fonts of type.
16561
16562 Four mutually recursive subroutines are involved in this process: We call them
16563 $$\hbox{|scan_primary|, |scan_secondary|, |scan_tertiary|,
16564 and |scan_expression|.}$$
16565 @^recursion@>
16566 Each of them is parameterless and begins with the first token to be scanned
16567 already represented in |cur_cmd|, |cur_mod|, and |cur_sym|. After execution,
16568 the value of the primary or secondary or tertiary or expression that was
16569 found will appear in the global variables |cur_type| and |cur_exp|. The
16570 token following the expression will be represented in |cur_cmd|, |cur_mod|,
16571 and |cur_sym|.
16572
16573 Technically speaking, the parsing algorithms are ``LL(1),'' more or less;
16574 backup mechanisms have been added in order to provide reasonable error
16575 recovery.
16576
16577 @<Glob...@>=
16578 small_number cur_type; /* the type of the expression just found */
16579 integer cur_exp; /* the value of the expression just found */
16580
16581 @ @<Set init...@>=
16582 mp->cur_exp=0;
16583
16584 @ Many different kinds of expressions are possible, so it is wise to have
16585 precise descriptions of what |cur_type| and |cur_exp| mean in all cases:
16586
16587 \smallskip\hang
16588 |cur_type=mp_vacuous| means that this expression didn't turn out to have a
16589 value at all, because it arose from a \&{begingroup}$\,\ldots\,$\&{endgroup}
16590 construction in which there was no expression before the \&{endgroup}.
16591 In this case |cur_exp| has some irrelevant value.
16592
16593 \smallskip\hang
16594 |cur_type=mp_boolean_type| means that |cur_exp| is either |true_code|
16595 or |false_code|.
16596
16597 \smallskip\hang
16598 |cur_type=mp_unknown_boolean| means that |cur_exp| points to a capsule
16599 node that is in the ring of variables equivalent
16600 to at least one undefined boolean variable.
16601
16602 \smallskip\hang
16603 |cur_type=mp_string_type| means that |cur_exp| is a string number (i.e., an
16604 integer in the range |0<=cur_exp<str_ptr|). That string's reference count
16605 includes this particular reference.
16606
16607 \smallskip\hang
16608 |cur_type=mp_unknown_string| means that |cur_exp| points to a capsule
16609 node that is in the ring of variables equivalent
16610 to at least one undefined string variable.
16611
16612 \smallskip\hang
16613 |cur_type=mp_pen_type| means that |cur_exp| points to a node in a pen.  Nobody
16614 else points to any of the nodes in this pen.  The pen may be polygonal or
16615 elliptical.
16616
16617 \smallskip\hang
16618 |cur_type=mp_unknown_pen| means that |cur_exp| points to a capsule
16619 node that is in the ring of variables equivalent
16620 to at least one undefined pen variable.
16621
16622 \smallskip\hang
16623 |cur_type=mp_path_type| means that |cur_exp| points to a the first node of
16624 a path; nobody else points to this particular path. The control points of
16625 the path will have been chosen.
16626
16627 \smallskip\hang
16628 |cur_type=mp_unknown_path| means that |cur_exp| points to a capsule
16629 node that is in the ring of variables equivalent
16630 to at least one undefined path variable.
16631
16632 \smallskip\hang
16633 |cur_type=mp_picture_type| means that |cur_exp| points to an edge header node.
16634 There may be other pointers to this particular set of edges.  The header node
16635 contains a reference count that includes this particular reference.
16636
16637 \smallskip\hang
16638 |cur_type=mp_unknown_picture| means that |cur_exp| points to a capsule
16639 node that is in the ring of variables equivalent
16640 to at least one undefined picture variable.
16641
16642 \smallskip\hang
16643 |cur_type=mp_transform_type| means that |cur_exp| points to a |mp_transform_type|
16644 capsule node. The |value| part of this capsule
16645 points to a transform node that contains six numeric values,
16646 each of which is |independent|, |dependent|, |mp_proto_dependent|, or |known|.
16647
16648 \smallskip\hang
16649 |cur_type=mp_color_type| means that |cur_exp| points to a |color_type|
16650 capsule node. The |value| part of this capsule
16651 points to a color node that contains three numeric values,
16652 each of which is |independent|, |dependent|, |mp_proto_dependent|, or |known|.
16653
16654 \smallskip\hang
16655 |cur_type=mp_cmykcolor_type| means that |cur_exp| points to a |mp_cmykcolor_type|
16656 capsule node. The |value| part of this capsule
16657 points to a color node that contains four numeric values,
16658 each of which is |independent|, |dependent|, |mp_proto_dependent|, or |known|.
16659
16660 \smallskip\hang
16661 |cur_type=mp_pair_type| means that |cur_exp| points to a capsule
16662 node whose type is |mp_pair_type|. The |value| part of this capsule
16663 points to a pair node that contains two numeric values,
16664 each of which is |independent|, |dependent|, |mp_proto_dependent|, or |known|.
16665
16666 \smallskip\hang
16667 |cur_type=mp_known| means that |cur_exp| is a |scaled| value.
16668
16669 \smallskip\hang
16670 |cur_type=mp_dependent| means that |cur_exp| points to a capsule node whose type
16671 is |dependent|. The |dep_list| field in this capsule points to the associated
16672 dependency list.
16673
16674 \smallskip\hang
16675 |cur_type=mp_proto_dependent| means that |cur_exp| points to a |mp_proto_dependent|
16676 capsule node. The |dep_list| field in this capsule
16677 points to the associated dependency list.
16678
16679 \smallskip\hang
16680 |cur_type=independent| means that |cur_exp| points to a capsule node
16681 whose type is |independent|. This somewhat unusual case can arise, for
16682 example, in the expression
16683 `$x+\&{begingroup}\penalty0\,\&{string}\,x; 0\,\&{endgroup}$'.
16684
16685 \smallskip\hang
16686 |cur_type=mp_token_list| means that |cur_exp| points to a linked list of
16687 tokens. This case arises only on the left-hand side of an assignment
16688 (`\.{:=}') operation, under very special circumstances.
16689
16690 \smallskip\noindent
16691 The possible settings of |cur_type| have been listed here in increasing
16692 numerical order. Notice that |cur_type| will never be |mp_numeric_type| or
16693 |suffixed_macro| or |mp_unsuffixed_macro|, although variables of those types
16694 are allowed.  Conversely, \MP\ has no variables of type |mp_vacuous| or
16695 |token_list|.
16696
16697 @ Capsules are two-word nodes that have a similar meaning
16698 to |cur_type| and |cur_exp|. Such nodes have |name_type=capsule|
16699 and |link<=mp_void|; and their |type| field is one of the possibilities for
16700 |cur_type| listed above.
16701
16702 The |value| field of a capsule is, in most cases, the value that
16703 corresponds to its |type|, as |cur_exp| corresponds to |cur_type|.
16704 However, when |cur_exp| would point to a capsule,
16705 no extra layer of indirection is present; the |value|
16706 field is what would have been called |value(cur_exp)| if it had not been
16707 encapsulated.  Furthermore, if the type is |dependent| or
16708 |mp_proto_dependent|, the |value| field of a capsule is replaced by
16709 |dep_list| and |prev_dep| fields, since dependency lists in capsules are
16710 always part of the general |dep_list| structure.
16711
16712 The |get_x_next| routine is careful not to change the values of |cur_type|
16713 and |cur_exp| when it gets an expanded token. However, |get_x_next| might
16714 call a macro, which might parse an expression, which might execute lots of
16715 commands in a group; hence it's possible that |cur_type| might change
16716 from, say, |mp_unknown_boolean| to |mp_boolean_type|, or from |dependent| to
16717 |known| or |independent|, during the time |get_x_next| is called. The
16718 programs below are careful to stash sensitive intermediate results in
16719 capsules, so that \MP's generality doesn't cause trouble.
16720
16721 Here's a procedure that illustrates these conventions. It takes
16722 the contents of $(|cur_type|\kern-.3pt,|cur_exp|\kern-.3pt)$
16723 and stashes them away in a
16724 capsule. It is not used when |cur_type=mp_token_list|.
16725 After the operation, |cur_type=mp_vacuous|; hence there is no need to
16726 copy path lists or to update reference counts, etc.
16727
16728 The special link |mp_void| is put on the capsule returned by
16729 |stash_cur_exp|, because this procedure is used to store macro parameters
16730 that must be easily distinguishable from token lists.
16731
16732 @<Declare the stashing/unstashing routines@>=
16733 pointer mp_stash_cur_exp (MP mp) {
16734   pointer p; /* the capsule that will be returned */
16735   switch (mp->cur_type) {
16736   case unknown_types:
16737   case mp_transform_type:
16738   case mp_color_type:
16739   case mp_pair_type:
16740   case mp_dependent:
16741   case mp_proto_dependent:
16742   case mp_independent: 
16743   case mp_cmykcolor_type:
16744     p=mp->cur_exp;
16745     break;
16746   default: 
16747     p=mp_get_node(mp, value_node_size); name_type(p)=mp_capsule;
16748     type(p)=mp->cur_type; value(p)=mp->cur_exp;
16749     break;
16750   }
16751   mp->cur_type=mp_vacuous; link(p)=mp_void; 
16752   return p;
16753 }
16754
16755 @ The inverse of |stash_cur_exp| is the following procedure, which
16756 deletes an unnecessary capsule and puts its contents into |cur_type|
16757 and |cur_exp|.
16758
16759 The program steps of \MP\ can be divided into two categories: those in
16760 which |cur_type| and |cur_exp| are ``alive'' and those in which they are
16761 ``dead,'' in the sense that |cur_type| and |cur_exp| contain relevant
16762 information or not. It's important not to ignore them when they're alive,
16763 and it's important not to pay attention to them when they're dead.
16764
16765 There's also an intermediate category: If |cur_type=mp_vacuous|, then
16766 |cur_exp| is irrelevant, hence we can proceed without caring if |cur_type|
16767 and |cur_exp| are alive or dead. In such cases we say that |cur_type|
16768 and |cur_exp| are {\sl dormant}. It is permissible to call |get_x_next|
16769 only when they are alive or dormant.
16770
16771 The \\{stash} procedure above assumes that |cur_type| and |cur_exp|
16772 are alive or dormant. The \\{unstash} procedure assumes that they are
16773 dead or dormant; it resuscitates them.
16774
16775 @<Declare the stashing/unstashing...@>=
16776 void mp_unstash_cur_exp (MP mp,pointer p) ;
16777
16778 @ @c
16779 void mp_unstash_cur_exp (MP mp,pointer p) { 
16780   mp->cur_type=type(p);
16781   switch (mp->cur_type) {
16782   case unknown_types:
16783   case mp_transform_type:
16784   case mp_color_type:
16785   case mp_pair_type:
16786   case mp_dependent: 
16787   case mp_proto_dependent:
16788   case mp_independent:
16789   case mp_cmykcolor_type: 
16790     mp->cur_exp=p;
16791     break;
16792   default:
16793     mp->cur_exp=value(p);
16794     mp_free_node(mp, p,value_node_size);
16795     break;
16796   }
16797 }
16798
16799 @ The following procedure prints the values of expressions in an
16800 abbreviated format. If its first parameter |p| is null, the value of
16801 |(cur_type,cur_exp)| is displayed; otherwise |p| should be a capsule
16802 containing the desired value. The second parameter controls the amount of
16803 output. If it is~0, dependency lists will be abbreviated to
16804 `\.{linearform}' unless they consist of a single term.  If it is greater
16805 than~1, complicated structures (pens, pictures, and paths) will be displayed
16806 in full.
16807
16808 @<Declare subroutines for printing expressions@>=
16809 @<Declare the procedure called |print_dp|@>;
16810 @<Declare the stashing/unstashing routines@>;
16811 void mp_print_exp (MP mp,pointer p, small_number verbosity) {
16812   boolean restore_cur_exp; /* should |cur_exp| be restored? */
16813   small_number t; /* the type of the expression */
16814   pointer q; /* a big node being displayed */
16815   integer v=0; /* the value of the expression */
16816   if ( p!=null ) {
16817     restore_cur_exp=false;
16818   } else { 
16819     p=mp_stash_cur_exp(mp); restore_cur_exp=true;
16820   }
16821   t=type(p);
16822   if ( t<mp_dependent ) v=value(p); else if ( t<mp_independent ) v=dep_list(p);
16823   @<Print an abbreviated value of |v| with format depending on |t|@>;
16824   if ( restore_cur_exp ) mp_unstash_cur_exp(mp, p);
16825 }
16826
16827 @ @<Print an abbreviated value of |v| with format depending on |t|@>=
16828 switch (t) {
16829 case mp_vacuous:mp_print(mp, "mp_vacuous"); break;
16830 case mp_boolean_type:
16831   if ( v==true_code ) mp_print(mp, "true"); else mp_print(mp, "false");
16832   break;
16833 case unknown_types: case mp_numeric_type:
16834   @<Display a variable that's been declared but not defined@>;
16835   break;
16836 case mp_string_type:
16837   mp_print_char(mp, '"'); mp_print_str(mp, v); mp_print_char(mp, '"');
16838   break;
16839 case mp_pen_type: case mp_path_type: case mp_picture_type:
16840   @<Display a complex type@>;
16841   break;
16842 case mp_transform_type: case mp_color_type: case mp_pair_type: case mp_cmykcolor_type:
16843   if ( v==null ) mp_print_type(mp, t);
16844   else @<Display a big node@>;
16845   break;
16846 case mp_known:mp_print_scaled(mp, v); break;
16847 case mp_dependent: case mp_proto_dependent:
16848   mp_print_dp(mp, t,v,verbosity);
16849   break;
16850 case mp_independent:mp_print_variable_name(mp, p); break;
16851 default: mp_confusion(mp, "exp"); break;
16852 @:this can't happen exp}{\quad exp@>
16853 }
16854
16855 @ @<Display a big node@>=
16856
16857   mp_print_char(mp, '('); q=v+mp->big_node_size[t];
16858   do {  
16859     if ( type(v)==mp_known ) mp_print_scaled(mp, value(v));
16860     else if ( type(v)==mp_independent ) mp_print_variable_name(mp, v);
16861     else mp_print_dp(mp, type(v),dep_list(v),verbosity);
16862     v=v+2;
16863     if ( v!=q ) mp_print_char(mp, ',');
16864   } while (v!=q);
16865   mp_print_char(mp, ')');
16866 }
16867
16868 @ Values of type \&{picture}, \&{path}, and \&{pen} are displayed verbosely
16869 in the log file only, unless the user has given a positive value to
16870 \\{tracingonline}.
16871
16872 @<Display a complex type@>=
16873 if ( verbosity<=1 ) {
16874   mp_print_type(mp, t);
16875 } else { 
16876   if ( mp->selector==term_and_log )
16877    if ( mp->internal[mp_tracing_online]<=0 ) {
16878     mp->selector=term_only;
16879     mp_print_type(mp, t); mp_print(mp, " (see the transcript file)");
16880     mp->selector=term_and_log;
16881   };
16882   switch (t) {
16883   case mp_pen_type:mp_print_pen(mp, v,"",false); break;
16884   case mp_path_type:mp_print_path(mp, v,"",false); break;
16885   case mp_picture_type:mp_print_edges(mp, v,"",false); break;
16886   } /* there are no other cases */
16887 }
16888
16889 @ @<Declare the procedure called |print_dp|@>=
16890 void mp_print_dp (MP mp,small_number t, pointer p, 
16891                   small_number verbosity)  {
16892   pointer q; /* the node following |p| */
16893   q=link(p);
16894   if ( (info(q)==null) || (verbosity>0) ) mp_print_dependency(mp, p,t);
16895   else mp_print(mp, "linearform");
16896 }
16897
16898 @ The displayed name of a variable in a ring will not be a capsule unless
16899 the ring consists entirely of capsules.
16900
16901 @<Display a variable that's been declared but not defined@>=
16902 { mp_print_type(mp, t);
16903 if ( v!=null )
16904   { mp_print_char(mp, ' ');
16905   while ( (name_type(v)==mp_capsule) && (v!=p) ) v=value(v);
16906   mp_print_variable_name(mp, v);
16907   };
16908 }
16909
16910 @ When errors are detected during parsing, it is often helpful to
16911 display an expression just above the error message, using |exp_err|
16912 or |disp_err| instead of |print_err|.
16913
16914 @d exp_err(A) mp_disp_err(mp, null,(A)) /* displays the current expression */
16915
16916 @<Declare subroutines for printing expressions@>=
16917 void mp_disp_err (MP mp,pointer p, char *s) { 
16918   if ( mp->interaction==mp_error_stop_mode ) wake_up_terminal;
16919   mp_print_nl(mp, ">> ");
16920 @.>>@>
16921   mp_print_exp(mp, p,1); /* ``medium verbose'' printing of the expression */
16922   if (strlen(s)) { 
16923     mp_print_nl(mp, "! "); mp_print(mp, s);
16924 @.!\relax@>
16925   }
16926 }
16927
16928 @ If |cur_type| and |cur_exp| contain relevant information that should
16929 be recycled, we will use the following procedure, which changes |cur_type|
16930 to |known| and stores a given value in |cur_exp|. We can think of |cur_type|
16931 and |cur_exp| as either alive or dormant after this has been done,
16932 because |cur_exp| will not contain a pointer value.
16933
16934 @ @c void mp_flush_cur_exp (MP mp,scaled v) { 
16935   switch (mp->cur_type) {
16936   case unknown_types: case mp_transform_type: case mp_color_type: case mp_pair_type:
16937   case mp_dependent: case mp_proto_dependent: case mp_independent: case mp_cmykcolor_type:
16938     mp_recycle_value(mp, mp->cur_exp); 
16939     mp_free_node(mp, mp->cur_exp,value_node_size);
16940     break;
16941   case mp_string_type:
16942     delete_str_ref(mp->cur_exp); break;
16943   case mp_pen_type: case mp_path_type: 
16944     mp_toss_knot_list(mp, mp->cur_exp); break;
16945   case mp_picture_type:
16946     delete_edge_ref(mp->cur_exp); break;
16947   default: 
16948     break;
16949   }
16950   mp->cur_type=mp_known; mp->cur_exp=v;
16951 }
16952
16953 @ There's a much more general procedure that is capable of releasing
16954 the storage associated with any two-word value packet.
16955
16956 @<Declare the recycling subroutines@>=
16957 void mp_recycle_value (MP mp,pointer p) ;
16958
16959 @ @c void mp_recycle_value (MP mp,pointer p) {
16960   small_number t; /* a type code */
16961   integer vv; /* another value */
16962   pointer q,r,s,pp; /* link manipulation registers */
16963   integer v=0; /* a value */
16964   t=type(p);
16965   if ( t<mp_dependent ) v=value(p);
16966   switch (t) {
16967   case undefined: case mp_vacuous: case mp_boolean_type: case mp_known:
16968   case mp_numeric_type:
16969     break;
16970   case unknown_types:
16971     mp_ring_delete(mp, p); break;
16972   case mp_string_type:
16973     delete_str_ref(v); break;
16974   case mp_path_type: case mp_pen_type:
16975     mp_toss_knot_list(mp, v); break;
16976   case mp_picture_type:
16977     delete_edge_ref(v); break;
16978   case mp_cmykcolor_type: case mp_pair_type: case mp_color_type:
16979   case mp_transform_type:
16980     @<Recycle a big node@>; break; 
16981   case mp_dependent: case mp_proto_dependent:
16982     @<Recycle a dependency list@>; break;
16983   case mp_independent:
16984     @<Recycle an independent variable@>; break;
16985   case mp_token_list: case mp_structured:
16986     mp_confusion(mp, "recycle"); break;
16987 @:this can't happen recycle}{\quad recycle@>
16988   case mp_unsuffixed_macro: case mp_suffixed_macro:
16989     mp_delete_mac_ref(mp, value(p)); break;
16990   } /* there are no other cases */
16991   type(p)=undefined;
16992 }
16993
16994 @ @<Recycle a big node@>=
16995 if ( v!=null ){ 
16996   q=v+mp->big_node_size[t];
16997   do {  
16998     q=q-2; mp_recycle_value(mp, q);
16999   } while (q!=v);
17000   mp_free_node(mp, v,mp->big_node_size[t]);
17001 }
17002
17003 @ @<Recycle a dependency list@>=
17004
17005   q=dep_list(p);
17006   while ( info(q)!=null ) q=link(q);
17007   link(prev_dep(p))=link(q);
17008   prev_dep(link(q))=prev_dep(p);
17009   link(q)=null; mp_flush_node_list(mp, dep_list(p));
17010 }
17011
17012 @ When an independent variable disappears, it simply fades away, unless
17013 something depends on it. In the latter case, a dependent variable whose
17014 coefficient of dependence is maximal will take its place.
17015 The relevant algorithm is due to Ignacio~A. Zabala, who implemented it
17016 as part of his Ph.D. thesis (Stanford University, December 1982).
17017 @^Zabala Salelles, Ignacio Andres@>
17018
17019 For example, suppose that variable $x$ is being recycled, and that the
17020 only variables depending on~$x$ are $y=2x+a$ and $z=x+b$. In this case
17021 we want to make $y$ independent and $z=.5y-.5a+b$; no other variables
17022 will depend on~$y$. If $\\{tracingequations}>0$ in this situation,
17023 we will print `\.{\#\#\# -2x=-y+a}'.
17024
17025 There's a slight complication, however: An independent variable $x$
17026 can occur both in dependency lists and in proto-dependency lists.
17027 This makes it necessary to be careful when deciding which coefficient
17028 is maximal.
17029
17030 Furthermore, this complication is not so slight when
17031 a proto-dependent variable is chosen to become independent. For example,
17032 suppose that $y=2x+100a$ is proto-dependent while $z=x+b$ is dependent;
17033 then we must change $z=.5y-50a+b$ to a proto-dependency, because of the
17034 large coefficient `50'.
17035
17036 In order to deal with these complications without wasting too much time,
17037 we shall link together the occurrences of~$x$ among all the linear
17038 dependencies, maintaining separate lists for the dependent and
17039 proto-dependent cases.
17040
17041 @<Recycle an independent variable@>=
17042
17043   mp->max_c[mp_dependent]=0; mp->max_c[mp_proto_dependent]=0;
17044   mp->max_link[mp_dependent]=null; mp->max_link[mp_proto_dependent]=null;
17045   q=link(dep_head);
17046   while ( q!=dep_head ) { 
17047     s=value_loc(q); /* now |link(s)=dep_list(q)| */
17048     while (1) { 
17049       r=link(s);
17050       if ( info(r)==null ) break;;
17051       if ( info(r)!=p ) { 
17052        s=r;
17053       } else  { 
17054         t=type(q); link(s)=link(r); info(r)=q;
17055         if ( abs(value(r))>mp->max_c[t] ) {
17056           @<Record a new maximum coefficient of type |t|@>;
17057         } else { 
17058           link(r)=mp->max_link[t]; mp->max_link[t]=r;
17059         }
17060       }
17061     }   
17062     q=link(r);
17063   }
17064   if ( (mp->max_c[mp_dependent]>0)||(mp->max_c[mp_proto_dependent]>0) ) {
17065     @<Choose a dependent variable to take the place of the disappearing
17066     independent variable, and change all remaining dependencies
17067     accordingly@>;
17068   }
17069 }
17070
17071 @ The code for independency removal makes use of three two-word arrays.
17072
17073 @<Glob...@>=
17074 integer max_c[mp_proto_dependent+1];  /* max coefficient magnitude */
17075 pointer max_ptr[mp_proto_dependent+1]; /* where |p| occurs with |max_c| */
17076 pointer max_link[mp_proto_dependent+1]; /* other occurrences of |p| */
17077
17078 @ @<Record a new maximum coefficient...@>=
17079
17080   if ( mp->max_c[t]>0 ) {
17081     link(mp->max_ptr[t])=mp->max_link[t]; mp->max_link[t]=mp->max_ptr[t];
17082   }
17083   mp->max_c[t]=abs(value(r)); mp->max_ptr[t]=r;
17084 }
17085
17086 @ @<Choose a dependent...@>=
17087
17088   if ( (mp->max_c[mp_dependent] / 010000 >= mp->max_c[mp_proto_dependent]) )
17089     t=mp_dependent;
17090   else 
17091     t=mp_proto_dependent;
17092   @<Determine the dependency list |s| to substitute for the independent
17093     variable~|p|@>;
17094   t=mp_dependent+mp_proto_dependent-t; /* complement |t| */
17095   if ( mp->max_c[t]>0 ) { /* we need to pick up an unchosen dependency */ 
17096     link(mp->max_ptr[t])=mp->max_link[t]; mp->max_link[t]=mp->max_ptr[t];
17097   }
17098   if ( t!=mp_dependent ) { @<Substitute new dependencies in place of |p|@>; }
17099   else { @<Substitute new proto-dependencies in place of |p|@>;}
17100   mp_flush_node_list(mp, s);
17101   if ( mp->fix_needed ) mp_fix_dependencies(mp);
17102   check_arith;
17103 }
17104
17105 @ Let |s=max_ptr[t]|. At this point we have $|value|(s)=\pm|max_c|[t]$,
17106 and |info(s)| points to the dependent variable~|pp| of type~|t| from
17107 whose dependency list we have removed node~|s|. We must reinsert
17108 node~|s| into the dependency list, with coefficient $-1.0$, and with
17109 |pp| as the new independent variable. Since |pp| will have a larger serial
17110 number than any other variable, we can put node |s| at the head of the
17111 list.
17112
17113 @<Determine the dep...@>=
17114 s=mp->max_ptr[t]; pp=info(s); v=value(s);
17115 if ( t==mp_dependent ) value(s)=-fraction_one; else value(s)=-unity;
17116 r=dep_list(pp); link(s)=r;
17117 while ( info(r)!=null ) r=link(r);
17118 q=link(r); link(r)=null;
17119 prev_dep(q)=prev_dep(pp); link(prev_dep(pp))=q;
17120 new_indep(pp);
17121 if ( mp->cur_exp==pp ) if ( mp->cur_type==t ) mp->cur_type=mp_independent;
17122 if ( mp->internal[mp_tracing_equations]>0 ) { 
17123   @<Show the transformed dependency@>; 
17124 }
17125
17126 @ Now $(-v)$ times the formerly independent variable~|p| is being replaced
17127 by the dependency list~|s|.
17128
17129 @<Show the transformed...@>=
17130 if ( mp_interesting(mp, p) ) {
17131   mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "### ");
17132 @:]]]\#\#\#_}{\.{\#\#\#}@>
17133   if ( v>0 ) mp_print_char(mp, '-');
17134   if ( t==mp_dependent ) vv=mp_round_fraction(mp, mp->max_c[mp_dependent]);
17135   else vv=mp->max_c[mp_proto_dependent];
17136   if ( vv!=unity ) mp_print_scaled(mp, vv);
17137   mp_print_variable_name(mp, p);
17138   while ( value(p) % s_scale>0 ) {
17139     mp_print(mp, "*4"); value(p)=value(p)-2;
17140   }
17141   if ( t==mp_dependent ) mp_print_char(mp, '='); else mp_print(mp, " = ");
17142   mp_print_dependency(mp, s,t);
17143   mp_end_diagnostic(mp, false);
17144 }
17145
17146 @ Finally, there are dependent and proto-dependent variables whose
17147 dependency lists must be brought up to date.
17148
17149 @<Substitute new dependencies...@>=
17150 for (t=mp_dependent;t<=mp_proto_dependent;t++){ 
17151   r=mp->max_link[t];
17152   while ( r!=null ) {
17153     q=info(r);
17154     dep_list(q)=mp_p_plus_fq(mp, dep_list(q),
17155      mp_make_fraction(mp, value(r),-v),s,t,mp_dependent);
17156     if ( dep_list(q)==mp->dep_final ) mp_make_known(mp, q,mp->dep_final);
17157     q=r; r=link(r); mp_free_node(mp, q,dep_node_size);
17158   }
17159 }
17160
17161 @ @<Substitute new proto...@>=
17162 for (t=mp_dependent;t<=mp_proto_dependent;t++) {
17163   r=mp->max_link[t];
17164   while ( r!=null ) {
17165     q=info(r);
17166     if ( t==mp_dependent ) { /* for safety's sake, we change |q| to |mp_proto_dependent| */
17167       if ( mp->cur_exp==q ) if ( mp->cur_type==mp_dependent )
17168         mp->cur_type=mp_proto_dependent;
17169       dep_list(q)=mp_p_over_v(mp, dep_list(q),unity,mp_dependent,mp_proto_dependent);
17170       type(q)=mp_proto_dependent; value(r)=mp_round_fraction(mp, value(r));
17171     }
17172     dep_list(q)=mp_p_plus_fq(mp, dep_list(q),
17173       mp_make_scaled(mp, value(r),-v),s,mp_proto_dependent,mp_proto_dependent);
17174     if ( dep_list(q)==mp->dep_final ) mp_make_known(mp, q,mp->dep_final);
17175     q=r; r=link(r); mp_free_node(mp, q,dep_node_size);
17176   }
17177 }
17178
17179 @ Here are some routines that provide handy combinations of actions
17180 that are often needed during error recovery. For example,
17181 `|flush_error|' flushes the current expression, replaces it by
17182 a given value, and calls |error|.
17183
17184 Errors often are detected after an extra token has already been scanned.
17185 The `\\{put\_get}' routines put that token back before calling |error|;
17186 then they get it back again. (Or perhaps they get another token, if
17187 the user has changed things.)
17188
17189 @<Declarations@>=
17190 void mp_flush_error (MP mp,scaled v);
17191 void mp_put_get_error (MP mp);
17192 void mp_put_get_flush_error (MP mp,scaled v) ;
17193
17194 @ @c
17195 void mp_flush_error (MP mp,scaled v) { 
17196   mp_error(mp); mp_flush_cur_exp(mp, v); 
17197 }
17198 void mp_put_get_error (MP mp) { 
17199   mp_back_error(mp); mp_get_x_next(mp); 
17200 }
17201 void mp_put_get_flush_error (MP mp,scaled v) { 
17202   mp_put_get_error(mp);
17203   mp_flush_cur_exp(mp, v); 
17204 }
17205
17206 @ A global variable |var_flag| is set to a special command code
17207 just before \MP\ calls |scan_expression|, if the expression should be
17208 treated as a variable when this command code immediately follows. For
17209 example, |var_flag| is set to |assignment| at the beginning of a
17210 statement, because we want to know the {\sl location\/} of a variable at
17211 the left of `\.{:=}', not the {\sl value\/} of that variable.
17212
17213 The |scan_expression| subroutine calls |scan_tertiary|,
17214 which calls |scan_secondary|, which calls |scan_primary|, which sets
17215 |var_flag:=0|. In this way each of the scanning routines ``knows''
17216 when it has been called with a special |var_flag|, but |var_flag| is
17217 usually zero.
17218
17219 A variable preceding a command that equals |var_flag| is converted to a
17220 token list rather than a value. Furthermore, an `\.{=}' sign following an
17221 expression with |var_flag=assignment| is not considered to be a relation
17222 that produces boolean expressions.
17223
17224
17225 @<Glob...@>=
17226 int var_flag; /* command that wants a variable */
17227
17228 @ @<Set init...@>=
17229 mp->var_flag=0;
17230
17231 @* \[37] Parsing primary expressions.
17232 The first parsing routine, |scan_primary|, is also the most complicated one,
17233 since it involves so many different cases. But each case---with one
17234 exception---is fairly simple by itself.
17235
17236 When |scan_primary| begins, the first token of the primary to be scanned
17237 should already appear in |cur_cmd|, |cur_mod|, and |cur_sym|. The values
17238 of |cur_type| and |cur_exp| should be either dead or dormant, as explained
17239 earlier. If |cur_cmd| is not between |min_primary_command| and
17240 |max_primary_command|, inclusive, a syntax error will be signaled.
17241
17242 @<Declare the basic parsing subroutines@>=
17243 void mp_scan_primary (MP mp) {
17244   pointer p,q,r; /* for list manipulation */
17245   quarterword c; /* a primitive operation code */
17246   int my_var_flag; /* initial value of |my_var_flag| */
17247   pointer l_delim,r_delim; /* hash addresses of a delimiter pair */
17248   @<Other local variables for |scan_primary|@>;
17249   my_var_flag=mp->var_flag; mp->var_flag=0;
17250 RESTART:
17251   check_arith;
17252   @<Supply diagnostic information, if requested@>;
17253   switch (mp->cur_cmd) {
17254   case left_delimiter:
17255     @<Scan a delimited primary@>; break;
17256   case begin_group:
17257     @<Scan a grouped primary@>; break;
17258   case string_token:
17259     @<Scan a string constant@>; break;
17260   case numeric_token:
17261     @<Scan a primary that starts with a numeric token@>; break;
17262   case nullary:
17263     @<Scan a nullary operation@>; break;
17264   case unary: case type_name: case cycle: case plus_or_minus:
17265     @<Scan a unary operation@>; break;
17266   case primary_binary:
17267     @<Scan a binary operation with `\&{of}' between its operands@>; break;
17268   case str_op:
17269     @<Convert a suffix to a string@>; break;
17270   case internal_quantity:
17271     @<Scan an internal numeric quantity@>; break;
17272   case capsule_token:
17273     mp_make_exp_copy(mp, mp->cur_mod); break;
17274   case tag_token:
17275     @<Scan a variable primary; |goto restart| if it turns out to be a macro@>; break;
17276   default: 
17277     mp_bad_exp(mp, "A primary"); goto RESTART; break;
17278 @.A primary expression...@>
17279   }
17280   mp_get_x_next(mp); /* the routines |goto done| if they don't want this */
17281 DONE: 
17282   if ( mp->cur_cmd==left_bracket ) {
17283     if ( mp->cur_type>=mp_known ) {
17284       @<Scan a mediation construction@>;
17285     }
17286   }
17287 }
17288
17289
17290
17291 @ Errors at the beginning of expressions are flagged by |bad_exp|.
17292
17293 @c void mp_bad_exp (MP mp,char * s) {
17294   int save_flag;
17295   print_err(s); mp_print(mp, " expression can't begin with `");
17296   mp_print_cmd_mod(mp, mp->cur_cmd,mp->cur_mod); 
17297   mp_print_char(mp, '\'');
17298   help4("I'm afraid I need some sort of value in order to continue,")
17299     ("so I've tentatively inserted `0'. You may want to")
17300     ("delete this zero and insert something else;")
17301     ("see Chapter 27 of The METAFONTbook for an example.");
17302 @:METAFONTbook}{\sl The {\logos METAFONT\/}book@>
17303   mp_back_input(mp); mp->cur_sym=0; mp->cur_cmd=numeric_token; 
17304   mp->cur_mod=0; mp_ins_error(mp);
17305   save_flag=mp->var_flag; mp->var_flag=0; mp_get_x_next(mp);
17306   mp->var_flag=save_flag;
17307 }
17308
17309 @ @<Supply diagnostic information, if requested@>=
17310 #ifdef DEBUG
17311 if ( mp->panicking ) mp_check_mem(mp, false);
17312 #endif
17313 if ( mp->interrupt!=0 ) if ( mp->OK_to_interrupt ) {
17314   mp_back_input(mp); check_interrupt; mp_get_x_next(mp);
17315 }
17316
17317 @ @<Scan a delimited primary@>=
17318
17319   l_delim=mp->cur_sym; r_delim=mp->cur_mod; 
17320   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17321   if ( (mp->cur_cmd==comma) && (mp->cur_type>=mp_known) ) {
17322     @<Scan the rest of a delimited set of numerics@>;
17323   } else {
17324     mp_check_delimiter(mp, l_delim,r_delim);
17325   }
17326 }
17327
17328 @ The |stash_in| subroutine puts the current (numeric) expression into a field
17329 within a ``big node.''
17330
17331 @c void mp_stash_in (MP mp,pointer p) {
17332   pointer q; /* temporary register */
17333   type(p)=mp->cur_type;
17334   if ( mp->cur_type==mp_known ) {
17335     value(p)=mp->cur_exp;
17336   } else { 
17337     if ( mp->cur_type==mp_independent ) {
17338       @<Stash an independent |cur_exp| into a big node@>;
17339     } else { 
17340       mp->mem[value_loc(p)]=mp->mem[value_loc(mp->cur_exp)];
17341       /* |dep_list(p):=dep_list(cur_exp)| and |prev_dep(p):=prev_dep(cur_exp)| */
17342       link(prev_dep(p))=p;
17343     }
17344     mp_free_node(mp, mp->cur_exp,value_node_size);
17345   }
17346   mp->cur_type=mp_vacuous;
17347 }
17348
17349 @ In rare cases the current expression can become |independent|. There
17350 may be many dependency lists pointing to such an independent capsule,
17351 so we can't simply move it into place within a big node. Instead,
17352 we copy it, then recycle it.
17353
17354 @ @<Stash an independent |cur_exp|...@>=
17355
17356   q=mp_single_dependency(mp, mp->cur_exp);
17357   if ( q==mp->dep_final ){ 
17358     type(p)=mp_known; value(p)=0; mp_free_node(mp, q,dep_node_size);
17359   } else { 
17360     type(p)=mp_dependent; mp_new_dep(mp, p,q);
17361   }
17362   mp_recycle_value(mp, mp->cur_exp);
17363 }
17364
17365 @ This code uses the fact that |red_part_loc| and |green_part_loc|
17366 are synonymous with |x_part_loc| and |y_part_loc|.
17367
17368 @<Scan the rest of a delimited set of numerics@>=
17369
17370 p=mp_stash_cur_exp(mp);
17371 mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17372 @<Make sure the second part of a pair or color has a numeric type@>;
17373 q=mp_get_node(mp, value_node_size); name_type(q)=mp_capsule;
17374 if ( mp->cur_cmd==comma ) type(q)=mp_color_type;
17375 else type(q)=mp_pair_type;
17376 mp_init_big_node(mp, q); r=value(q);
17377 mp_stash_in(mp, y_part_loc(r));
17378 mp_unstash_cur_exp(mp, p);
17379 mp_stash_in(mp, x_part_loc(r));
17380 if ( mp->cur_cmd==comma ) {
17381   @<Scan the last of a triplet of numerics@>;
17382 }
17383 if ( mp->cur_cmd==comma ) {
17384   type(q)=mp_cmykcolor_type;
17385   mp_init_big_node(mp, q); t=value(q);
17386   mp->mem[cyan_part_loc(t)]=mp->mem[red_part_loc(r)];
17387   value(cyan_part_loc(t))=value(red_part_loc(r));
17388   mp->mem[magenta_part_loc(t)]=mp->mem[green_part_loc(r)];
17389   value(magenta_part_loc(t))=value(green_part_loc(r));
17390   mp->mem[yellow_part_loc(t)]=mp->mem[blue_part_loc(r)];
17391   value(yellow_part_loc(t))=value(blue_part_loc(r));
17392   mp_recycle_value(mp, r);
17393   r=t;
17394   @<Scan the last of a quartet of numerics@>;
17395 }
17396 mp_check_delimiter(mp, l_delim,r_delim);
17397 mp->cur_type=type(q);
17398 mp->cur_exp=q;
17399 }
17400
17401 @ @<Make sure the second part of a pair or color has a numeric type@>=
17402 if ( mp->cur_type<mp_known ) {
17403   exp_err("Nonnumeric ypart has been replaced by 0");
17404 @.Nonnumeric...replaced by 0@>
17405   help4("I've started to scan a pair `(a,b)' or a color `(a,b,c)';")
17406     ("but after finding a nice `a' I found a `b' that isn't")
17407     ("of numeric type. So I've changed that part to zero.")
17408     ("(The b that I didn't like appears above the error message.)");
17409   mp_put_get_flush_error(mp, 0);
17410 }
17411
17412 @ @<Scan the last of a triplet of numerics@>=
17413
17414   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17415   if ( mp->cur_type<mp_known ) {
17416     exp_err("Nonnumeric third part has been replaced by 0");
17417 @.Nonnumeric...replaced by 0@>
17418     help3("I've just scanned a color `(a,b,c)' or cmykcolor(a,b,c,d); but the `c'")
17419       ("isn't of numeric type. So I've changed that part to zero.")
17420       ("(The c that I didn't like appears above the error message.)");
17421     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
17422   }
17423   mp_stash_in(mp, blue_part_loc(r));
17424 }
17425
17426 @ @<Scan the last of a quartet of numerics@>=
17427
17428   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17429   if ( mp->cur_type<mp_known ) {
17430     exp_err("Nonnumeric blackpart has been replaced by 0");
17431 @.Nonnumeric...replaced by 0@>
17432     help3("I've just scanned a cmykcolor `(c,m,y,k)'; but the `k' isn't")
17433       ("of numeric type. So I've changed that part to zero.")
17434       ("(The k that I didn't like appears above the error message.)");
17435     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
17436   }
17437   mp_stash_in(mp, black_part_loc(r));
17438 }
17439
17440 @ The local variable |group_line| keeps track of the line
17441 where a \&{begingroup} command occurred; this will be useful
17442 in an error message if the group doesn't actually end.
17443
17444 @<Other local variables for |scan_primary|@>=
17445 integer group_line; /* where a group began */
17446
17447 @ @<Scan a grouped primary@>=
17448
17449   group_line=mp_true_line(mp);
17450   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>0 ) show_cur_cmd_mod;
17451   save_boundary_item(p);
17452   do {  
17453     mp_do_statement(mp); /* ends with |cur_cmd>=semicolon| */
17454   } while (! (mp->cur_cmd!=semicolon));
17455   if ( mp->cur_cmd!=end_group ) {
17456     print_err("A group begun on line ");
17457 @.A group...never ended@>
17458     mp_print_int(mp, group_line);
17459     mp_print(mp, " never ended");
17460     help2("I saw a `begingroup' back there that hasn't been matched")
17461          ("by `endgroup'. So I've inserted `endgroup' now.");
17462     mp_back_error(mp); mp->cur_cmd=end_group;
17463   }
17464   mp_unsave(mp); 
17465     /* this might change |cur_type|, if independent variables are recycled */
17466   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>0 ) show_cur_cmd_mod;
17467 }
17468
17469 @ @<Scan a string constant@>=
17470
17471   mp->cur_type=mp_string_type; mp->cur_exp=mp->cur_mod;
17472 }
17473
17474 @ Later we'll come to procedures that perform actual operations like
17475 addition, square root, and so on; our purpose now is to do the parsing.
17476 But we might as well mention those future procedures now, so that the
17477 suspense won't be too bad:
17478
17479 \smallskip
17480 |do_nullary(c)| does primitive operations that have no operands (e.g.,
17481 `\&{true}' or `\&{pencircle}');
17482
17483 \smallskip
17484 |do_unary(c)| applies a primitive operation to the current expression;
17485
17486 \smallskip
17487 |do_binary(p,c)| applies a primitive operation to the capsule~|p|
17488 and the current expression.
17489
17490 @<Scan a nullary operation@>=mp_do_nullary(mp, mp->cur_mod)
17491
17492 @ @<Scan a unary operation@>=
17493
17494   c=mp->cur_mod; mp_get_x_next(mp); mp_scan_primary(mp); 
17495   mp_do_unary(mp, c); goto DONE;
17496 }
17497
17498 @ A numeric token might be a primary by itself, or it might be the
17499 numerator of a fraction composed solely of numeric tokens, or it might
17500 multiply the primary that follows (provided that the primary doesn't begin
17501 with a plus sign or a minus sign). The code here uses the facts that
17502 |max_primary_command=plus_or_minus| and
17503 |max_primary_command-1=numeric_token|. If a fraction is found that is less
17504 than unity, we try to retain higher precision when we use it in scalar
17505 multiplication.
17506
17507 @<Other local variables for |scan_primary|@>=
17508 scaled num,denom; /* for primaries that are fractions, like `1/2' */
17509
17510 @ @<Scan a primary that starts with a numeric token@>=
17511
17512   mp->cur_exp=mp->cur_mod; mp->cur_type=mp_known; mp_get_x_next(mp);
17513   if ( mp->cur_cmd!=slash ) { 
17514     num=0; denom=0;
17515   } else { 
17516     mp_get_x_next(mp);
17517     if ( mp->cur_cmd!=numeric_token ) { 
17518       mp_back_input(mp);
17519       mp->cur_cmd=slash; mp->cur_mod=over; mp->cur_sym=frozen_slash;
17520       goto DONE;
17521     }
17522     num=mp->cur_exp; denom=mp->cur_mod;
17523     if ( denom==0 ) { @<Protest division by zero@>; }
17524     else { mp->cur_exp=mp_make_scaled(mp, num,denom); }
17525     check_arith; mp_get_x_next(mp);
17526   }
17527   if ( mp->cur_cmd>=min_primary_command ) {
17528    if ( mp->cur_cmd<numeric_token ) { /* in particular, |cur_cmd<>plus_or_minus| */
17529      p=mp_stash_cur_exp(mp); mp_scan_primary(mp);
17530      if ( (abs(num)>=abs(denom))||(mp->cur_type<mp_color_type) ) {
17531        mp_do_binary(mp, p,times);
17532      } else {
17533        mp_frac_mult(mp, num,denom);
17534        mp_free_node(mp, p,value_node_size);
17535      }
17536     }
17537   }
17538   goto DONE;
17539 }
17540
17541 @ @<Protest division...@>=
17542
17543   print_err("Division by zero");
17544 @.Division by zero@>
17545   help1("I'll pretend that you meant to divide by 1."); mp_error(mp);
17546 }
17547
17548 @ @<Scan a binary operation with `\&{of}' between its operands@>=
17549
17550   c=mp->cur_mod; mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17551   if ( mp->cur_cmd!=of_token ) {
17552     mp_missing_err(mp, "of"); mp_print(mp, " for "); 
17553     mp_print_cmd_mod(mp, primary_binary,c);
17554 @.Missing `of'@>
17555     help1("I've got the first argument; will look now for the other.");
17556     mp_back_error(mp);
17557   }
17558   p=mp_stash_cur_exp(mp); mp_get_x_next(mp); mp_scan_primary(mp); 
17559   mp_do_binary(mp, p,c); goto DONE;
17560 }
17561
17562 @ @<Convert a suffix to a string@>=
17563
17564   mp_get_x_next(mp); mp_scan_suffix(mp); 
17565   mp->old_setting=mp->selector; mp->selector=new_string;
17566   mp_show_token_list(mp, mp->cur_exp,null,100000,0); 
17567   mp_flush_token_list(mp, mp->cur_exp);
17568   mp->cur_exp=mp_make_string(mp); mp->selector=mp->old_setting; 
17569   mp->cur_type=mp_string_type;
17570   goto DONE;
17571 }
17572
17573 @ If an internal quantity appears all by itself on the left of an
17574 assignment, we return a token list of length one, containing the address
17575 of the internal quantity plus |hash_end|. (This accords with the conventions
17576 of the save stack, as described earlier.)
17577
17578 @<Scan an internal...@>=
17579
17580   q=mp->cur_mod;
17581   if ( my_var_flag==assignment ) {
17582     mp_get_x_next(mp);
17583     if ( mp->cur_cmd==assignment ) {
17584       mp->cur_exp=mp_get_avail(mp);
17585       info(mp->cur_exp)=q+hash_end; mp->cur_type=mp_token_list; 
17586       goto DONE;
17587     }
17588     mp_back_input(mp);
17589   }
17590   mp->cur_type=mp_known; mp->cur_exp=mp->internal[q];
17591 }
17592
17593 @ The most difficult part of |scan_primary| has been saved for last, since
17594 it was necessary to build up some confidence first. We can now face the task
17595 of scanning a variable.
17596
17597 As we scan a variable, we build a token list containing the relevant
17598 names and subscript values, simultaneously following along in the
17599 ``collective'' structure to see if we are actually dealing with a macro
17600 instead of a value.
17601
17602 The local variables |pre_head| and |post_head| will point to the beginning
17603 of the prefix and suffix lists; |tail| will point to the end of the list
17604 that is currently growing.
17605
17606 Another local variable, |tt|, contains partial information about the
17607 declared type of the variable-so-far. If |tt>=mp_unsuffixed_macro|, the
17608 relation |tt=type(q)| will always hold. If |tt=undefined|, the routine
17609 doesn't bother to update its information about type. And if
17610 |undefined<tt<mp_unsuffixed_macro|, the precise value of |tt| isn't critical.
17611
17612 @ @<Other local variables for |scan_primary|@>=
17613 pointer pre_head,post_head,tail;
17614   /* prefix and suffix list variables */
17615 small_number tt; /* approximation to the type of the variable-so-far */
17616 pointer t; /* a token */
17617 pointer macro_ref = 0; /* reference count for a suffixed macro */
17618
17619 @ @<Scan a variable primary...@>=
17620
17621   fast_get_avail(pre_head); tail=pre_head; post_head=null; tt=mp_vacuous;
17622   while (1) { 
17623     t=mp_cur_tok(mp); link(tail)=t;
17624     if ( tt!=undefined ) {
17625        @<Find the approximate type |tt| and corresponding~|q|@>;
17626       if ( tt>=mp_unsuffixed_macro ) {
17627         @<Either begin an unsuffixed macro call or
17628           prepare for a suffixed one@>;
17629       }
17630     }
17631     mp_get_x_next(mp); tail=t;
17632     if ( mp->cur_cmd==left_bracket ) {
17633       @<Scan for a subscript; replace |cur_cmd| by |numeric_token| if found@>;
17634     }
17635     if ( mp->cur_cmd>max_suffix_token ) break;
17636     if ( mp->cur_cmd<min_suffix_token ) break;
17637   } /* now |cur_cmd| is |internal_quantity|, |tag_token|, or |numeric_token| */
17638   @<Handle unusual cases that masquerade as variables, and |goto restart|
17639     or |goto done| if appropriate;
17640     otherwise make a copy of the variable and |goto done|@>;
17641 }
17642
17643 @ @<Either begin an unsuffixed macro call or...@>=
17644
17645   link(tail)=null;
17646   if ( tt>mp_unsuffixed_macro ) { /* |tt=mp_suffixed_macro| */
17647     post_head=mp_get_avail(mp); tail=post_head; link(tail)=t;
17648     tt=undefined; macro_ref=value(q); add_mac_ref(macro_ref);
17649   } else {
17650     @<Set up unsuffixed macro call and |goto restart|@>;
17651   }
17652 }
17653
17654 @ @<Scan for a subscript; replace |cur_cmd| by |numeric_token| if found@>=
17655
17656   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17657   if ( mp->cur_cmd!=right_bracket ) {
17658     @<Put the left bracket and the expression back to be rescanned@>;
17659   } else { 
17660     if ( mp->cur_type!=mp_known ) mp_bad_subscript(mp);
17661     mp->cur_cmd=numeric_token; mp->cur_mod=mp->cur_exp; mp->cur_sym=0;
17662   }
17663 }
17664
17665 @ The left bracket that we thought was introducing a subscript might have
17666 actually been the left bracket in a mediation construction like `\.{x[a,b]}'.
17667 So we don't issue an error message at this point; but we do want to back up
17668 so as to avoid any embarrassment about our incorrect assumption.
17669
17670 @<Put the left bracket and the expression back to be rescanned@>=
17671
17672   mp_back_input(mp); /* that was the token following the current expression */
17673   mp_back_expr(mp); mp->cur_cmd=left_bracket; 
17674   mp->cur_mod=0; mp->cur_sym=frozen_left_bracket;
17675 }
17676
17677 @ Here's a routine that puts the current expression back to be read again.
17678
17679 @c void mp_back_expr (MP mp) {
17680   pointer p; /* capsule token */
17681   p=mp_stash_cur_exp(mp); link(p)=null; back_list(p);
17682 }
17683
17684 @ Unknown subscripts lead to the following error message.
17685
17686 @c void mp_bad_subscript (MP mp) { 
17687   exp_err("Improper subscript has been replaced by zero");
17688 @.Improper subscript...@>
17689   help3("A bracketed subscript must have a known numeric value;")
17690     ("unfortunately, what I found was the value that appears just")
17691     ("above this error message. So I'll try a zero subscript.");
17692   mp_flush_error(mp, 0);
17693 }
17694
17695 @ Every time we call |get_x_next|, there's a chance that the variable we've
17696 been looking at will disappear. Thus, we cannot safely keep |q| pointing
17697 into the variable structure; we need to start searching from the root each time.
17698
17699 @<Find the approximate type |tt| and corresponding~|q|@>=
17700 @^inner loop@>
17701
17702   p=link(pre_head); q=info(p); tt=undefined;
17703   if ( eq_type(q) % outer_tag==tag_token ) {
17704     q=equiv(q);
17705     if ( q==null ) goto DONE2;
17706     while (1) { 
17707       p=link(p);
17708       if ( p==null ) {
17709         tt=type(q); goto DONE2;
17710       };
17711       if ( type(q)!=mp_structured ) goto DONE2;
17712       q=link(attr_head(q)); /* the |collective_subscript| attribute */
17713       if ( p>=mp->hi_mem_min ) { /* it's not a subscript */
17714         do {  q=link(q); } while (! (attr_loc(q)>=info(p)));
17715         if ( attr_loc(q)>info(p) ) goto DONE2;
17716       }
17717     }
17718   }
17719 DONE2:
17720   ;
17721 }
17722
17723 @ How do things stand now? Well, we have scanned an entire variable name,
17724 including possible subscripts and/or attributes; |cur_cmd|, |cur_mod|, and
17725 |cur_sym| represent the token that follows. If |post_head=null|, a
17726 token list for this variable name starts at |link(pre_head)|, with all
17727 subscripts evaluated. But if |post_head<>null|, the variable turned out
17728 to be a suffixed macro; |pre_head| is the head of the prefix list, while
17729 |post_head| is the head of a token list containing both `\.{\AT!}' and
17730 the suffix.
17731
17732 Our immediate problem is to see if this variable still exists. (Variable
17733 structures can change drastically whenever we call |get_x_next|; users
17734 aren't supposed to do this, but the fact that it is possible means that
17735 we must be cautious.)
17736
17737 The following procedure prints an error message when a variable
17738 unexpectedly disappears. Its help message isn't quite right for
17739 our present purposes, but we'll be able to fix that up.
17740
17741 @c 
17742 void mp_obliterated (MP mp,pointer q) { 
17743   print_err("Variable "); mp_show_token_list(mp, q,null,1000,0);
17744   mp_print(mp, " has been obliterated");
17745 @.Variable...obliterated@>
17746   help5("It seems you did a nasty thing---probably by accident,")
17747     ("but nevertheless you nearly hornswoggled me...")
17748     ("While I was evaluating the right-hand side of this")
17749     ("command, something happened, and the left-hand side")
17750     ("is no longer a variable! So I won't change anything.");
17751 }
17752
17753 @ If the variable does exist, we also need to check
17754 for a few other special cases before deciding that a plain old ordinary
17755 variable has, indeed, been scanned.
17756
17757 @<Handle unusual cases that masquerade as variables...@>=
17758 if ( post_head!=null ) {
17759   @<Set up suffixed macro call and |goto restart|@>;
17760 }
17761 q=link(pre_head); free_avail(pre_head);
17762 if ( mp->cur_cmd==my_var_flag ) { 
17763   mp->cur_type=mp_token_list; mp->cur_exp=q; goto DONE;
17764 }
17765 p=mp_find_variable(mp, q);
17766 if ( p!=null ) {
17767   mp_make_exp_copy(mp, p);
17768 } else { 
17769   mp_obliterated(mp, q);
17770   mp->help_line[2]="While I was evaluating the suffix of this variable,";
17771   mp->help_line[1]="something was redefined, and it's no longer a variable!";
17772   mp->help_line[0]="In order to get back on my feet, I've inserted `0' instead.";
17773   mp_put_get_flush_error(mp, 0);
17774 }
17775 mp_flush_node_list(mp, q); 
17776 goto DONE
17777
17778 @ The only complication associated with macro calling is that the prefix
17779 and ``at'' parameters must be packaged in an appropriate list of lists.
17780
17781 @<Set up unsuffixed macro call and |goto restart|@>=
17782
17783   p=mp_get_avail(mp); info(pre_head)=link(pre_head); link(pre_head)=p;
17784   info(p)=t; mp_macro_call(mp, value(q),pre_head,null);
17785   mp_get_x_next(mp); 
17786   goto RESTART;
17787 }
17788
17789 @ If the ``variable'' that turned out to be a suffixed macro no longer exists,
17790 we don't care, because we have reserved a pointer (|macro_ref|) to its
17791 token list.
17792
17793 @<Set up suffixed macro call and |goto restart|@>=
17794
17795   mp_back_input(mp); p=mp_get_avail(mp); q=link(post_head);
17796   info(pre_head)=link(pre_head); link(pre_head)=post_head;
17797   info(post_head)=q; link(post_head)=p; info(p)=link(q); link(q)=null;
17798   mp_macro_call(mp, macro_ref,pre_head,null); decr(ref_count(macro_ref));
17799   mp_get_x_next(mp); goto RESTART;
17800 }
17801
17802 @ Our remaining job is simply to make a copy of the value that has been
17803 found. Some cases are harder than others, but complexity arises solely
17804 because of the multiplicity of possible cases.
17805
17806 @<Declare the procedure called |make_exp_copy|@>=
17807 @<Declare subroutines needed by |make_exp_copy|@>;
17808 void mp_make_exp_copy (MP mp,pointer p) {
17809   pointer q,r,t; /* registers for list manipulation */
17810 RESTART: 
17811   mp->cur_type=type(p);
17812   switch (mp->cur_type) {
17813   case mp_vacuous: case mp_boolean_type: case mp_known:
17814     mp->cur_exp=value(p); break;
17815   case unknown_types:
17816     mp->cur_exp=mp_new_ring_entry(mp, p);
17817     break;
17818   case mp_string_type: 
17819     mp->cur_exp=value(p); add_str_ref(mp->cur_exp);
17820     break;
17821   case mp_picture_type:
17822     mp->cur_exp=value(p);add_edge_ref(mp->cur_exp);
17823     break;
17824   case mp_pen_type:
17825     mp->cur_exp=copy_pen(value(p));
17826     break; 
17827   case mp_path_type:
17828     mp->cur_exp=mp_copy_path(mp, value(p));
17829     break;
17830   case mp_transform_type: case mp_color_type: 
17831   case mp_cmykcolor_type: case mp_pair_type:
17832     @<Copy the big node |p|@>;
17833     break;
17834   case mp_dependent: case mp_proto_dependent:
17835     mp_encapsulate(mp, mp_copy_dep_list(mp, dep_list(p)));
17836     break;
17837   case mp_numeric_type: 
17838     new_indep(p); goto RESTART;
17839     break;
17840   case mp_independent: 
17841     q=mp_single_dependency(mp, p);
17842     if ( q==mp->dep_final ){ 
17843       mp->cur_type=mp_known; mp->cur_exp=0; mp_free_node(mp, q,value_node_size);
17844     } else { 
17845       mp->cur_type=mp_dependent; mp_encapsulate(mp, q);
17846     }
17847     break;
17848   default: 
17849     mp_confusion(mp, "copy");
17850 @:this can't happen copy}{\quad copy@>
17851     break;
17852   }
17853 }
17854
17855 @ The |encapsulate| subroutine assumes that |dep_final| is the
17856 tail of dependency list~|p|.
17857
17858 @<Declare subroutines needed by |make_exp_copy|@>=
17859 void mp_encapsulate (MP mp,pointer p) { 
17860   mp->cur_exp=mp_get_node(mp, value_node_size); type(mp->cur_exp)=mp->cur_type;
17861   name_type(mp->cur_exp)=mp_capsule; mp_new_dep(mp, mp->cur_exp,p);
17862 }
17863
17864 @ The most tedious case arises when the user refers to a
17865 \&{pair}, \&{color}, or \&{transform} variable; we must copy several fields,
17866 each of which can be |independent|, |dependent|, |mp_proto_dependent|,
17867 or |known|.
17868
17869 @<Copy the big node |p|@>=
17870
17871   if ( value(p)==null ) 
17872     mp_init_big_node(mp, p);
17873   t=mp_get_node(mp, value_node_size); name_type(t)=mp_capsule; type(t)=mp->cur_type;
17874   mp_init_big_node(mp, t);
17875   q=value(p)+mp->big_node_size[mp->cur_type]; 
17876   r=value(t)+mp->big_node_size[mp->cur_type];
17877   do {  
17878     q=q-2; r=r-2; mp_install(mp, r,q);
17879   } while (q!=value(p));
17880   mp->cur_exp=t;
17881 }
17882
17883 @ The |install| procedure copies a numeric field~|q| into field~|r| of
17884 a big node that will be part of a capsule.
17885
17886 @<Declare subroutines needed by |make_exp_copy|@>=
17887 void mp_install (MP mp,pointer r, pointer q) {
17888   pointer p; /* temporary register */
17889   if ( type(q)==mp_known ){ 
17890     value(r)=value(q); type(r)=mp_known;
17891   } else  if ( type(q)==mp_independent ) {
17892     p=mp_single_dependency(mp, q);
17893     if ( p==mp->dep_final ) {
17894       type(r)=mp_known; value(r)=0; mp_free_node(mp, p,value_node_size);
17895     } else  { 
17896       type(r)=mp_dependent; mp_new_dep(mp, r,p);
17897     }
17898   } else {
17899     type(r)=type(q); mp_new_dep(mp, r,mp_copy_dep_list(mp, dep_list(q)));
17900   }
17901 }
17902
17903 @ Expressions of the form `\.{a[b,c]}' are converted into
17904 `\.{b+a*(c-b)}', without checking the types of \.b~or~\.c,
17905 provided that \.a is numeric.
17906
17907 @<Scan a mediation...@>=
17908
17909   p=mp_stash_cur_exp(mp); mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17910   if ( mp->cur_cmd!=comma ) {
17911     @<Put the left bracket and the expression back...@>;
17912     mp_unstash_cur_exp(mp, p);
17913   } else { 
17914     q=mp_stash_cur_exp(mp); mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17915     if ( mp->cur_cmd!=right_bracket ) {
17916       mp_missing_err(mp, "]");
17917 @.Missing `]'@>
17918       help3("I've scanned an expression of the form `a[b,c',")
17919       ("so a right bracket should have come next.")
17920       ("I shall pretend that one was there.");
17921       mp_back_error(mp);
17922     }
17923     r=mp_stash_cur_exp(mp); mp_make_exp_copy(mp, q);
17924     mp_do_binary(mp, r,minus); mp_do_binary(mp, p,times); 
17925     mp_do_binary(mp, q,plus); mp_get_x_next(mp);
17926   }
17927 }
17928
17929 @ Here is a comparatively simple routine that is used to scan the
17930 \&{suffix} parameters of a macro.
17931
17932 @<Declare the basic parsing subroutines@>=
17933 void mp_scan_suffix (MP mp) {
17934   pointer h,t; /* head and tail of the list being built */
17935   pointer p; /* temporary register */
17936   h=mp_get_avail(mp); t=h;
17937   while (1) { 
17938     if ( mp->cur_cmd==left_bracket ) {
17939       @<Scan a bracketed subscript and set |cur_cmd:=numeric_token|@>;
17940     }
17941     if ( mp->cur_cmd==numeric_token ) {
17942       p=mp_new_num_tok(mp, mp->cur_mod);
17943     } else if ((mp->cur_cmd==tag_token)||(mp->cur_cmd==internal_quantity) ) {
17944        p=mp_get_avail(mp); info(p)=mp->cur_sym;
17945     } else {
17946       break;
17947     }
17948     link(t)=p; t=p; mp_get_x_next(mp);
17949   }
17950   mp->cur_exp=link(h); free_avail(h); mp->cur_type=mp_token_list;
17951 }
17952
17953 @ @<Scan a bracketed subscript and set |cur_cmd:=numeric_token|@>=
17954
17955   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17956   if ( mp->cur_type!=mp_known ) mp_bad_subscript(mp);
17957   if ( mp->cur_cmd!=right_bracket ) {
17958      mp_missing_err(mp, "]");
17959 @.Missing `]'@>
17960     help3("I've seen a `[' and a subscript value, in a suffix,")
17961       ("so a right bracket should have come next.")
17962       ("I shall pretend that one was there.");
17963     mp_back_error(mp);
17964   }
17965   mp->cur_cmd=numeric_token; mp->cur_mod=mp->cur_exp;
17966 }
17967
17968 @* \[38] Parsing secondary and higher expressions.
17969 After the intricacies of |scan_primary|\kern-1pt,
17970 the |scan_secondary| routine is
17971 refreshingly simple. It's not trivial, but the operations are relatively
17972 straightforward; the main difficulty is, again, that expressions and data
17973 structures might change drastically every time we call |get_x_next|, so a
17974 cautious approach is mandatory. For example, a macro defined by
17975 \&{primarydef} might have disappeared by the time its second argument has
17976 been scanned; we solve this by increasing the reference count of its token
17977 list, so that the macro can be called even after it has been clobbered.
17978
17979 @<Declare the basic parsing subroutines@>=
17980 void mp_scan_secondary (MP mp) {
17981   pointer p; /* for list manipulation */
17982   halfword c,d; /* operation codes or modifiers */
17983   pointer mac_name; /* token defined with \&{primarydef} */
17984 RESTART:
17985   if ((mp->cur_cmd<min_primary_command)||
17986       (mp->cur_cmd>max_primary_command) )
17987     mp_bad_exp(mp, "A secondary");
17988 @.A secondary expression...@>
17989   mp_scan_primary(mp);
17990 CONTINUE: 
17991   if ( mp->cur_cmd<=max_secondary_command )
17992     if ( mp->cur_cmd>=min_secondary_command ) {
17993       p=mp_stash_cur_exp(mp); c=mp->cur_mod; d=mp->cur_cmd;
17994       if ( d==secondary_primary_macro ) { 
17995         mac_name=mp->cur_sym; add_mac_ref(c);
17996      }
17997      mp_get_x_next(mp); mp_scan_primary(mp);
17998      if ( d!=secondary_primary_macro ) {
17999        mp_do_binary(mp, p,c);
18000      } else  { 
18001        mp_back_input(mp); mp_binary_mac(mp, p,c,mac_name);
18002        decr(ref_count(c)); mp_get_x_next(mp); 
18003        goto RESTART;
18004     }
18005     goto CONTINUE;
18006   }
18007 }
18008
18009 @ The following procedure calls a macro that has two parameters,
18010 |p| and |cur_exp|.
18011
18012 @c void mp_binary_mac (MP mp,pointer p, pointer c, pointer n) {
18013   pointer q,r; /* nodes in the parameter list */
18014   q=mp_get_avail(mp); r=mp_get_avail(mp); link(q)=r;
18015   info(q)=p; info(r)=mp_stash_cur_exp(mp);
18016   mp_macro_call(mp, c,q,n);
18017 }
18018
18019 @ The next procedure, |scan_tertiary|, is pretty much the same deal.
18020
18021 @<Declare the basic parsing subroutines@>=
18022 void mp_scan_tertiary (MP mp) {
18023   pointer p; /* for list manipulation */
18024   halfword c,d; /* operation codes or modifiers */
18025   pointer mac_name; /* token defined with \&{secondarydef} */
18026 RESTART:
18027   if ((mp->cur_cmd<min_primary_command)||
18028       (mp->cur_cmd>max_primary_command) )
18029     mp_bad_exp(mp, "A tertiary");
18030 @.A tertiary expression...@>
18031   mp_scan_secondary(mp);
18032 CONTINUE: 
18033   if ( mp->cur_cmd<=max_tertiary_command ) {
18034     if ( mp->cur_cmd>=min_tertiary_command ) {
18035       p=mp_stash_cur_exp(mp); c=mp->cur_mod; d=mp->cur_cmd;
18036       if ( d==tertiary_secondary_macro ) { 
18037         mac_name=mp->cur_sym; add_mac_ref(c);
18038       };
18039       mp_get_x_next(mp); mp_scan_secondary(mp);
18040       if ( d!=tertiary_secondary_macro ) {
18041         mp_do_binary(mp, p,c);
18042       } else { 
18043         mp_back_input(mp); mp_binary_mac(mp, p,c,mac_name);
18044         decr(ref_count(c)); mp_get_x_next(mp); 
18045         goto RESTART;
18046       }
18047       goto CONTINUE;
18048     }
18049   }
18050 }
18051
18052 @ Finally we reach the deepest level in our quartet of parsing routines.
18053 This one is much like the others; but it has an extra complication from
18054 paths, which materialize here.
18055
18056 @d continue_path 25 /* a label inside of |scan_expression| */
18057 @d finish_path 26 /* another */
18058
18059 @<Declare the basic parsing subroutines@>=
18060 void mp_scan_expression (MP mp) {
18061   pointer p,q,r,pp,qq; /* for list manipulation */
18062   halfword c,d; /* operation codes or modifiers */
18063   int my_var_flag; /* initial value of |var_flag| */
18064   pointer mac_name; /* token defined with \&{tertiarydef} */
18065   boolean cycle_hit; /* did a path expression just end with `\&{cycle}'? */
18066   scaled x,y; /* explicit coordinates or tension at a path join */
18067   int t; /* knot type following a path join */
18068   t=0; y=0; x=0;
18069   my_var_flag=mp->var_flag; mac_name=null;
18070 RESTART:
18071   if ((mp->cur_cmd<min_primary_command)||
18072       (mp->cur_cmd>max_primary_command) )
18073     mp_bad_exp(mp, "An");
18074 @.An expression...@>
18075   mp_scan_tertiary(mp);
18076 CONTINUE: 
18077   if ( mp->cur_cmd<=max_expression_command )
18078     if ( mp->cur_cmd>=min_expression_command ) {
18079       if ( (mp->cur_cmd!=equals)||(my_var_flag!=assignment) ) {
18080         p=mp_stash_cur_exp(mp); c=mp->cur_mod; d=mp->cur_cmd;
18081         if ( d==expression_tertiary_macro ) {
18082           mac_name=mp->cur_sym; add_mac_ref(c);
18083         }
18084         if ( (d<ampersand)||((d==ampersand)&&
18085              ((type(p)==mp_pair_type)||(type(p)==mp_path_type))) ) {
18086           @<Scan a path construction operation;
18087             but |return| if |p| has the wrong type@>;
18088         } else { 
18089           mp_get_x_next(mp); mp_scan_tertiary(mp);
18090           if ( d!=expression_tertiary_macro ) {
18091             mp_do_binary(mp, p,c);
18092           } else  { 
18093             mp_back_input(mp); mp_binary_mac(mp, p,c,mac_name);
18094             decr(ref_count(c)); mp_get_x_next(mp); 
18095             goto RESTART;
18096           }
18097         }
18098         goto CONTINUE;
18099      }
18100   }
18101 }
18102
18103 @ The reader should review the data structure conventions for paths before
18104 hoping to understand the next part of this code.
18105
18106 @<Scan a path construction operation...@>=
18107
18108   cycle_hit=false;
18109   @<Convert the left operand, |p|, into a partial path ending at~|q|;
18110     but |return| if |p| doesn't have a suitable type@>;
18111 CONTINUE_PATH: 
18112   @<Determine the path join parameters;
18113     but |goto finish_path| if there's only a direction specifier@>;
18114   if ( mp->cur_cmd==cycle ) {
18115     @<Get ready to close a cycle@>;
18116   } else { 
18117     mp_scan_tertiary(mp);
18118     @<Convert the right operand, |cur_exp|,
18119       into a partial path from |pp| to~|qq|@>;
18120   }
18121   @<Join the partial paths and reset |p| and |q| to the head and tail
18122     of the result@>;
18123   if ( mp->cur_cmd>=min_expression_command )
18124     if ( mp->cur_cmd<=ampersand ) if ( ! cycle_hit ) goto CONTINUE_PATH;
18125 FINISH_PATH:
18126   @<Choose control points for the path and put the result into |cur_exp|@>;
18127 }
18128
18129 @ @<Convert the left operand, |p|, into a partial path ending at~|q|...@>=
18130
18131   mp_unstash_cur_exp(mp, p);
18132   if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) p=mp_new_knot(mp);
18133   else if ( mp->cur_type==mp_path_type ) p=mp->cur_exp;
18134   else return;
18135   q=p;
18136   while ( link(q)!=p ) q=link(q);
18137   if ( left_type(p)!=mp_endpoint ) { /* open up a cycle */
18138     r=mp_copy_knot(mp, p); link(q)=r; q=r;
18139   }
18140   left_type(p)=mp_open; right_type(q)=mp_open;
18141 }
18142
18143 @ A pair of numeric values is changed into a knot node for a one-point path
18144 when \MP\ discovers that the pair is part of a path.
18145
18146 @c@<Declare the procedure called |known_pair|@>;
18147 pointer mp_new_knot (MP mp) { /* convert a pair to a knot with two endpoints */
18148   pointer q; /* the new node */
18149   q=mp_get_node(mp, knot_node_size); left_type(q)=mp_endpoint;
18150   right_type(q)=mp_endpoint; originator(q)=mp_metapost_user; link(q)=q;
18151   mp_known_pair(mp); x_coord(q)=mp->cur_x; y_coord(q)=mp->cur_y;
18152   return q;
18153 }
18154
18155 @ The |known_pair| subroutine sets |cur_x| and |cur_y| to the components
18156 of the current expression, assuming that the current expression is a
18157 pair of known numerics. Unknown components are zeroed, and the
18158 current expression is flushed.
18159
18160 @<Declare the procedure called |known_pair|@>=
18161 void mp_known_pair (MP mp) {
18162   pointer p; /* the pair node */
18163   if ( mp->cur_type!=mp_pair_type ) {
18164     exp_err("Undefined coordinates have been replaced by (0,0)");
18165 @.Undefined coordinates...@>
18166     help5("I need x and y numbers for this part of the path.")
18167       ("The value I found (see above) was no good;")
18168       ("so I'll try to keep going by using zero instead.")
18169       ("(Chapter 27 of The METAFONTbook explains that")
18170 @:METAFONTbook}{\sl The {\logos METAFONT\/}book@>
18171       ("you might want to type `I ??" "?' now.)");
18172     mp_put_get_flush_error(mp, 0); mp->cur_x=0; mp->cur_y=0;
18173   } else { 
18174     p=value(mp->cur_exp);
18175      @<Make sure that both |x| and |y| parts of |p| are known;
18176        copy them into |cur_x| and |cur_y|@>;
18177     mp_flush_cur_exp(mp, 0);
18178   }
18179 }
18180
18181 @ @<Make sure that both |x| and |y| parts of |p| are known...@>=
18182 if ( type(x_part_loc(p))==mp_known ) {
18183   mp->cur_x=value(x_part_loc(p));
18184 } else { 
18185   mp_disp_err(mp, x_part_loc(p),
18186     "Undefined x coordinate has been replaced by 0");
18187 @.Undefined coordinates...@>
18188   help5("I need a `known' x value for this part of the path.")
18189     ("The value I found (see above) was no good;")
18190     ("so I'll try to keep going by using zero instead.")
18191     ("(Chapter 27 of The METAFONTbook explains that")
18192 @:METAFONTbook}{\sl The {\logos METAFONT\/}book@>
18193     ("you might want to type `I ??" "?' now.)");
18194   mp_put_get_error(mp); mp_recycle_value(mp, x_part_loc(p)); mp->cur_x=0;
18195 }
18196 if ( type(y_part_loc(p))==mp_known ) {
18197   mp->cur_y=value(y_part_loc(p));
18198 } else { 
18199   mp_disp_err(mp, y_part_loc(p),
18200     "Undefined y coordinate has been replaced by 0");
18201   help5("I need a `known' y value for this part of the path.")
18202     ("The value I found (see above) was no good;")
18203     ("so I'll try to keep going by using zero instead.")
18204     ("(Chapter 27 of The METAFONTbook explains that")
18205     ("you might want to type `I ??" "?' now.)");
18206   mp_put_get_error(mp); mp_recycle_value(mp, y_part_loc(p)); mp->cur_y=0;
18207 }
18208
18209 @ At this point |cur_cmd| is either |ampersand|, |left_brace|, or |path_join|.
18210
18211 @<Determine the path join parameters...@>=
18212 if ( mp->cur_cmd==left_brace ) {
18213   @<Put the pre-join direction information into node |q|@>;
18214 }
18215 d=mp->cur_cmd;
18216 if ( d==path_join ) {
18217   @<Determine the tension and/or control points@>;
18218 } else if ( d!=ampersand ) {
18219   goto FINISH_PATH;
18220 }
18221 mp_get_x_next(mp);
18222 if ( mp->cur_cmd==left_brace ) {
18223   @<Put the post-join direction information into |x| and |t|@>;
18224 } else if ( right_type(q)!=mp_explicit ) {
18225   t=mp_open; x=0;
18226 }
18227
18228 @ The |scan_direction| subroutine looks at the directional information
18229 that is enclosed in braces, and also scans ahead to the following character.
18230 A type code is returned, either |open| (if the direction was $(0,0)$),
18231 or |curl| (if the direction was a curl of known value |cur_exp|), or
18232 |given| (if the direction is given by the |angle| value that now
18233 appears in |cur_exp|).
18234
18235 There's nothing difficult about this subroutine, but the program is rather
18236 lengthy because a variety of potential errors need to be nipped in the bud.
18237
18238 @c small_number mp_scan_direction (MP mp) {
18239   int t; /* the type of information found */
18240   scaled x; /* an |x| coordinate */
18241   mp_get_x_next(mp);
18242   if ( mp->cur_cmd==curl_command ) {
18243      @<Scan a curl specification@>;
18244   } else {
18245     @<Scan a given direction@>;
18246   }
18247   if ( mp->cur_cmd!=right_brace ) {
18248     mp_missing_err(mp, "}");
18249 @.Missing `\char`\}'@>
18250     help3("I've scanned a direction spec for part of a path,")
18251       ("so a right brace should have come next.")
18252       ("I shall pretend that one was there.");
18253     mp_back_error(mp);
18254   }
18255   mp_get_x_next(mp); 
18256   return t;
18257 }
18258
18259 @ @<Scan a curl specification@>=
18260 { mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
18261 if ( (mp->cur_type!=mp_known)||(mp->cur_exp<0) ){ 
18262   exp_err("Improper curl has been replaced by 1");
18263 @.Improper curl@>
18264   help1("A curl must be a known, nonnegative number.");
18265   mp_put_get_flush_error(mp, unity);
18266 }
18267 t=mp_curl;
18268 }
18269
18270 @ @<Scan a given direction@>=
18271 { mp_scan_expression(mp);
18272   if ( mp->cur_type>mp_pair_type ) {
18273     @<Get given directions separated by commas@>;
18274   } else {
18275     mp_known_pair(mp);
18276   }
18277   if ( (mp->cur_x==0)&&(mp->cur_y==0) )  t=mp_open;
18278   else  { t=mp_given; mp->cur_exp=mp_n_arg(mp, mp->cur_x,mp->cur_y);}
18279 }
18280
18281 @ @<Get given directions separated by commas@>=
18282
18283   if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
18284     exp_err("Undefined x coordinate has been replaced by 0");
18285 @.Undefined coordinates...@>
18286     help5("I need a `known' x value for this part of the path.")
18287       ("The value I found (see above) was no good;")
18288       ("so I'll try to keep going by using zero instead.")
18289       ("(Chapter 27 of The METAFONTbook explains that")
18290 @:METAFONTbook}{\sl The {\logos METAFONT\/}book@>
18291       ("you might want to type `I ??" "?' now.)");
18292     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
18293   }
18294   x=mp->cur_exp;
18295   if ( mp->cur_cmd!=comma ) {
18296     mp_missing_err(mp, ",");
18297 @.Missing `,'@>
18298     help2("I've got the x coordinate of a path direction;")
18299       ("will look for the y coordinate next.");
18300     mp_back_error(mp);
18301   }
18302   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
18303   if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
18304      exp_err("Undefined y coordinate has been replaced by 0");
18305     help5("I need a `known' y value for this part of the path.")
18306       ("The value I found (see above) was no good;")
18307       ("so I'll try to keep going by using zero instead.")
18308       ("(Chapter 27 of The METAFONTbook explains that")
18309       ("you might want to type `I ??" "?' now.)");
18310     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
18311   }
18312   mp->cur_y=mp->cur_exp; mp->cur_x=x;
18313 }
18314
18315 @ At this point |right_type(q)| is usually |open|, but it may have been
18316 set to some other value by a previous splicing operation. We must maintain
18317 the value of |right_type(q)| in unusual cases such as
18318 `\.{..z1\{z2\}\&\{z3\}z1\{0,0\}..}'.
18319
18320 @<Put the pre-join...@>=
18321
18322   t=mp_scan_direction(mp);
18323   if ( t!=mp_open ) {
18324     right_type(q)=t; right_given(q)=mp->cur_exp;
18325     if ( left_type(q)==mp_open ) {
18326       left_type(q)=t; left_given(q)=mp->cur_exp;
18327     } /* note that |left_given(q)=left_curl(q)| */
18328   }
18329 }
18330
18331 @ Since |left_tension| and |left_y| share the same position in knot nodes,
18332 and since |left_given| is similarly equivalent to |left_x|, we use
18333 |x| and |y| to hold the given direction and tension information when
18334 there are no explicit control points.
18335
18336 @<Put the post-join...@>=
18337
18338   t=mp_scan_direction(mp);
18339   if ( right_type(q)!=mp_explicit ) x=mp->cur_exp;
18340   else t=mp_explicit; /* the direction information is superfluous */
18341 }
18342
18343 @ @<Determine the tension and/or...@>=
18344
18345   mp_get_x_next(mp);
18346   if ( mp->cur_cmd==tension ) {
18347     @<Set explicit tensions@>;
18348   } else if ( mp->cur_cmd==controls ) {
18349     @<Set explicit control points@>;
18350   } else  { 
18351     right_tension(q)=unity; y=unity; mp_back_input(mp); /* default tension */
18352     goto DONE;
18353   };
18354   if ( mp->cur_cmd!=path_join ) {
18355      mp_missing_err(mp, "..");
18356 @.Missing `..'@>
18357     help1("A path join command should end with two dots.");
18358     mp_back_error(mp);
18359   }
18360 DONE:
18361   ;
18362 }
18363
18364 @ @<Set explicit tensions@>=
18365
18366   mp_get_x_next(mp); y=mp->cur_cmd;
18367   if ( mp->cur_cmd==at_least ) mp_get_x_next(mp);
18368   mp_scan_primary(mp);
18369   @<Make sure that the current expression is a valid tension setting@>;
18370   if ( y==at_least ) negate(mp->cur_exp);
18371   right_tension(q)=mp->cur_exp;
18372   if ( mp->cur_cmd==and_command ) {
18373     mp_get_x_next(mp); y=mp->cur_cmd;
18374     if ( mp->cur_cmd==at_least ) mp_get_x_next(mp);
18375     mp_scan_primary(mp);
18376     @<Make sure that the current expression is a valid tension setting@>;
18377     if ( y==at_least ) negate(mp->cur_exp);
18378   }
18379   y=mp->cur_exp;
18380 }
18381
18382 @ @d min_tension three_quarter_unit
18383
18384 @<Make sure that the current expression is a valid tension setting@>=
18385 if ( (mp->cur_type!=mp_known)||(mp->cur_exp<min_tension) ) {
18386   exp_err("Improper tension has been set to 1");
18387 @.Improper tension@>
18388   help1("The expression above should have been a number >=3/4.");
18389   mp_put_get_flush_error(mp, unity);
18390 }
18391
18392 @ @<Set explicit control points@>=
18393
18394   right_type(q)=mp_explicit; t=mp_explicit; mp_get_x_next(mp); mp_scan_primary(mp);
18395   mp_known_pair(mp); right_x(q)=mp->cur_x; right_y(q)=mp->cur_y;
18396   if ( mp->cur_cmd!=and_command ) {
18397     x=right_x(q); y=right_y(q);
18398   } else { 
18399     mp_get_x_next(mp); mp_scan_primary(mp);
18400     mp_known_pair(mp); x=mp->cur_x; y=mp->cur_y;
18401   }
18402 }
18403
18404 @ @<Convert the right operand, |cur_exp|, into a partial path...@>=
18405
18406   if ( mp->cur_type!=mp_path_type ) pp=mp_new_knot(mp);
18407   else pp=mp->cur_exp;
18408   qq=pp;
18409   while ( link(qq)!=pp ) qq=link(qq);
18410   if ( left_type(pp)!=mp_endpoint ) { /* open up a cycle */
18411     r=mp_copy_knot(mp, pp); link(qq)=r; qq=r;
18412   }
18413   left_type(pp)=mp_open; right_type(qq)=mp_open;
18414 }
18415
18416 @ If a person tries to define an entire path by saying `\.{(x,y)\&cycle}',
18417 we silently change the specification to `\.{(x,y)..cycle}', since a cycle
18418 shouldn't have length zero.
18419
18420 @<Get ready to close a cycle@>=
18421
18422   cycle_hit=true; mp_get_x_next(mp); pp=p; qq=p;
18423   if ( d==ampersand ) if ( p==q ) {
18424     d=path_join; right_tension(q)=unity; y=unity;
18425   }
18426 }
18427
18428 @ @<Join the partial paths and reset |p| and |q|...@>=
18429
18430 if ( d==ampersand ) {
18431   if ( (x_coord(q)!=x_coord(pp))||(y_coord(q)!=y_coord(pp)) ) {
18432     print_err("Paths don't touch; `&' will be changed to `..'");
18433 @.Paths don't touch@>
18434     help3("When you join paths `p&q', the ending point of p")
18435       ("must be exactly equal to the starting point of q.")
18436       ("So I'm going to pretend that you said `p..q' instead.");
18437     mp_put_get_error(mp); d=path_join; right_tension(q)=unity; y=unity;
18438   }
18439 }
18440 @<Plug an opening in |right_type(pp)|, if possible@>;
18441 if ( d==ampersand ) {
18442   @<Splice independent paths together@>;
18443 } else  { 
18444   @<Plug an opening in |right_type(q)|, if possible@>;
18445   link(q)=pp; left_y(pp)=y;
18446   if ( t!=mp_open ) { left_x(pp)=x; left_type(pp)=t;  };
18447 }
18448 q=qq;
18449 }
18450
18451 @ @<Plug an opening in |right_type(q)|...@>=
18452 if ( right_type(q)==mp_open ) {
18453   if ( (left_type(q)==mp_curl)||(left_type(q)==mp_given) ) {
18454     right_type(q)=left_type(q); right_given(q)=left_given(q);
18455   }
18456 }
18457
18458 @ @<Plug an opening in |right_type(pp)|...@>=
18459 if ( right_type(pp)==mp_open ) {
18460   if ( (t==mp_curl)||(t==mp_given) ) {
18461     right_type(pp)=t; right_given(pp)=x;
18462   }
18463 }
18464
18465 @ @<Splice independent paths together@>=
18466
18467   if ( left_type(q)==mp_open ) if ( right_type(q)==mp_open ) {
18468     left_type(q)=mp_curl; left_curl(q)=unity;
18469   }
18470   if ( right_type(pp)==mp_open ) if ( t==mp_open ) {
18471     right_type(pp)=mp_curl; right_curl(pp)=unity;
18472   }
18473   right_type(q)=right_type(pp); link(q)=link(pp);
18474   right_x(q)=right_x(pp); right_y(q)=right_y(pp);
18475   mp_free_node(mp, pp,knot_node_size);
18476   if ( qq==pp ) qq=q;
18477 }
18478
18479 @ @<Choose control points for the path...@>=
18480 if ( cycle_hit ) { 
18481   if ( d==ampersand ) p=q;
18482 } else  { 
18483   left_type(p)=mp_endpoint;
18484   if ( right_type(p)==mp_open ) { 
18485     right_type(p)=mp_curl; right_curl(p)=unity;
18486   }
18487   right_type(q)=mp_endpoint;
18488   if ( left_type(q)==mp_open ) { 
18489     left_type(q)=mp_curl; left_curl(q)=unity;
18490   }
18491   link(q)=p;
18492 }
18493 mp_make_choices(mp, p);
18494 mp->cur_type=mp_path_type; mp->cur_exp=p
18495
18496 @ Finally, we sometimes need to scan an expression whose value is
18497 supposed to be either |true_code| or |false_code|.
18498
18499 @<Declare the basic parsing subroutines@>=
18500 void mp_get_boolean (MP mp) { 
18501   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
18502   if ( mp->cur_type!=mp_boolean_type ) {
18503     exp_err("Undefined condition will be treated as `false'");
18504 @.Undefined condition...@>
18505     help2("The expression shown above should have had a definite")
18506       ("true-or-false value. I'm changing it to `false'.");
18507     mp_put_get_flush_error(mp, false_code); mp->cur_type=mp_boolean_type;
18508   }
18509 }
18510
18511 @* \[39] Doing the operations.
18512 The purpose of parsing is primarily to permit people to avoid piles of
18513 parentheses. But the real work is done after the structure of an expression
18514 has been recognized; that's when new expressions are generated. We
18515 turn now to the guts of \MP, which handles individual operators that
18516 have come through the parsing mechanism.
18517
18518 We'll start with the easy ones that take no operands, then work our way
18519 up to operators with one and ultimately two arguments. In other words,
18520 we will write the three procedures |do_nullary|, |do_unary|, and |do_binary|
18521 that are invoked periodically by the expression scanners.
18522
18523 First let's make sure that all of the primitive operators are in the
18524 hash table. Although |scan_primary| and its relatives made use of the
18525 \\{cmd} code for these operators, the \\{do} routines base everything
18526 on the \\{mod} code. For example, |do_binary| doesn't care whether the
18527 operation it performs is a |primary_binary| or |secondary_binary|, etc.
18528
18529 @<Put each...@>=
18530 mp_primitive(mp, "true",nullary,true_code);
18531 @:true_}{\&{true} primitive@>
18532 mp_primitive(mp, "false",nullary,false_code);
18533 @:false_}{\&{false} primitive@>
18534 mp_primitive(mp, "nullpicture",nullary,null_picture_code);
18535 @:null_picture_}{\&{nullpicture} primitive@>
18536 mp_primitive(mp, "nullpen",nullary,null_pen_code);
18537 @:null_pen_}{\&{nullpen} primitive@>
18538 mp_primitive(mp, "jobname",nullary,job_name_op);
18539 @:job_name_}{\&{jobname} primitive@>
18540 mp_primitive(mp, "readstring",nullary,read_string_op);
18541 @:read_string_}{\&{readstring} primitive@>
18542 mp_primitive(mp, "pencircle",nullary,pen_circle);
18543 @:pen_circle_}{\&{pencircle} primitive@>
18544 mp_primitive(mp, "normaldeviate",nullary,normal_deviate);
18545 @:normal_deviate_}{\&{normaldeviate} primitive@>
18546 mp_primitive(mp, "readfrom",unary,read_from_op);
18547 @:read_from_}{\&{readfrom} primitive@>
18548 mp_primitive(mp, "closefrom",unary,close_from_op);
18549 @:close_from_}{\&{closefrom} primitive@>
18550 mp_primitive(mp, "odd",unary,odd_op);
18551 @:odd_}{\&{odd} primitive@>
18552 mp_primitive(mp, "known",unary,known_op);
18553 @:known_}{\&{known} primitive@>
18554 mp_primitive(mp, "unknown",unary,unknown_op);
18555 @:unknown_}{\&{unknown} primitive@>
18556 mp_primitive(mp, "not",unary,not_op);
18557 @:not_}{\&{not} primitive@>
18558 mp_primitive(mp, "decimal",unary,decimal);
18559 @:decimal_}{\&{decimal} primitive@>
18560 mp_primitive(mp, "reverse",unary,reverse);
18561 @:reverse_}{\&{reverse} primitive@>
18562 mp_primitive(mp, "makepath",unary,make_path_op);
18563 @:make_path_}{\&{makepath} primitive@>
18564 mp_primitive(mp, "makepen",unary,make_pen_op);
18565 @:make_pen_}{\&{makepen} primitive@>
18566 mp_primitive(mp, "oct",unary,oct_op);
18567 @:oct_}{\&{oct} primitive@>
18568 mp_primitive(mp, "hex",unary,hex_op);
18569 @:hex_}{\&{hex} primitive@>
18570 mp_primitive(mp, "ASCII",unary,ASCII_op);
18571 @:ASCII_}{\&{ASCII} primitive@>
18572 mp_primitive(mp, "char",unary,char_op);
18573 @:char_}{\&{char} primitive@>
18574 mp_primitive(mp, "length",unary,length_op);
18575 @:length_}{\&{length} primitive@>
18576 mp_primitive(mp, "turningnumber",unary,turning_op);
18577 @:turning_number_}{\&{turningnumber} primitive@>
18578 mp_primitive(mp, "xpart",unary,x_part);
18579 @:x_part_}{\&{xpart} primitive@>
18580 mp_primitive(mp, "ypart",unary,y_part);
18581 @:y_part_}{\&{ypart} primitive@>
18582 mp_primitive(mp, "xxpart",unary,xx_part);
18583 @:xx_part_}{\&{xxpart} primitive@>
18584 mp_primitive(mp, "xypart",unary,xy_part);
18585 @:xy_part_}{\&{xypart} primitive@>
18586 mp_primitive(mp, "yxpart",unary,yx_part);
18587 @:yx_part_}{\&{yxpart} primitive@>
18588 mp_primitive(mp, "yypart",unary,yy_part);
18589 @:yy_part_}{\&{yypart} primitive@>
18590 mp_primitive(mp, "redpart",unary,red_part);
18591 @:red_part_}{\&{redpart} primitive@>
18592 mp_primitive(mp, "greenpart",unary,green_part);
18593 @:green_part_}{\&{greenpart} primitive@>
18594 mp_primitive(mp, "bluepart",unary,blue_part);
18595 @:blue_part_}{\&{bluepart} primitive@>
18596 mp_primitive(mp, "cyanpart",unary,cyan_part);
18597 @:cyan_part_}{\&{cyanpart} primitive@>
18598 mp_primitive(mp, "magentapart",unary,magenta_part);
18599 @:magenta_part_}{\&{magentapart} primitive@>
18600 mp_primitive(mp, "yellowpart",unary,yellow_part);
18601 @:yellow_part_}{\&{yellowpart} primitive@>
18602 mp_primitive(mp, "blackpart",unary,black_part);
18603 @:black_part_}{\&{blackpart} primitive@>
18604 mp_primitive(mp, "greypart",unary,grey_part);
18605 @:grey_part_}{\&{greypart} primitive@>
18606 mp_primitive(mp, "colormodel",unary,color_model_part);
18607 @:color_model_part_}{\&{colormodel} primitive@>
18608 mp_primitive(mp, "fontpart",unary,font_part);
18609 @:font_part_}{\&{fontpart} primitive@>
18610 mp_primitive(mp, "textpart",unary,text_part);
18611 @:text_part_}{\&{textpart} primitive@>
18612 mp_primitive(mp, "pathpart",unary,path_part);
18613 @:path_part_}{\&{pathpart} primitive@>
18614 mp_primitive(mp, "penpart",unary,pen_part);
18615 @:pen_part_}{\&{penpart} primitive@>
18616 mp_primitive(mp, "dashpart",unary,dash_part);
18617 @:dash_part_}{\&{dashpart} primitive@>
18618 mp_primitive(mp, "sqrt",unary,sqrt_op);
18619 @:sqrt_}{\&{sqrt} primitive@>
18620 mp_primitive(mp, "mexp",unary,m_exp_op);
18621 @:m_exp_}{\&{mexp} primitive@>
18622 mp_primitive(mp, "mlog",unary,m_log_op);
18623 @:m_log_}{\&{mlog} primitive@>
18624 mp_primitive(mp, "sind",unary,sin_d_op);
18625 @:sin_d_}{\&{sind} primitive@>
18626 mp_primitive(mp, "cosd",unary,cos_d_op);
18627 @:cos_d_}{\&{cosd} primitive@>
18628 mp_primitive(mp, "floor",unary,floor_op);
18629 @:floor_}{\&{floor} primitive@>
18630 mp_primitive(mp, "uniformdeviate",unary,uniform_deviate);
18631 @:uniform_deviate_}{\&{uniformdeviate} primitive@>
18632 mp_primitive(mp, "charexists",unary,char_exists_op);
18633 @:char_exists_}{\&{charexists} primitive@>
18634 mp_primitive(mp, "fontsize",unary,font_size);
18635 @:font_size_}{\&{fontsize} primitive@>
18636 mp_primitive(mp, "llcorner",unary,ll_corner_op);
18637 @:ll_corner_}{\&{llcorner} primitive@>
18638 mp_primitive(mp, "lrcorner",unary,lr_corner_op);
18639 @:lr_corner_}{\&{lrcorner} primitive@>
18640 mp_primitive(mp, "ulcorner",unary,ul_corner_op);
18641 @:ul_corner_}{\&{ulcorner} primitive@>
18642 mp_primitive(mp, "urcorner",unary,ur_corner_op);
18643 @:ur_corner_}{\&{urcorner} primitive@>
18644 mp_primitive(mp, "arclength",unary,arc_length);
18645 @:arc_length_}{\&{arclength} primitive@>
18646 mp_primitive(mp, "angle",unary,angle_op);
18647 @:angle_}{\&{angle} primitive@>
18648 mp_primitive(mp, "cycle",cycle,cycle_op);
18649 @:cycle_}{\&{cycle} primitive@>
18650 mp_primitive(mp, "stroked",unary,stroked_op);
18651 @:stroked_}{\&{stroked} primitive@>
18652 mp_primitive(mp, "filled",unary,filled_op);
18653 @:filled_}{\&{filled} primitive@>
18654 mp_primitive(mp, "textual",unary,textual_op);
18655 @:textual_}{\&{textual} primitive@>
18656 mp_primitive(mp, "clipped",unary,clipped_op);
18657 @:clipped_}{\&{clipped} primitive@>
18658 mp_primitive(mp, "bounded",unary,bounded_op);
18659 @:bounded_}{\&{bounded} primitive@>
18660 mp_primitive(mp, "+",plus_or_minus,plus);
18661 @:+ }{\.{+} primitive@>
18662 mp_primitive(mp, "-",plus_or_minus,minus);
18663 @:- }{\.{-} primitive@>
18664 mp_primitive(mp, "*",secondary_binary,times);
18665 @:* }{\.{*} primitive@>
18666 mp_primitive(mp, "/",slash,over); mp->eqtb[frozen_slash]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
18667 @:/ }{\.{/} primitive@>
18668 mp_primitive(mp, "++",tertiary_binary,pythag_add);
18669 @:++_}{\.{++} primitive@>
18670 mp_primitive(mp, "+-+",tertiary_binary,pythag_sub);
18671 @:+-+_}{\.{+-+} primitive@>
18672 mp_primitive(mp, "or",tertiary_binary,or_op);
18673 @:or_}{\&{or} primitive@>
18674 mp_primitive(mp, "and",and_command,and_op);
18675 @:and_}{\&{and} primitive@>
18676 mp_primitive(mp, "<",expression_binary,less_than);
18677 @:< }{\.{<} primitive@>
18678 mp_primitive(mp, "<=",expression_binary,less_or_equal);
18679 @:<=_}{\.{<=} primitive@>
18680 mp_primitive(mp, ">",expression_binary,greater_than);
18681 @:> }{\.{>} primitive@>
18682 mp_primitive(mp, ">=",expression_binary,greater_or_equal);
18683 @:>=_}{\.{>=} primitive@>
18684 mp_primitive(mp, "=",equals,equal_to);
18685 @:= }{\.{=} primitive@>
18686 mp_primitive(mp, "<>",expression_binary,unequal_to);
18687 @:<>_}{\.{<>} primitive@>
18688 mp_primitive(mp, "substring",primary_binary,substring_of);
18689 @:substring_}{\&{substring} primitive@>
18690 mp_primitive(mp, "subpath",primary_binary,subpath_of);
18691 @:subpath_}{\&{subpath} primitive@>
18692 mp_primitive(mp, "directiontime",primary_binary,direction_time_of);
18693 @:direction_time_}{\&{directiontime} primitive@>
18694 mp_primitive(mp, "point",primary_binary,point_of);
18695 @:point_}{\&{point} primitive@>
18696 mp_primitive(mp, "precontrol",primary_binary,precontrol_of);
18697 @:precontrol_}{\&{precontrol} primitive@>
18698 mp_primitive(mp, "postcontrol",primary_binary,postcontrol_of);
18699 @:postcontrol_}{\&{postcontrol} primitive@>
18700 mp_primitive(mp, "penoffset",primary_binary,pen_offset_of);
18701 @:pen_offset_}{\&{penoffset} primitive@>
18702 mp_primitive(mp, "arctime",primary_binary,arc_time_of);
18703 @:arc_time_of_}{\&{arctime} primitive@>
18704 mp_primitive(mp, "mpversion",nullary,mp_version);
18705 @:mp_verison_}{\&{mpversion} primitive@>
18706 mp_primitive(mp, "&",ampersand,concatenate);
18707 @:!!!}{\.{\&} primitive@>
18708 mp_primitive(mp, "rotated",secondary_binary,rotated_by);
18709 @:rotated_}{\&{rotated} primitive@>
18710 mp_primitive(mp, "slanted",secondary_binary,slanted_by);
18711 @:slanted_}{\&{slanted} primitive@>
18712 mp_primitive(mp, "scaled",secondary_binary,scaled_by);
18713 @:scaled_}{\&{scaled} primitive@>
18714 mp_primitive(mp, "shifted",secondary_binary,shifted_by);
18715 @:shifted_}{\&{shifted} primitive@>
18716 mp_primitive(mp, "transformed",secondary_binary,transformed_by);
18717 @:transformed_}{\&{transformed} primitive@>
18718 mp_primitive(mp, "xscaled",secondary_binary,x_scaled);
18719 @:x_scaled_}{\&{xscaled} primitive@>
18720 mp_primitive(mp, "yscaled",secondary_binary,y_scaled);
18721 @:y_scaled_}{\&{yscaled} primitive@>
18722 mp_primitive(mp, "zscaled",secondary_binary,z_scaled);
18723 @:z_scaled_}{\&{zscaled} primitive@>
18724 mp_primitive(mp, "infont",secondary_binary,in_font);
18725 @:in_font_}{\&{infont} primitive@>
18726 mp_primitive(mp, "intersectiontimes",tertiary_binary,intersect);
18727 @:intersection_times_}{\&{intersectiontimes} primitive@>
18728 mp_primitive(mp, "envelope",primary_binary,envelope_of);
18729 @:envelope_}{\&{envelope} primitive@>
18730
18731 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
18732 case nullary:
18733 case unary:
18734 case primary_binary:
18735 case secondary_binary:
18736 case tertiary_binary:
18737 case expression_binary:
18738 case cycle:
18739 case plus_or_minus:
18740 case slash:
18741 case ampersand:
18742 case equals:
18743 case and_command:
18744   mp_print_op(mp, m);
18745   break;
18746
18747 @ OK, let's look at the simplest \\{do} procedure first.
18748
18749 @c @<Declare nullary action procedure@>;
18750 void mp_do_nullary (MP mp,quarterword c) { 
18751   check_arith;
18752   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>two )
18753     mp_show_cmd_mod(mp, nullary,c);
18754   switch (c) {
18755   case true_code: case false_code: 
18756     mp->cur_type=mp_boolean_type; mp->cur_exp=c;
18757     break;
18758   case null_picture_code: 
18759     mp->cur_type=mp_picture_type;
18760     mp->cur_exp=mp_get_node(mp, edge_header_size); 
18761     mp_init_edges(mp, mp->cur_exp);
18762     break;
18763   case null_pen_code: 
18764     mp->cur_type=mp_pen_type; mp->cur_exp=mp_get_pen_circle(mp, 0);
18765     break;
18766   case normal_deviate: 
18767     mp->cur_type=mp_known; mp->cur_exp=mp_norm_rand(mp);
18768     break;
18769   case pen_circle: 
18770     mp->cur_type=mp_pen_type; mp->cur_exp=mp_get_pen_circle(mp, unity);
18771     break;
18772   case job_name_op:  
18773     if ( mp->job_name==NULL ) mp_open_log_file(mp);
18774     mp->cur_type=mp_string_type; mp->cur_exp=rts(mp->job_name);
18775     break;
18776   case mp_version: 
18777     mp->cur_type=mp_string_type; 
18778     mp->cur_exp=intern(metapost_version) ;
18779     break;
18780   case read_string_op:
18781     @<Read a string from the terminal@>;
18782     break;
18783   } /* there are no other cases */
18784   check_arith;
18785 }
18786
18787 @ @<Read a string...@>=
18788
18789   if ( mp->interaction<=mp_nonstop_mode )
18790     mp_fatal_error(mp, "*** (cannot readstring in nonstop modes)");
18791   mp_begin_file_reading(mp); name=is_read;
18792   limit=start; prompt_input("");
18793   mp_finish_read(mp);
18794 }
18795
18796 @ @<Declare nullary action procedure@>=
18797 void mp_finish_read (MP mp) { /* copy |buffer| line to |cur_exp| */
18798   size_t k;
18799   str_room((int)mp->last-start);
18800   for (k=start;k<=mp->last-1;k++) {
18801    append_char(mp->buffer[k]);
18802   }
18803   mp_end_file_reading(mp); mp->cur_type=mp_string_type; 
18804   mp->cur_exp=mp_make_string(mp);
18805 }
18806
18807 @ Things get a bit more interesting when there's an operand. The
18808 operand to |do_unary| appears in |cur_type| and |cur_exp|.
18809
18810 @c @<Declare unary action procedures@>;
18811 void mp_do_unary (MP mp,quarterword c) {
18812   pointer p,q,r; /* for list manipulation */
18813   integer x; /* a temporary register */
18814   check_arith;
18815   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>two )
18816     @<Trace the current unary operation@>;
18817   switch (c) {
18818   case plus:
18819     if ( mp->cur_type<mp_color_type ) mp_bad_unary(mp, plus);
18820     break;
18821   case minus:
18822     @<Negate the current expression@>;
18823     break;
18824   @<Additional cases of unary operators@>;
18825   } /* there are no other cases */
18826   check_arith;
18827 };
18828
18829 @ The |nice_pair| function returns |true| if both components of a pair
18830 are known.
18831
18832 @<Declare unary action procedures@>=
18833 boolean mp_nice_pair (MP mp,integer p, quarterword t) { 
18834   if ( t==mp_pair_type ) {
18835     p=value(p);
18836     if ( type(x_part_loc(p))==mp_known )
18837       if ( type(y_part_loc(p))==mp_known )
18838         return true;
18839   }
18840   return false;
18841 }
18842
18843 @ The |nice_color_or_pair| function is analogous except that it also accepts
18844 fully known colors.
18845
18846 @<Declare unary action procedures@>=
18847 boolean mp_nice_color_or_pair (MP mp,integer p, quarterword t) {
18848   pointer q,r; /* for scanning the big node */
18849   if ( (t!=mp_pair_type)&&(t!=mp_color_type)&&(t!=mp_cmykcolor_type) ) {
18850     return false;
18851   } else { 
18852     q=value(p);
18853     r=q+mp->big_node_size[type(p)];
18854     do {  
18855       r=r-2;
18856       if ( type(r)!=mp_known )
18857         return false;
18858     } while (r!=q);
18859     return true;
18860   }
18861 }
18862
18863 @ @<Declare unary action...@>=
18864 void mp_print_known_or_unknown_type (MP mp,small_number t, integer v) { 
18865   mp_print_char(mp, '(');
18866   if ( t>mp_known ) mp_print(mp, "unknown numeric");
18867   else { if ( (t==mp_pair_type)||(t==mp_color_type)||(t==mp_cmykcolor_type) )
18868     if ( ! mp_nice_color_or_pair(mp, v,t) ) mp_print(mp, "unknown ");
18869     mp_print_type(mp, t);
18870   }
18871   mp_print_char(mp, ')');
18872 }
18873
18874 @ @<Declare unary action...@>=
18875 void mp_bad_unary (MP mp,quarterword c) { 
18876   exp_err("Not implemented: "); mp_print_op(mp, c);
18877 @.Not implemented...@>
18878   mp_print_known_or_unknown_type(mp, mp->cur_type,mp->cur_exp);
18879   help3("I'm afraid I don't know how to apply that operation to that")
18880     ("particular type. Continue, and I'll simply return the")
18881     ("argument (shown above) as the result of the operation.");
18882   mp_put_get_error(mp);
18883 }
18884
18885 @ @<Trace the current unary operation@>=
18886
18887   mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "{"); 
18888   mp_print_op(mp, c); mp_print_char(mp, '(');
18889   mp_print_exp(mp, null,0); /* show the operand, but not verbosely */
18890   mp_print(mp, ")}"); mp_end_diagnostic(mp, false);
18891 }
18892
18893 @ Negation is easy except when the current expression
18894 is of type |independent|, or when it is a pair with one or more
18895 |independent| components.
18896
18897 It is tempting to argue that the negative of an independent variable
18898 is an independent variable, hence we don't have to do anything when
18899 negating it. The fallacy is that other dependent variables pointing
18900 to the current expression must change the sign of their
18901 coefficients if we make no change to the current expression.
18902
18903 Instead, we work around the problem by copying the current expression
18904 and recycling it afterwards (cf.~the |stash_in| routine).
18905
18906 @<Negate the current expression@>=
18907 switch (mp->cur_type) {
18908 case mp_color_type:
18909 case mp_cmykcolor_type:
18910 case mp_pair_type:
18911 case mp_independent: 
18912   q=mp->cur_exp; mp_make_exp_copy(mp, q);
18913   if ( mp->cur_type==mp_dependent ) {
18914     mp_negate_dep_list(mp, dep_list(mp->cur_exp));
18915   } else if ( mp->cur_type<=mp_pair_type ) { /* |mp_color_type| or |mp_pair_type| */
18916     p=value(mp->cur_exp);
18917     r=p+mp->big_node_size[mp->cur_type];
18918     do {  
18919       r=r-2;
18920       if ( type(r)==mp_known ) negate(value(r));
18921       else mp_negate_dep_list(mp, dep_list(r));
18922     } while (r!=p);
18923   } /* if |cur_type=mp_known| then |cur_exp=0| */
18924   mp_recycle_value(mp, q); mp_free_node(mp, q,value_node_size);
18925   break;
18926 case mp_dependent:
18927 case mp_proto_dependent:
18928   mp_negate_dep_list(mp, dep_list(mp->cur_exp));
18929   break;
18930 case mp_known:
18931   negate(mp->cur_exp);
18932   break;
18933 default:
18934   mp_bad_unary(mp, minus);
18935   break;
18936 }
18937
18938 @ @<Declare unary action...@>=
18939 void mp_negate_dep_list (MP mp,pointer p) { 
18940   while (1) { 
18941     negate(value(p));
18942     if ( info(p)==null ) return;
18943     p=link(p);
18944   }
18945 }
18946
18947 @ @<Additional cases of unary operators@>=
18948 case not_op: 
18949   if ( mp->cur_type!=mp_boolean_type ) mp_bad_unary(mp, not_op);
18950   else mp->cur_exp=true_code+false_code-mp->cur_exp;
18951   break;
18952
18953 @ @d three_sixty_units 23592960 /* that's |360*unity| */
18954 @d boolean_reset(A) if ( (A) ) mp->cur_exp=true_code; else mp->cur_exp=false_code
18955
18956 @<Additional cases of unary operators@>=
18957 case sqrt_op:
18958 case m_exp_op:
18959 case m_log_op:
18960 case sin_d_op:
18961 case cos_d_op:
18962 case floor_op:
18963 case  uniform_deviate:
18964 case odd_op:
18965 case char_exists_op:
18966   if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
18967     mp_bad_unary(mp, c);
18968   } else {
18969     switch (c) {
18970     case sqrt_op:mp->cur_exp=mp_square_rt(mp, mp->cur_exp);break;
18971     case m_exp_op:mp->cur_exp=mp_m_exp(mp, mp->cur_exp);break;
18972     case m_log_op:mp->cur_exp=mp_m_log(mp, mp->cur_exp);break;
18973     case sin_d_op:
18974     case cos_d_op:
18975       mp_n_sin_cos(mp, (mp->cur_exp % three_sixty_units)*16);
18976       if ( c==sin_d_op ) mp->cur_exp=mp_round_fraction(mp, mp->n_sin);
18977       else mp->cur_exp=mp_round_fraction(mp, mp->n_cos);
18978       break;
18979     case floor_op:mp->cur_exp=mp_floor_scaled(mp, mp->cur_exp);break;
18980     case uniform_deviate:mp->cur_exp=mp_unif_rand(mp, mp->cur_exp);break;
18981     case odd_op: 
18982       boolean_reset(odd(mp_round_unscaled(mp, mp->cur_exp)));
18983       mp->cur_type=mp_boolean_type;
18984       break;
18985     case char_exists_op:
18986       @<Determine if a character has been shipped out@>;
18987       break;
18988     } /* there are no other cases */
18989   }
18990   break;
18991
18992 @ @<Additional cases of unary operators@>=
18993 case angle_op:
18994   if ( mp_nice_pair(mp, mp->cur_exp,mp->cur_type) ) {
18995     p=value(mp->cur_exp);
18996     x=mp_n_arg(mp, value(x_part_loc(p)),value(y_part_loc(p)));
18997     if ( x>=0 ) mp_flush_cur_exp(mp, (x+8)/ 16);
18998     else mp_flush_cur_exp(mp, -((-x+8)/ 16));
18999   } else {
19000     mp_bad_unary(mp, angle_op);
19001   }
19002   break;
19003
19004 @ If the current expression is a pair, but the context wants it to
19005 be a path, we call |pair_to_path|.
19006
19007 @<Declare unary action...@>=
19008 void mp_pair_to_path (MP mp) { 
19009   mp->cur_exp=mp_new_knot(mp); 
19010   mp->cur_type=mp_path_type;
19011 };
19012
19013 @ @<Additional cases of unary operators@>=
19014 case x_part:
19015 case y_part:
19016   if ( (mp->cur_type==mp_pair_type)||(mp->cur_type==mp_transform_type) )
19017     mp_take_part(mp, c);
19018   else if ( mp->cur_type==mp_picture_type ) mp_take_pict_part(mp, c);
19019   else mp_bad_unary(mp, c);
19020   break;
19021 case xx_part:
19022 case xy_part:
19023 case yx_part:
19024 case yy_part: 
19025   if ( mp->cur_type==mp_transform_type ) mp_take_part(mp, c);
19026   else if ( mp->cur_type==mp_picture_type ) mp_take_pict_part(mp, c);
19027   else mp_bad_unary(mp, c);
19028   break;
19029 case red_part:
19030 case green_part:
19031 case blue_part: 
19032   if ( mp->cur_type==mp_color_type ) mp_take_part(mp, c);
19033   else if ( mp->cur_type==mp_picture_type ) mp_take_pict_part(mp, c);
19034   else mp_bad_unary(mp, c);
19035   break;
19036 case cyan_part:
19037 case magenta_part:
19038 case yellow_part:
19039 case black_part: 
19040   if ( mp->cur_type==mp_cmykcolor_type) mp_take_part(mp, c); 
19041   else if ( mp->cur_type==mp_picture_type ) mp_take_pict_part(mp, c);
19042   else mp_bad_unary(mp, c);
19043   break;
19044 case grey_part: 
19045   if ( mp->cur_type==mp_known ) mp->cur_exp=value(c);
19046   else if ( mp->cur_type==mp_picture_type ) mp_take_pict_part(mp, c);
19047   else mp_bad_unary(mp, c);
19048   break;
19049 case color_model_part: 
19050   if ( mp->cur_type==mp_picture_type ) mp_take_pict_part(mp, c);
19051   else mp_bad_unary(mp, c);
19052   break;
19053
19054 @ In the following procedure, |cur_exp| points to a capsule, which points to
19055 a big node. We want to delete all but one part of the big node.
19056
19057 @<Declare unary action...@>=
19058 void mp_take_part (MP mp,quarterword c) {
19059   pointer p; /* the big node */
19060   p=value(mp->cur_exp); value(temp_val)=p; type(temp_val)=mp->cur_type;
19061   link(p)=temp_val; mp_free_node(mp, mp->cur_exp,value_node_size);
19062   mp_make_exp_copy(mp, p+mp->sector_offset[c+mp_x_part_sector-x_part]);
19063   mp_recycle_value(mp, temp_val);
19064 }
19065
19066 @ @<Initialize table entries...@>=
19067 name_type(temp_val)=mp_capsule;
19068
19069 @ @<Additional cases of unary operators@>=
19070 case font_part:
19071 case text_part:
19072 case path_part:
19073 case pen_part:
19074 case dash_part:
19075   if ( mp->cur_type==mp_picture_type ) mp_take_pict_part(mp, c);
19076   else mp_bad_unary(mp, c);
19077   break;
19078
19079 @ @<Declarations@>=
19080 void mp_scale_edges (MP mp);
19081
19082 @ @<Declare unary action...@>=
19083 void mp_take_pict_part (MP mp,quarterword c) {
19084   pointer p; /* first graphical object in |cur_exp| */
19085   p=link(dummy_loc(mp->cur_exp));
19086   if ( p!=null ) {
19087     switch (c) {
19088     case x_part: case y_part: case xx_part:
19089     case xy_part: case yx_part: case yy_part:
19090       if ( type(p)==mp_text_code ) mp_flush_cur_exp(mp, text_trans_part(p+c));
19091       else goto NOT_FOUND;
19092       break;
19093     case red_part: case green_part: case blue_part:
19094       if ( has_color(p) ) mp_flush_cur_exp(mp, obj_color_part(p+c));
19095       else goto NOT_FOUND;
19096       break;
19097     case cyan_part: case magenta_part: case yellow_part:
19098     case black_part:
19099       if ( has_color(p) ) {
19100         if ( color_model(p)==mp_uninitialized_model )
19101           mp_flush_cur_exp(mp, unity);
19102         else
19103           mp_flush_cur_exp(mp, obj_color_part(p+c+(red_part-cyan_part)));
19104       } else goto NOT_FOUND;
19105       break;
19106     case grey_part:
19107       if ( has_color(p) )
19108           mp_flush_cur_exp(mp, obj_color_part(p+c+(red_part-grey_part)));
19109       else goto NOT_FOUND;
19110       break;
19111     case color_model_part:
19112       if ( has_color(p) ) {
19113         if ( color_model(p)==mp_uninitialized_model )
19114           mp_flush_cur_exp(mp, mp->internal[mp_default_color_model]);
19115         else
19116           mp_flush_cur_exp(mp, color_model(p)*unity);
19117       } else goto NOT_FOUND;
19118       break;
19119     @<Handle other cases in |take_pict_part| or |goto not_found|@>;
19120     } /* all cases have been enumerated */
19121     return;
19122   };
19123 NOT_FOUND:
19124   @<Convert the current expression to a null value appropriate
19125     for |c|@>;
19126 }
19127
19128 @ @<Handle other cases in |take_pict_part| or |goto not_found|@>=
19129 case text_part: 
19130   if ( type(p)!=mp_text_code ) goto NOT_FOUND;
19131   else { 
19132     mp_flush_cur_exp(mp, text_p(p));
19133     add_str_ref(mp->cur_exp);
19134     mp->cur_type=mp_string_type;
19135     };
19136   break;
19137 case font_part: 
19138   if ( type(p)!=mp_text_code ) goto NOT_FOUND;
19139   else { 
19140     mp_flush_cur_exp(mp, rts(mp->font_name[font_n(p)])); 
19141     add_str_ref(mp->cur_exp);
19142     mp->cur_type=mp_string_type;
19143   };
19144   break;
19145 case path_part:
19146   if ( type(p)==mp_text_code ) goto NOT_FOUND;
19147   else if ( is_stop(p) ) mp_confusion(mp, "pict");
19148 @:this can't happen pict}{\quad pict@>
19149   else { 
19150     mp_flush_cur_exp(mp, mp_copy_path(mp, path_p(p)));
19151     mp->cur_type=mp_path_type;
19152   }
19153   break;
19154 case pen_part: 
19155   if ( ! has_pen(p) ) goto NOT_FOUND;
19156   else {
19157     if ( pen_p(p)==null ) goto NOT_FOUND;
19158     else { mp_flush_cur_exp(mp, copy_pen(pen_p(p)));
19159       mp->cur_type=mp_pen_type;
19160     };
19161   }
19162   break;
19163 case dash_part: 
19164   if ( type(p)!=mp_stroked_code ) goto NOT_FOUND;
19165   else { if ( dash_p(p)==null ) goto NOT_FOUND;
19166     else { add_edge_ref(dash_p(p));
19167     mp->se_sf=dash_scale(p);
19168     mp->se_pic=dash_p(p);
19169     mp_scale_edges(mp);
19170     mp_flush_cur_exp(mp, mp->se_pic);
19171     mp->cur_type=mp_picture_type;
19172     };
19173   }
19174   break;
19175
19176 @ Since |scale_edges| had to be declared |forward|, it had to be declared as a
19177 parameterless procedure even though it really takes two arguments and updates
19178 one of them.  Hence the following globals are needed.
19179
19180 @<Global...@>=
19181 pointer se_pic;  /* edge header used and updated by |scale_edges| */
19182 scaled se_sf;  /* the scale factor argument to |scale_edges| */
19183
19184 @ @<Convert the current expression to a null value appropriate...@>=
19185 switch (c) {
19186 case text_part: case font_part: 
19187   mp_flush_cur_exp(mp, rts(""));
19188   mp->cur_type=mp_string_type;
19189   break;
19190 case path_part: 
19191   mp_flush_cur_exp(mp, mp_get_node(mp, knot_node_size));
19192   left_type(mp->cur_exp)=mp_endpoint;
19193   right_type(mp->cur_exp)=mp_endpoint;
19194   link(mp->cur_exp)=mp->cur_exp;
19195   x_coord(mp->cur_exp)=0;
19196   y_coord(mp->cur_exp)=0;
19197   originator(mp->cur_exp)=mp_metapost_user;
19198   mp->cur_type=mp_path_type;
19199   break;
19200 case pen_part: 
19201   mp_flush_cur_exp(mp, mp_get_pen_circle(mp, 0));
19202   mp->cur_type=mp_pen_type;
19203   break;
19204 case dash_part: 
19205   mp_flush_cur_exp(mp, mp_get_node(mp, edge_header_size));
19206   mp_init_edges(mp, mp->cur_exp);
19207   mp->cur_type=mp_picture_type;
19208   break;
19209 default: 
19210    mp_flush_cur_exp(mp, 0);
19211   break;
19212 }
19213
19214 @ @<Additional cases of unary...@>=
19215 case char_op: 
19216   if ( mp->cur_type!=mp_known ) { 
19217     mp_bad_unary(mp, char_op);
19218   } else { 
19219     mp->cur_exp=mp_round_unscaled(mp, mp->cur_exp) % 256; 
19220     mp->cur_type=mp_string_type;
19221     if ( mp->cur_exp<0 ) mp->cur_exp=mp->cur_exp+256;
19222   }
19223   break;
19224 case decimal: 
19225   if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
19226      mp_bad_unary(mp, decimal);
19227   } else { 
19228     mp->old_setting=mp->selector; mp->selector=new_string;
19229     mp_print_scaled(mp, mp->cur_exp); mp->cur_exp=mp_make_string(mp);
19230     mp->selector=mp->old_setting; mp->cur_type=mp_string_type;
19231   }
19232   break;
19233 case oct_op:
19234 case hex_op:
19235 case ASCII_op: 
19236   if ( mp->cur_type!=mp_string_type ) mp_bad_unary(mp, c);
19237   else mp_str_to_num(mp, c);
19238   break;
19239 case font_size: 
19240   if ( mp->cur_type!=mp_string_type ) mp_bad_unary(mp, font_size);
19241   else @<Find the design size of the font whose name is |cur_exp|@>;
19242   break;
19243
19244 @ @<Declare unary action...@>=
19245 void mp_str_to_num (MP mp,quarterword c) { /* converts a string to a number */
19246   integer n; /* accumulator */
19247   ASCII_code m; /* current character */
19248   pool_pointer k; /* index into |str_pool| */
19249   int b; /* radix of conversion */
19250   boolean bad_char; /* did the string contain an invalid digit? */
19251   if ( c==ASCII_op ) {
19252     if ( length(mp->cur_exp)==0 ) n=-1;
19253     else n=mp->str_pool[mp->str_start[mp->cur_exp]];
19254   } else { 
19255     if ( c==oct_op ) b=8; else b=16;
19256     n=0; bad_char=false;
19257     for (k=mp->str_start[mp->cur_exp];k<=str_stop(mp->cur_exp)-1;k++) {
19258       m=mp->str_pool[k];
19259       if ( (m>='0')&&(m<='9') ) m=m-'0';
19260       else if ( (m>='A')&&(m<='F') ) m=m-'A'+10;
19261       else if ( (m>='a')&&(m<='f') ) m=m-'a'+10;
19262       else  { bad_char=true; m=0; };
19263       if ( m>=b ) { bad_char=true; m=0; };
19264       if ( n<32768 / b ) n=n*b+m; else n=32767;
19265     }
19266     @<Give error messages if |bad_char| or |n>=4096|@>;
19267   }
19268   mp_flush_cur_exp(mp, n*unity);
19269 }
19270
19271 @ @<Give error messages if |bad_char|...@>=
19272 if ( bad_char ) { 
19273   exp_err("String contains illegal digits");
19274 @.String contains illegal digits@>
19275   if ( c==oct_op ) {
19276     help1("I zeroed out characters that weren't in the range 0..7.");
19277   } else  {
19278     help1("I zeroed out characters that weren't hex digits.");
19279   }
19280   mp_put_get_error(mp);
19281 }
19282 if ( (n>4095) ) {
19283   if ( mp->internal[mp_warning_check]>0 ) {
19284     print_err("Number too large ("); 
19285     mp_print_int(mp, n); mp_print_char(mp, ')');
19286 @.Number too large@>
19287     help2("I have trouble with numbers greater than 4095; watch out.")
19288       ("(Set warningcheck:=0 to suppress this message.)");
19289     mp_put_get_error(mp);
19290   }
19291 }
19292
19293 @ The length operation is somewhat unusual in that it applies to a variety
19294 of different types of operands.
19295
19296 @<Additional cases of unary...@>=
19297 case length_op: 
19298   switch (mp->cur_type) {
19299   case mp_string_type: mp_flush_cur_exp(mp, length(mp->cur_exp)*unity); break;
19300   case mp_path_type: mp_flush_cur_exp(mp, mp_path_length(mp)); break;
19301   case mp_known: mp->cur_exp=abs(mp->cur_exp); break;
19302   case mp_picture_type: mp_flush_cur_exp(mp, mp_pict_length(mp)); break;
19303   default: 
19304     if ( mp_nice_pair(mp, mp->cur_exp,mp->cur_type) )
19305       mp_flush_cur_exp(mp, mp_pyth_add(mp, 
19306         value(x_part_loc(value(mp->cur_exp))),
19307         value(y_part_loc(value(mp->cur_exp)))));
19308     else mp_bad_unary(mp, c);
19309     break;
19310   }
19311   break;
19312
19313 @ @<Declare unary action...@>=
19314 scaled mp_path_length (MP mp) { /* computes the length of the current path */
19315   scaled n; /* the path length so far */
19316   pointer p; /* traverser */
19317   p=mp->cur_exp;
19318   if ( left_type(p)==mp_endpoint ) n=-unity; else n=0;
19319   do {  p=link(p); n=n+unity; } while (p!=mp->cur_exp);
19320   return n;
19321 }
19322
19323 @ @<Declare unary action...@>=
19324 scaled mp_pict_length (MP mp) { 
19325   /* counts interior components in picture |cur_exp| */
19326   scaled n; /* the count so far */
19327   pointer p; /* traverser */
19328   n=0;
19329   p=link(dummy_loc(mp->cur_exp));
19330   if ( p!=null ) {
19331     if ( is_start_or_stop(p) )
19332       if ( mp_skip_1component(mp, p)==null ) p=link(p);
19333     while ( p!=null )  { 
19334       skip_component(p) return n; 
19335       n=n+unity;   
19336     }
19337   }
19338   return n;
19339 }
19340
19341 @ Implement |turningnumber|
19342
19343 @<Additional cases of unary...@>=
19344 case turning_op:
19345   if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) mp_flush_cur_exp(mp, 0);
19346   else if ( mp->cur_type!=mp_path_type ) mp_bad_unary(mp, turning_op);
19347   else if ( left_type(mp->cur_exp)==mp_endpoint )
19348      mp_flush_cur_exp(mp, 0); /* not a cyclic path */
19349   else
19350     mp_flush_cur_exp(mp, mp_turn_cycles_wrapper(mp, mp->cur_exp));
19351   break;
19352
19353 @ The function |an_angle| returns the value of the |angle| primitive, or $0$ if the
19354 argument is |origin|.
19355
19356 @<Declare unary action...@>=
19357 angle mp_an_angle (MP mp,scaled xpar, scaled ypar) {
19358   if ( (! ((xpar==0) && (ypar==0))) )
19359     return mp_n_arg(mp, xpar,ypar);
19360   return 0;
19361 }
19362
19363
19364 @ The actual turning number is (for the moment) computed in a C function
19365 that receives eight integers corresponding to the four controlling points,
19366 and returns a single angle.  Besides those, we have to account for discrete
19367 moves at the actual points.
19368
19369 @d floor(a) (a>=0 ? a : -(int)(-a))
19370 @d bezier_error (720<<20)+1
19371 @d sign(v) ((v)>0 ? 1 : ((v)<0 ? -1 : 0 ))
19372 @d print_roots(a) 
19373 @d out ((double)(xo>>20))
19374 @d mid ((double)(xm>>20))
19375 @d in  ((double)(xi>>20))
19376 @d divisor (256*256)
19377 @d double2angle(a) (int)floor(a*256.0*256.0*16.0)
19378
19379 @<Declare unary action...@>=
19380 angle mp_bezier_slope(MP mp, integer AX,integer AY,integer BX,integer BY,
19381             integer CX,integer CY,integer DX,integer DY);
19382
19383 @ @c 
19384 angle mp_bezier_slope(MP mp, integer AX,integer AY,integer BX,integer BY,
19385             integer CX,integer CY,integer DX,integer DY) {
19386   double a, b, c;
19387   integer deltax,deltay;
19388   double ax,ay,bx,by,cx,cy,dx,dy;
19389   angle xi = 0, xo = 0, xm = 0;
19390   double res = 0;
19391   ax=AX/divisor;  ay=AY/divisor;
19392   bx=BX/divisor;  by=BY/divisor;
19393   cx=CX/divisor;  cy=CY/divisor;
19394   dx=DX/divisor;  dy=DY/divisor;
19395
19396   deltax = (BX-AX); deltay = (BY-AY);
19397   if (deltax==0 && deltay == 0) { deltax=(CX-AX); deltay=(CY-AY); }
19398   if (deltax==0 && deltay == 0) { deltax=(DX-AX); deltay=(DY-AY); }
19399   xi = mp_an_angle(mp,deltax,deltay);
19400
19401   deltax = (CX-BX); deltay = (CY-BY);
19402   xm = mp_an_angle(mp,deltax,deltay);
19403
19404   deltax = (DX-CX); deltay = (DY-CY);
19405   if (deltax==0 && deltay == 0) { deltax=(DX-BX); deltay=(DY-BY); }
19406   if (deltax==0 && deltay == 0) { deltax=(DX-AX); deltay=(DY-AY); }
19407   xo = mp_an_angle(mp,deltax,deltay);
19408
19409   a = (bx-ax)*(cy-by) - (cx-bx)*(by-ay); /* a = (bp-ap)x(cp-bp); */
19410   b = (bx-ax)*(dy-cy) - (by-ay)*(dx-cx);; /* b = (bp-ap)x(dp-cp);*/
19411   c = (cx-bx)*(dy-cy) - (dx-cx)*(cy-by); /* c = (cp-bp)x(dp-cp);*/
19412
19413   if ((a==0)&&(c==0)) {
19414     res = (b==0 ?  0 :  (out-in)); 
19415     print_roots("no roots (a)");
19416   } else if ((a==0)||(c==0)) {
19417     if ((sign(b) == sign(a)) || (sign(b) == sign(c))) {
19418       res = out-in; /* ? */
19419       if (res<-180.0) 
19420         res += 360.0;
19421       else if (res>180.0)
19422         res -= 360.0;
19423       print_roots("no roots (b)");
19424     } else {
19425       res = out-in; /* ? */
19426       print_roots("one root (a)");
19427     }
19428   } else if ((sign(a)*sign(c))<0) {
19429     res = out-in; /* ? */
19430       if (res<-180.0) 
19431         res += 360.0;
19432       else if (res>180.0)
19433         res -= 360.0;
19434     print_roots("one root (b)");
19435   } else {
19436     if (sign(a) == sign(b)) {
19437       res = out-in; /* ? */
19438       if (res<-180.0) 
19439         res += 360.0;
19440       else if (res>180.0)
19441         res -= 360.0;
19442       print_roots("no roots (d)");
19443     } else {
19444       if ((b*b) == (4*a*c)) {
19445         res = bezier_error;
19446         print_roots("double root"); /* cusp */
19447       } else if ((b*b) < (4*a*c)) {
19448         res = out-in; /* ? */
19449         if (res<=0.0 &&res>-180.0) 
19450           res += 360.0;
19451         else if (res>=0.0 && res<180.0)
19452           res -= 360.0;
19453         print_roots("no roots (e)");
19454       } else {
19455         res = out-in;
19456         if (res<-180.0) 
19457           res += 360.0;
19458         else if (res>180.0)
19459           res -= 360.0;
19460         print_roots("two roots"); /* two inflections */
19461       }
19462     }
19463   }
19464   return double2angle(res);
19465 }
19466
19467 @
19468 @d p_nextnext link(link(p))
19469 @d p_next link(p)
19470 @d seven_twenty_deg 05500000000 /* $720\cdot2^{20}$, represents $720^\circ$ */
19471
19472 @<Declare unary action...@>=
19473 scaled mp_new_turn_cycles (MP mp,pointer c) {
19474   angle res,ang; /*  the angles of intermediate results  */
19475   scaled turns;  /*  the turn counter  */
19476   pointer p;     /*  for running around the path  */
19477   integer xp,yp;   /*  coordinates of next point  */
19478   integer x,y;   /*  helper coordinates  */
19479   angle in_angle,out_angle;     /*  helper angles */
19480   int old_setting; /* saved |selector| setting */
19481   res=0;
19482   turns= 0;
19483   p=c;
19484   old_setting = mp->selector; mp->selector=term_only;
19485   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>unity ) {
19486     mp_begin_diagnostic(mp);
19487     mp_print_nl(mp, "");
19488     mp_end_diagnostic(mp, false);
19489   }
19490   do { 
19491     xp = x_coord(p_next); yp = y_coord(p_next);
19492     ang  = mp_bezier_slope(mp,x_coord(p), y_coord(p), right_x(p), right_y(p),
19493              left_x(p_next), left_y(p_next), xp, yp);
19494     if ( ang>seven_twenty_deg ) {
19495       print_err("Strange path");
19496       mp_error(mp);
19497       mp->selector=old_setting;
19498       return 0;
19499     }
19500     res  = res + ang;
19501     if ( res > one_eighty_deg ) {
19502       res = res - three_sixty_deg;
19503       turns = turns + unity;
19504     }
19505     if ( res <= -one_eighty_deg ) {
19506       res = res + three_sixty_deg;
19507       turns = turns - unity;
19508     }
19509     /*  incoming angle at next point  */
19510     x = left_x(p_next);  y = left_y(p_next);
19511     if ( (xp==x)&&(yp==y) ) { x = right_x(p);  y = right_y(p);  };
19512     if ( (xp==x)&&(yp==y) ) { x = x_coord(p);  y = y_coord(p);  };
19513     in_angle = mp_an_angle(mp, xp - x, yp - y);
19514     /*  outgoing angle at next point  */
19515     x = right_x(p_next);  y = right_y(p_next);
19516     if ( (xp==x)&&(yp==y) ) { x = left_x(p_nextnext);  y = left_y(p_nextnext);  };
19517     if ( (xp==x)&&(yp==y) ) { x = x_coord(p_nextnext); y = y_coord(p_nextnext); };
19518     out_angle = mp_an_angle(mp, x - xp, y- yp);
19519     ang  = (out_angle - in_angle);
19520     reduce_angle(ang);
19521     if ( ang!=0 ) {
19522       res  = res + ang;
19523       if ( res >= one_eighty_deg ) {
19524         res = res - three_sixty_deg;
19525         turns = turns + unity;
19526       };
19527       if ( res <= -one_eighty_deg ) {
19528         res = res + three_sixty_deg;
19529         turns = turns - unity;
19530       };
19531     };
19532     p = link(p);
19533   } while (p!=c);
19534   mp->selector=old_setting;
19535   return turns;
19536 }
19537
19538
19539 @ This code is based on Bogus\l{}av Jackowski's
19540 |emergency_turningnumber| macro, with some minor changes by Taco
19541 Hoekwater. The macro code looked more like this:
19542 {\obeylines
19543 vardef turning\_number primary p =
19544 ~~save res, ang, turns;
19545 ~~res := 0;
19546 ~~if length p <= 2:
19547 ~~~~if Angle ((point 0 of p) - (postcontrol 0 of p)) >= 0:  1  else: -1 fi
19548 ~~else:
19549 ~~~~for t = 0 upto length p-1 :
19550 ~~~~~~angc := Angle ((point t+1 of p)  - (point t of p))
19551 ~~~~~~~~- Angle ((point t of p) - (point t-1 of p));
19552 ~~~~~~if angc > 180: angc := angc - 360; fi;
19553 ~~~~~~if angc < -180: angc := angc + 360; fi;
19554 ~~~~~~res  := res + angc;
19555 ~~~~endfor;
19556 ~~res/360
19557 ~~fi
19558 enddef;}
19559 The general idea is to calculate only the sum of the angles of
19560 straight lines between the points, of a path, not worrying about cusps
19561 or self-intersections in the segments at all. If the segment is not
19562 well-behaved, the result is not necesarily correct. But the old code
19563 was not always correct either, and worse, it sometimes failed for
19564 well-behaved paths as well. All known bugs that were triggered by the
19565 original code no longer occur with this code, and it runs roughly 3
19566 times as fast because the algorithm is much simpler.
19567
19568 @ It is possible to overflow the return value of the |turn_cycles|
19569 function when the path is sufficiently long and winding, but I am not
19570 going to bother testing for that. In any case, it would only return
19571 the looped result value, which is not a big problem.
19572
19573 The macro code for the repeat loop was a bit nicer to look
19574 at than the pascal code, because it could use |point -1 of p|. In
19575 pascal, the fastest way to loop around the path is not to look
19576 backward once, but forward twice. These defines help hide the trick.
19577
19578 @d p_to link(link(p))
19579 @d p_here link(p)
19580 @d p_from p
19581
19582 @<Declare unary action...@>=
19583 scaled mp_turn_cycles (MP mp,pointer c) {
19584   angle res,ang; /*  the angles of intermediate results  */
19585   scaled turns;  /*  the turn counter  */
19586   pointer p;     /*  for running around the path  */
19587   res=0;  turns= 0; p=c;
19588   do { 
19589     ang  = mp_an_angle (mp, x_coord(p_to) - x_coord(p_here), 
19590                             y_coord(p_to) - y_coord(p_here))
19591         - mp_an_angle (mp, x_coord(p_here) - x_coord(p_from), 
19592                            y_coord(p_here) - y_coord(p_from));
19593     reduce_angle(ang);
19594     res  = res + ang;
19595     if ( res >= three_sixty_deg )  {
19596       res = res - three_sixty_deg;
19597       turns = turns + unity;
19598     };
19599     if ( res <= -three_sixty_deg ) {
19600       res = res + three_sixty_deg;
19601       turns = turns - unity;
19602     };
19603     p = link(p);
19604   } while (p!=c);
19605   return turns;
19606 }
19607
19608 @ @<Declare unary action...@>=
19609 scaled mp_turn_cycles_wrapper (MP mp,pointer c) {
19610   scaled nval,oval;
19611   scaled saved_t_o; /* tracing\_online saved  */
19612   if ( (link(c)==c)||(link(link(c))==c) ) {
19613     if ( mp_an_angle (mp, x_coord(c) - right_x(c),  y_coord(c) - right_y(c)) > 0 )
19614       return unity;
19615     else
19616       return -unity;
19617   } else {
19618     nval = mp_new_turn_cycles(mp, c);
19619     oval = mp_turn_cycles(mp, c);
19620     if ( nval!=oval ) {
19621       saved_t_o=mp->internal[mp_tracing_online];
19622       mp->internal[mp_tracing_online]=unity;
19623       mp_begin_diagnostic(mp);
19624       mp_print_nl (mp, "Warning: the turningnumber algorithms do not agree."
19625                        " The current computed value is ");
19626       mp_print_scaled(mp, nval);
19627       mp_print(mp, ", but the 'connect-the-dots' algorithm returned ");
19628       mp_print_scaled(mp, oval);
19629       mp_end_diagnostic(mp, false);
19630       mp->internal[mp_tracing_online]=saved_t_o;
19631     }
19632     return nval;
19633   }
19634 }
19635
19636 @ @<Declare unary action...@>=
19637 scaled mp_count_turns (MP mp,pointer c) {
19638   pointer p; /* a knot in envelope spec |c| */
19639   integer t; /* total pen offset changes counted */
19640   t=0; p=c;
19641   do {  
19642     t=t+info(p)-zero_off;
19643     p=link(p);
19644   } while (p!=c);
19645   return ((t / 3)*unity);
19646 }
19647
19648 @ @d type_range(A,B) { 
19649   if ( (mp->cur_type>=(A)) && (mp->cur_type<=(B)) ) 
19650     mp_flush_cur_exp(mp, true_code);
19651   else mp_flush_cur_exp(mp, false_code);
19652   mp->cur_type=mp_boolean_type;
19653   }
19654 @d type_test(A) { 
19655   if ( mp->cur_type==(A) ) mp_flush_cur_exp(mp, true_code);
19656   else mp_flush_cur_exp(mp, false_code);
19657   mp->cur_type=mp_boolean_type;
19658   }
19659
19660 @<Additional cases of unary operators@>=
19661 case mp_boolean_type: 
19662   type_range(mp_boolean_type,mp_unknown_boolean); break;
19663 case mp_string_type: 
19664   type_range(mp_string_type,mp_unknown_string); break;
19665 case mp_pen_type: 
19666   type_range(mp_pen_type,mp_unknown_pen); break;
19667 case mp_path_type: 
19668   type_range(mp_path_type,mp_unknown_path); break;
19669 case mp_picture_type: 
19670   type_range(mp_picture_type,mp_unknown_picture); break;
19671 case mp_transform_type: case mp_color_type: case mp_cmykcolor_type:
19672 case mp_pair_type: 
19673   type_test(c); break;
19674 case mp_numeric_type: 
19675   type_range(mp_known,mp_independent); break;
19676 case known_op: case unknown_op: 
19677   mp_test_known(mp, c); break;
19678
19679 @ @<Declare unary action procedures@>=
19680 void mp_test_known (MP mp,quarterword c) {
19681   int b; /* is the current expression known? */
19682   pointer p,q; /* locations in a big node */
19683   b=false_code;
19684   switch (mp->cur_type) {
19685   case mp_vacuous: case mp_boolean_type: case mp_string_type:
19686   case mp_pen_type: case mp_path_type: case mp_picture_type:
19687   case mp_known: 
19688     b=true_code;
19689     break;
19690   case mp_transform_type:
19691   case mp_color_type: case mp_cmykcolor_type: case mp_pair_type: 
19692     p=value(mp->cur_exp);
19693     q=p+mp->big_node_size[mp->cur_type];
19694     do {  
19695       q=q-2;
19696       if ( type(q)!=mp_known ) 
19697        goto DONE;
19698     } while (q!=p);
19699     b=true_code;
19700   DONE:  
19701     break;
19702   default: 
19703     break;
19704   }
19705   if ( c==known_op ) mp_flush_cur_exp(mp, b);
19706   else mp_flush_cur_exp(mp, true_code+false_code-b);
19707   mp->cur_type=mp_boolean_type;
19708 }
19709
19710 @ @<Additional cases of unary operators@>=
19711 case cycle_op: 
19712   if ( mp->cur_type!=mp_path_type ) mp_flush_cur_exp(mp, false_code);
19713   else if ( left_type(mp->cur_exp)!=mp_endpoint ) mp_flush_cur_exp(mp, true_code);
19714   else mp_flush_cur_exp(mp, false_code);
19715   mp->cur_type=mp_boolean_type;
19716   break;
19717
19718 @ @<Additional cases of unary operators@>=
19719 case arc_length: 
19720   if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) mp_pair_to_path(mp);
19721   if ( mp->cur_type!=mp_path_type ) mp_bad_unary(mp, arc_length);
19722   else mp_flush_cur_exp(mp, mp_get_arc_length(mp, mp->cur_exp));
19723   break;
19724
19725 @ Here we use the fact that |c-filled_op+fill_code| is the desired graphical
19726 object |type|.
19727 @^data structure assumptions@>
19728
19729 @<Additional cases of unary operators@>=
19730 case filled_op:
19731 case stroked_op:
19732 case textual_op:
19733 case clipped_op:
19734 case bounded_op:
19735   if ( mp->cur_type!=mp_picture_type ) mp_flush_cur_exp(mp, false_code);
19736   else if ( link(dummy_loc(mp->cur_exp))==null ) mp_flush_cur_exp(mp, false_code);
19737   else if ( type(link(dummy_loc(mp->cur_exp)))==c+mp_fill_code-filled_op )
19738     mp_flush_cur_exp(mp, true_code);
19739   else mp_flush_cur_exp(mp, false_code);
19740   mp->cur_type=mp_boolean_type;
19741   break;
19742
19743 @ @<Additional cases of unary operators@>=
19744 case make_pen_op: 
19745   if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) mp_pair_to_path(mp);
19746   if ( mp->cur_type!=mp_path_type ) mp_bad_unary(mp, make_pen_op);
19747   else { 
19748     mp->cur_type=mp_pen_type;
19749     mp->cur_exp=mp_make_pen(mp, mp->cur_exp,true);
19750   };
19751   break;
19752 case make_path_op: 
19753   if ( mp->cur_type!=mp_pen_type ) mp_bad_unary(mp, make_path_op);
19754   else  { 
19755     mp->cur_type=mp_path_type;
19756     mp_make_path(mp, mp->cur_exp);
19757   };
19758   break;
19759 case reverse: 
19760   if ( mp->cur_type==mp_path_type ) {
19761     p=mp_htap_ypoc(mp, mp->cur_exp);
19762     if ( right_type(p)==mp_endpoint ) p=link(p);
19763     mp_toss_knot_list(mp, mp->cur_exp); mp->cur_exp=p;
19764   } else if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) mp_pair_to_path(mp);
19765   else mp_bad_unary(mp, reverse);
19766   break;
19767
19768 @ The |pair_value| routine changes the current expression to a
19769 given ordered pair of values.
19770
19771 @<Declare unary action procedures@>=
19772 void mp_pair_value (MP mp,scaled x, scaled y) {
19773   pointer p; /* a pair node */
19774   p=mp_get_node(mp, value_node_size); 
19775   mp_flush_cur_exp(mp, p); mp->cur_type=mp_pair_type;
19776   type(p)=mp_pair_type; name_type(p)=mp_capsule; mp_init_big_node(mp, p);
19777   p=value(p);
19778   type(x_part_loc(p))=mp_known; value(x_part_loc(p))=x;
19779   type(y_part_loc(p))=mp_known; value(y_part_loc(p))=y;
19780 }
19781
19782 @ @<Additional cases of unary operators@>=
19783 case ll_corner_op: 
19784   if ( ! mp_get_cur_bbox(mp) ) mp_bad_unary(mp, ll_corner_op);
19785   else mp_pair_value(mp, minx,miny);
19786   break;
19787 case lr_corner_op: 
19788   if ( ! mp_get_cur_bbox(mp) ) mp_bad_unary(mp, lr_corner_op);
19789   else mp_pair_value(mp, maxx,miny);
19790   break;
19791 case ul_corner_op: 
19792   if ( ! mp_get_cur_bbox(mp) ) mp_bad_unary(mp, ul_corner_op);
19793   else mp_pair_value(mp, minx,maxy);
19794   break;
19795 case ur_corner_op: 
19796   if ( ! mp_get_cur_bbox(mp) ) mp_bad_unary(mp, ur_corner_op);
19797   else mp_pair_value(mp, maxx,maxy);
19798   break;
19799
19800 @ Here is a function that sets |minx|, |maxx|, |miny|, |maxy| to the bounding
19801 box of the current expression.  The boolean result is |false| if the expression
19802 has the wrong type.
19803
19804 @<Declare unary action procedures@>=
19805 boolean mp_get_cur_bbox (MP mp) { 
19806   switch (mp->cur_type) {
19807   case mp_picture_type: 
19808     mp_set_bbox(mp, mp->cur_exp,true);
19809     if ( minx_val(mp->cur_exp)>maxx_val(mp->cur_exp) ) {
19810       minx=0; maxx=0; miny=0; maxy=0;
19811     } else { 
19812       minx=minx_val(mp->cur_exp);
19813       maxx=maxx_val(mp->cur_exp);
19814       miny=miny_val(mp->cur_exp);
19815       maxy=maxy_val(mp->cur_exp);
19816     }
19817     break;
19818   case mp_path_type: 
19819     mp_path_bbox(mp, mp->cur_exp);
19820     break;
19821   case mp_pen_type: 
19822     mp_pen_bbox(mp, mp->cur_exp);
19823     break;
19824   default: 
19825     return false;
19826   }
19827   return true;
19828 }
19829
19830 @ @<Additional cases of unary operators@>=
19831 case read_from_op:
19832 case close_from_op: 
19833   if ( mp->cur_type!=mp_string_type ) mp_bad_unary(mp, c);
19834   else mp_do_read_or_close(mp,c);
19835   break;
19836
19837 @ Here is a routine that interprets |cur_exp| as a file name and tries to read
19838 a line from the file or to close the file.
19839
19840 @<Declare unary action procedures@>=
19841 void mp_do_read_or_close (MP mp,quarterword c) {
19842   readf_index n,n0; /* indices for searching |rd_fname| */
19843   @<Find the |n| where |rd_fname[n]=cur_exp|; if |cur_exp| must be inserted,
19844     call |start_read_input| and |goto found| or |not_found|@>;
19845   mp_begin_file_reading(mp);
19846   name=is_read;
19847   if ( mp_input_ln(mp, mp->rd_file[n] ) ) 
19848     goto FOUND;
19849   mp_end_file_reading(mp);
19850 NOT_FOUND:
19851   @<Record the end of file and set |cur_exp| to a dummy value@>;
19852   return;
19853 CLOSE_FILE:
19854   mp_flush_cur_exp(mp, 0); mp->cur_type=mp_vacuous; 
19855   return;
19856 FOUND:
19857   mp_flush_cur_exp(mp, 0);
19858   mp_finish_read(mp);
19859 }
19860
19861 @ Free slots in the |rd_file| and |rd_fname| arrays are marked with NULL's in
19862 |rd_fname|.
19863
19864 @<Find the |n| where |rd_fname[n]=cur_exp|...@>=
19865 {   
19866   char *fn;
19867   n=mp->read_files;
19868   n0=mp->read_files;
19869   fn = str(mp->cur_exp);
19870   while (mp_xstrcmp(fn,mp->rd_fname[n])!=0) { 
19871     if ( n>0 ) {
19872       decr(n);
19873     } else if ( c==close_from_op ) {
19874       goto CLOSE_FILE;
19875     } else {
19876       if ( n0==mp->read_files ) {
19877         if ( mp->read_files<mp->max_read_files ) {
19878           incr(mp->read_files);
19879         } else {
19880           void **rd_file;
19881           char **rd_fname;
19882               readf_index l,k;
19883           l = mp->max_read_files + (mp->max_read_files>>2);
19884           rd_file = xmalloc((l+1), sizeof(void *));
19885           rd_fname = xmalloc((l+1), sizeof(char *));
19886               for (k=0;k<=l;k++) {
19887             if (k<=mp->max_read_files) {
19888                   rd_file[k]=mp->rd_file[k]; 
19889               rd_fname[k]=mp->rd_fname[k];
19890             } else {
19891               rd_file[k]=0; 
19892               rd_fname[k]=NULL;
19893             }
19894           }
19895               xfree(mp->rd_file); xfree(mp->rd_fname);
19896           mp->max_read_files = l;
19897           mp->rd_file = rd_file;
19898           mp->rd_fname = rd_fname;
19899         }
19900       }
19901       n=n0;
19902       if ( mp_start_read_input(mp,fn,n) ) 
19903         goto FOUND;
19904       else 
19905         goto NOT_FOUND;
19906     }
19907     if ( mp->rd_fname[n]==NULL ) { n0=n; }
19908   } 
19909   if ( c==close_from_op ) { 
19910     (mp->close_file)(mp->rd_file[n]); 
19911     goto NOT_FOUND; 
19912   }
19913 }
19914
19915 @ @<Record the end of file and set |cur_exp| to a dummy value@>=
19916 xfree(mp->rd_fname[n]);
19917 mp->rd_fname[n]=NULL;
19918 if ( n==mp->read_files-1 ) mp->read_files=n;
19919 if ( c==close_from_op ) 
19920   goto CLOSE_FILE;
19921 mp_flush_cur_exp(mp, mp->eof_line);
19922 mp->cur_type=mp_string_type
19923
19924 @ The string denoting end-of-file is a one-byte string at position zero, by definition
19925
19926 @<Glob...@>=
19927 str_number eof_line;
19928
19929 @ @<Set init...@>=
19930 mp->eof_line=0;
19931
19932 @ Finally, we have the operations that combine a capsule~|p|
19933 with the current expression.
19934
19935 @c @<Declare binary action procedures@>;
19936 void mp_do_binary (MP mp,pointer p, quarterword c) {
19937   pointer q,r,rr; /* for list manipulation */
19938   pointer old_p,old_exp; /* capsules to recycle */
19939   integer v; /* for numeric manipulation */
19940   check_arith;
19941   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>two ) {
19942     @<Trace the current binary operation@>;
19943   }
19944   @<Sidestep |independent| cases in capsule |p|@>;
19945   @<Sidestep |independent| cases in the current expression@>;
19946   switch (c) {
19947   case plus: case minus:
19948     @<Add or subtract the current expression from |p|@>;
19949     break;
19950   @<Additional cases of binary operators@>;
19951   }; /* there are no other cases */
19952   mp_recycle_value(mp, p); 
19953   mp_free_node(mp, p,value_node_size); /* |return| to avoid this */
19954   check_arith; 
19955   @<Recycle any sidestepped |independent| capsules@>;
19956 }
19957
19958 @ @<Declare binary action...@>=
19959 void mp_bad_binary (MP mp,pointer p, quarterword c) { 
19960   mp_disp_err(mp, p,"");
19961   exp_err("Not implemented: ");
19962 @.Not implemented...@>
19963   if ( c>=min_of ) mp_print_op(mp, c);
19964   mp_print_known_or_unknown_type(mp, type(p),p);
19965   if ( c>=min_of ) mp_print(mp, "of"); else mp_print_op(mp, c);
19966   mp_print_known_or_unknown_type(mp, mp->cur_type,mp->cur_exp);
19967   help3("I'm afraid I don't know how to apply that operation to that")
19968        ("combination of types. Continue, and I'll return the second")
19969       ("argument (see above) as the result of the operation.");
19970   mp_put_get_error(mp);
19971 }
19972 void mp_bad_envelope_pen (MP mp) {
19973   mp_disp_err(mp, null,"");
19974   exp_err("Not implemented: envelope(elliptical pen)of(path)");
19975 @.Not implemented...@>
19976   help3("I'm afraid I don't know how to apply that operation to that")
19977        ("combination of types. Continue, and I'll return the second")
19978       ("argument (see above) as the result of the operation.");
19979   mp_put_get_error(mp);
19980 }
19981
19982 @ @<Trace the current binary operation@>=
19983
19984   mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "{(");
19985   mp_print_exp(mp,p,0); /* show the operand, but not verbosely */
19986   mp_print_char(mp,')'); mp_print_op(mp,c); mp_print_char(mp,'(');
19987   mp_print_exp(mp,null,0); mp_print(mp,")}"); 
19988   mp_end_diagnostic(mp, false);
19989 }
19990
19991 @ Several of the binary operations are potentially complicated by the
19992 fact that |independent| values can sneak into capsules. For example,
19993 we've seen an instance of this difficulty in the unary operation
19994 of negation. In order to reduce the number of cases that need to be
19995 handled, we first change the two operands (if necessary)
19996 to rid them of |independent| components. The original operands are
19997 put into capsules called |old_p| and |old_exp|, which will be
19998 recycled after the binary operation has been safely carried out.
19999
20000 @<Recycle any sidestepped |independent| capsules@>=
20001 if ( old_p!=null ) { 
20002   mp_recycle_value(mp, old_p); mp_free_node(mp, old_p,value_node_size);
20003 }
20004 if ( old_exp!=null ) {
20005   mp_recycle_value(mp, old_exp); mp_free_node(mp, old_exp,value_node_size);
20006 }
20007
20008 @ A big node is considered to be ``tarnished'' if it contains at least one
20009 independent component. We will define a simple function called `|tarnished|'
20010 that returns |null| if and only if its argument is not tarnished.
20011
20012 @<Sidestep |independent| cases in capsule |p|@>=
20013 switch (type(p)) {
20014 case mp_transform_type:
20015 case mp_color_type:
20016 case mp_cmykcolor_type:
20017 case mp_pair_type: 
20018   old_p=mp_tarnished(mp, p);
20019   break;
20020 case mp_independent: old_p=mp_void; break;
20021 default: old_p=null; break;
20022 };
20023 if ( old_p!=null ) {
20024   q=mp_stash_cur_exp(mp); old_p=p; mp_make_exp_copy(mp, old_p);
20025   p=mp_stash_cur_exp(mp); mp_unstash_cur_exp(mp, q);
20026 }
20027
20028 @ @<Sidestep |independent| cases in the current expression@>=
20029 switch (mp->cur_type) {
20030 case mp_transform_type:
20031 case mp_color_type:
20032 case mp_cmykcolor_type:
20033 case mp_pair_type: 
20034   old_exp=mp_tarnished(mp, mp->cur_exp);
20035   break;
20036 case mp_independent:old_exp=mp_void; break;
20037 default: old_exp=null; break;
20038 };
20039 if ( old_exp!=null ) {
20040   old_exp=mp->cur_exp; mp_make_exp_copy(mp, old_exp);
20041 }
20042
20043 @ @<Declare binary action...@>=
20044 pointer mp_tarnished (MP mp,pointer p) {
20045   pointer q; /* beginning of the big node */
20046   pointer r; /* current position in the big node */
20047   q=value(p); r=q+mp->big_node_size[type(p)];
20048   do {  
20049    r=r-2;
20050    if ( type(r)==mp_independent ) return mp_void; 
20051   } while (r!=q);
20052   return null;
20053 }
20054
20055 @ @<Add or subtract the current expression from |p|@>=
20056 if ( (mp->cur_type<mp_color_type)||(type(p)<mp_color_type) ) {
20057   mp_bad_binary(mp, p,c);
20058 } else  {
20059   if ((mp->cur_type>mp_pair_type)&&(type(p)>mp_pair_type) ) {
20060     mp_add_or_subtract(mp, p,null,c);
20061   } else {
20062     if ( mp->cur_type!=type(p) )  {
20063       mp_bad_binary(mp, p,c);
20064     } else { 
20065       q=value(p); r=value(mp->cur_exp);
20066       rr=r+mp->big_node_size[mp->cur_type];
20067       while ( r<rr ) { 
20068         mp_add_or_subtract(mp, q,r,c);
20069         q=q+2; r=r+2;
20070       }
20071     }
20072   }
20073 }
20074
20075 @ The first argument to |add_or_subtract| is the location of a value node
20076 in a capsule or pair node that will soon be recycled. The second argument
20077 is either a location within a pair or transform node of |cur_exp|,
20078 or it is null (which means that |cur_exp| itself should be the second
20079 argument).  The third argument is either |plus| or |minus|.
20080
20081 The sum or difference of the numeric quantities will replace the second
20082 operand.  Arithmetic overflow may go undetected; users aren't supposed to
20083 be monkeying around with really big values.
20084
20085 @<Declare binary action...@>=
20086 @<Declare the procedure called |dep_finish|@>;
20087 void mp_add_or_subtract (MP mp,pointer p, pointer q, quarterword c) {
20088   small_number s,t; /* operand types */
20089   pointer r; /* list traverser */
20090   integer v; /* second operand value */
20091   if ( q==null ) { 
20092     t=mp->cur_type;
20093     if ( t<mp_dependent ) v=mp->cur_exp; else v=dep_list(mp->cur_exp);
20094   } else { 
20095     t=type(q);
20096     if ( t<mp_dependent ) v=value(q); else v=dep_list(q);
20097   }
20098   if ( t==mp_known ) {
20099     if ( c==minus ) negate(v);
20100     if ( type(p)==mp_known ) {
20101       v=mp_slow_add(mp, value(p),v);
20102       if ( q==null ) mp->cur_exp=v; else value(q)=v;
20103       return;
20104     }
20105     @<Add a known value to the constant term of |dep_list(p)|@>;
20106   } else  { 
20107     if ( c==minus ) mp_negate_dep_list(mp, v);
20108     @<Add operand |p| to the dependency list |v|@>;
20109   }
20110 }
20111
20112 @ @<Add a known value to the constant term of |dep_list(p)|@>=
20113 r=dep_list(p);
20114 while ( info(r)!=null ) r=link(r);
20115 value(r)=mp_slow_add(mp, value(r),v);
20116 if ( q==null ) {
20117   q=mp_get_node(mp, value_node_size); mp->cur_exp=q; mp->cur_type=type(p);
20118   name_type(q)=mp_capsule;
20119 }
20120 dep_list(q)=dep_list(p); type(q)=type(p);
20121 prev_dep(q)=prev_dep(p); link(prev_dep(p))=q;
20122 type(p)=mp_known; /* this will keep the recycler from collecting non-garbage */
20123
20124 @ We prefer |dependent| lists to |mp_proto_dependent| ones, because it is
20125 nice to retain the extra accuracy of |fraction| coefficients.
20126 But we have to handle both kinds, and mixtures too.
20127
20128 @<Add operand |p| to the dependency list |v|@>=
20129 if ( type(p)==mp_known ) {
20130   @<Add the known |value(p)| to the constant term of |v|@>;
20131 } else { 
20132   s=type(p); r=dep_list(p);
20133   if ( t==mp_dependent ) {
20134     if ( s==mp_dependent ) {
20135       if ( mp_max_coef(mp, r)+mp_max_coef(mp, v)<coef_bound )
20136         v=mp_p_plus_q(mp, v,r,mp_dependent); goto DONE;
20137       } /* |fix_needed| will necessarily be false */
20138       t=mp_proto_dependent; 
20139       v=mp_p_over_v(mp, v,unity,mp_dependent,mp_proto_dependent);
20140     }
20141     if ( s==mp_proto_dependent ) v=mp_p_plus_q(mp, v,r,mp_proto_dependent);
20142     else v=mp_p_plus_fq(mp, v,unity,r,mp_proto_dependent,mp_dependent);
20143  DONE:  
20144     @<Output the answer, |v| (which might have become |known|)@>;
20145   }
20146
20147 @ @<Add the known |value(p)| to the constant term of |v|@>=
20148
20149   while ( info(v)!=null ) v=link(v);
20150   value(v)=mp_slow_add(mp, value(p),value(v));
20151 }
20152
20153 @ @<Output the answer, |v| (which might have become |known|)@>=
20154 if ( q!=null ) mp_dep_finish(mp, v,q,t);
20155 else  { mp->cur_type=t; mp_dep_finish(mp, v,null,t); }
20156
20157 @ Here's the current situation: The dependency list |v| of type |t|
20158 should either be put into the current expression (if |q=null|) or
20159 into location |q| within a pair node (otherwise). The destination (|cur_exp|
20160 or |q|) formerly held a dependency list with the same
20161 final pointer as the list |v|.
20162
20163 @<Declare the procedure called |dep_finish|@>=
20164 void mp_dep_finish (MP mp, pointer v, pointer q, small_number t) {
20165   pointer p; /* the destination */
20166   scaled vv; /* the value, if it is |known| */
20167   if ( q==null ) p=mp->cur_exp; else p=q;
20168   dep_list(p)=v; type(p)=t;
20169   if ( info(v)==null ) { 
20170     vv=value(v);
20171     if ( q==null ) { 
20172       mp_flush_cur_exp(mp, vv);
20173     } else  { 
20174       mp_recycle_value(mp, p); type(q)=mp_known; value(q)=vv; 
20175     }
20176   } else if ( q==null ) {
20177     mp->cur_type=t;
20178   }
20179   if ( mp->fix_needed ) mp_fix_dependencies(mp);
20180 }
20181
20182 @ Let's turn now to the six basic relations of comparison.
20183
20184 @<Additional cases of binary operators@>=
20185 case less_than: case less_or_equal: case greater_than:
20186 case greater_or_equal: case equal_to: case unequal_to:
20187   check_arith; /* at this point |arith_error| should be |false|? */
20188   if ( (mp->cur_type>mp_pair_type)&&(type(p)>mp_pair_type) ) {
20189     mp_add_or_subtract(mp, p,null,minus); /* |cur_exp:=(p)-cur_exp| */
20190   } else if ( mp->cur_type!=type(p) ) {
20191     mp_bad_binary(mp, p,c); goto DONE; 
20192   } else if ( mp->cur_type==mp_string_type ) {
20193     mp_flush_cur_exp(mp, mp_str_vs_str(mp, value(p),mp->cur_exp));
20194   } else if ((mp->cur_type==mp_unknown_string)||
20195            (mp->cur_type==mp_unknown_boolean) ) {
20196     @<Check if unknowns have been equated@>;
20197   } else if ( (mp->cur_type<=mp_pair_type)&&(mp->cur_type>=mp_transform_type)) {
20198     @<Reduce comparison of big nodes to comparison of scalars@>;
20199   } else if ( mp->cur_type==mp_boolean_type ) {
20200     mp_flush_cur_exp(mp, mp->cur_exp-value(p));
20201   } else { 
20202     mp_bad_binary(mp, p,c); goto DONE;
20203   }
20204   @<Compare the current expression with zero@>;
20205 DONE:  
20206   mp->arith_error=false; /* ignore overflow in comparisons */
20207   break;
20208
20209 @ @<Compare the current expression with zero@>=
20210 if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
20211   if ( mp->cur_type<mp_known ) {
20212     mp_disp_err(mp, p,"");
20213     help1("The quantities shown above have not been equated.")
20214   } else  {
20215     help2("Oh dear. I can\'t decide if the expression above is positive,")
20216      ("negative, or zero. So this comparison test won't be `true'.");
20217   }
20218   exp_err("Unknown relation will be considered false");
20219 @.Unknown relation...@>
20220   mp_put_get_flush_error(mp, false_code);
20221 } else {
20222   switch (c) {
20223   case less_than: boolean_reset(mp->cur_exp<0); break;
20224   case less_or_equal: boolean_reset(mp->cur_exp<=0); break;
20225   case greater_than: boolean_reset(mp->cur_exp>0); break;
20226   case greater_or_equal: boolean_reset(mp->cur_exp>=0); break;
20227   case equal_to: boolean_reset(mp->cur_exp==0); break;
20228   case unequal_to: boolean_reset(mp->cur_exp!=0); break;
20229   }; /* there are no other cases */
20230 }
20231 mp->cur_type=mp_boolean_type
20232
20233 @ When two unknown strings are in the same ring, we know that they are
20234 equal. Otherwise, we don't know whether they are equal or not, so we
20235 make no change.
20236
20237 @<Check if unknowns have been equated@>=
20238
20239   q=value(mp->cur_exp);
20240   while ( (q!=mp->cur_exp)&&(q!=p) ) q=value(q);
20241   if ( q==p ) mp_flush_cur_exp(mp, 0);
20242 }
20243
20244 @ @<Reduce comparison of big nodes to comparison of scalars@>=
20245
20246   q=value(p); r=value(mp->cur_exp);
20247   rr=r+mp->big_node_size[mp->cur_type]-2;
20248   while (1) { mp_add_or_subtract(mp, q,r,minus);
20249     if ( type(r)!=mp_known ) break;
20250     if ( value(r)!=0 ) break;
20251     if ( r==rr ) break;
20252     q=q+2; r=r+2;
20253   }
20254   mp_take_part(mp, name_type(r)+x_part-mp_x_part_sector);
20255 }
20256
20257 @ Here we use the sneaky fact that |and_op-false_code=or_op-true_code|.
20258
20259 @<Additional cases of binary operators@>=
20260 case and_op:
20261 case or_op: 
20262   if ( (type(p)!=mp_boolean_type)||(mp->cur_type!=mp_boolean_type) )
20263     mp_bad_binary(mp, p,c);
20264   else if ( value(p)==c+false_code-and_op ) mp->cur_exp=value(p);
20265   break;
20266
20267 @ @<Additional cases of binary operators@>=
20268 case times: 
20269   if ( (mp->cur_type<mp_color_type)||(type(p)<mp_color_type) ) {
20270    mp_bad_binary(mp, p,times);
20271   } else if ( (mp->cur_type==mp_known)||(type(p)==mp_known) ) {
20272     @<Multiply when at least one operand is known@>;
20273   } else if ( (mp_nice_color_or_pair(mp, p,type(p))&&(mp->cur_type>mp_pair_type))
20274       ||(mp_nice_color_or_pair(mp, mp->cur_exp,mp->cur_type)&&
20275           (type(p)>mp_pair_type)) ) {
20276     mp_hard_times(mp, p); return;
20277   } else {
20278     mp_bad_binary(mp, p,times);
20279   }
20280   break;
20281
20282 @ @<Multiply when at least one operand is known@>=
20283
20284   if ( type(p)==mp_known ) {
20285     v=value(p); mp_free_node(mp, p,value_node_size); 
20286   } else {
20287     v=mp->cur_exp; mp_unstash_cur_exp(mp, p);
20288   }
20289   if ( mp->cur_type==mp_known ) {
20290     mp->cur_exp=mp_take_scaled(mp, mp->cur_exp,v);
20291   } else if ( (mp->cur_type==mp_pair_type)||(mp->cur_type==mp_color_type)||
20292               (mp->cur_type==mp_cmykcolor_type) ) {
20293     p=value(mp->cur_exp)+mp->big_node_size[mp->cur_type];
20294     do {  
20295        p=p-2; mp_dep_mult(mp, p,v,true);
20296     } while (p!=value(mp->cur_exp));
20297   } else {
20298     mp_dep_mult(mp, null,v,true);
20299   }
20300   return;
20301 }
20302
20303 @ @<Declare binary action...@>=
20304 void mp_dep_mult (MP mp,pointer p, integer v, boolean v_is_scaled) {
20305   pointer q; /* the dependency list being multiplied by |v| */
20306   small_number s,t; /* its type, before and after */
20307   if ( p==null ) {
20308     q=mp->cur_exp;
20309   } else if ( type(p)!=mp_known ) {
20310     q=p;
20311   } else { 
20312     if ( v_is_scaled ) value(p)=mp_take_scaled(mp, value(p),v);
20313     else value(p)=mp_take_fraction(mp, value(p),v);
20314     return;
20315   };
20316   t=type(q); q=dep_list(q); s=t;
20317   if ( t==mp_dependent ) if ( v_is_scaled )
20318     if (mp_ab_vs_cd(mp, mp_max_coef(mp,q),abs(v),coef_bound-1,unity)>=0 ) 
20319       t=mp_proto_dependent;
20320   q=mp_p_times_v(mp, q,v,s,t,v_is_scaled); 
20321   mp_dep_finish(mp, q,p,t);
20322 }
20323
20324 @ Here is a routine that is similar to |times|; but it is invoked only
20325 internally, when |v| is a |fraction| whose magnitude is at most~1,
20326 and when |cur_type>=mp_color_type|.
20327
20328 @c void mp_frac_mult (MP mp,scaled n, scaled d) {
20329   /* multiplies |cur_exp| by |n/d| */
20330   pointer p; /* a pair node */
20331   pointer old_exp; /* a capsule to recycle */
20332   fraction v; /* |n/d| */
20333   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>two ) {
20334     @<Trace the fraction multiplication@>;
20335   }
20336   switch (mp->cur_type) {
20337   case mp_transform_type:
20338   case mp_color_type:
20339   case mp_cmykcolor_type:
20340   case mp_pair_type:
20341    old_exp=mp_tarnished(mp, mp->cur_exp);
20342    break;
20343   case mp_independent: old_exp=mp_void; break;
20344   default: old_exp=null; break;
20345   }
20346   if ( old_exp!=null ) { 
20347      old_exp=mp->cur_exp; mp_make_exp_copy(mp, old_exp);
20348   }
20349   v=mp_make_fraction(mp, n,d);
20350   if ( mp->cur_type==mp_known ) {
20351     mp->cur_exp=mp_take_fraction(mp, mp->cur_exp,v);
20352   } else if ( mp->cur_type<=mp_pair_type ) { 
20353     p=value(mp->cur_exp)+mp->big_node_size[mp->cur_type];
20354     do {  
20355       p=p-2;
20356       mp_dep_mult(mp, p,v,false);
20357     } while (p!=value(mp->cur_exp));
20358   } else {
20359     mp_dep_mult(mp, null,v,false);
20360   }
20361   if ( old_exp!=null ) {
20362     mp_recycle_value(mp, old_exp); 
20363     mp_free_node(mp, old_exp,value_node_size);
20364   }
20365 }
20366
20367 @ @<Trace the fraction multiplication@>=
20368
20369   mp_begin_diagnostic(mp); 
20370   mp_print_nl(mp, "{("); mp_print_scaled(mp,n); mp_print_char(mp,'/');
20371   mp_print_scaled(mp,d); mp_print(mp,")*("); mp_print_exp(mp,null,0); 
20372   mp_print(mp,")}");
20373   mp_end_diagnostic(mp, false);
20374 }
20375
20376 @ The |hard_times| routine multiplies a nice color or pair by a dependency list.
20377
20378 @<Declare binary action procedures@>=
20379 void mp_hard_times (MP mp,pointer p) {
20380   pointer q; /* a copy of the dependent variable |p| */
20381   pointer r; /* a component of the big node for the nice color or pair */
20382   scaled v; /* the known value for |r| */
20383   if ( type(p)<=mp_pair_type ) { 
20384      q=mp_stash_cur_exp(mp); mp_unstash_cur_exp(mp, p); p=q;
20385   }; /* now |cur_type=mp_pair_type| or |cur_type=mp_color_type| */
20386   r=value(mp->cur_exp)+mp->big_node_size[mp->cur_type];
20387   while (1) { 
20388     r=r-2;
20389     v=value(r);
20390     type(r)=type(p);
20391     if ( r==value(mp->cur_exp) ) 
20392       break;
20393     mp_new_dep(mp, r,mp_copy_dep_list(mp, dep_list(p)));
20394     mp_dep_mult(mp, r,v,true);
20395   }
20396   mp->mem[value_loc(r)]=mp->mem[value_loc(p)];
20397   link(prev_dep(p))=r;
20398   mp_free_node(mp, p,value_node_size);
20399   mp_dep_mult(mp, r,v,true);
20400 }
20401
20402 @ @<Additional cases of binary operators@>=
20403 case over: 
20404   if ( (mp->cur_type!=mp_known)||(type(p)<mp_color_type) ) {
20405     mp_bad_binary(mp, p,over);
20406   } else { 
20407     v=mp->cur_exp; mp_unstash_cur_exp(mp, p);
20408     if ( v==0 ) {
20409       @<Squeal about division by zero@>;
20410     } else { 
20411       if ( mp->cur_type==mp_known ) {
20412         mp->cur_exp=mp_make_scaled(mp, mp->cur_exp,v);
20413       } else if ( mp->cur_type<=mp_pair_type ) { 
20414         p=value(mp->cur_exp)+mp->big_node_size[mp->cur_type];
20415         do {  
20416           p=p-2;  mp_dep_div(mp, p,v);
20417         } while (p!=value(mp->cur_exp));
20418       } else {
20419         mp_dep_div(mp, null,v);
20420       }
20421     }
20422     return;
20423   }
20424   break;
20425
20426 @ @<Declare binary action...@>=
20427 void mp_dep_div (MP mp,pointer p, scaled v) {
20428   pointer q; /* the dependency list being divided by |v| */
20429   small_number s,t; /* its type, before and after */
20430   if ( p==null ) q=mp->cur_exp;
20431   else if ( type(p)!=mp_known ) q=p;
20432   else { value(p)=mp_make_scaled(mp, value(p),v); return; };
20433   t=type(q); q=dep_list(q); s=t;
20434   if ( t==mp_dependent )
20435     if ( mp_ab_vs_cd(mp, mp_max_coef(mp,q),unity,coef_bound-1,abs(v))>=0 ) 
20436       t=mp_proto_dependent;
20437   q=mp_p_over_v(mp, q,v,s,t); 
20438   mp_dep_finish(mp, q,p,t);
20439 }
20440
20441 @ @<Squeal about division by zero@>=
20442
20443   exp_err("Division by zero");
20444 @.Division by zero@>
20445   help2("You're trying to divide the quantity shown above the error")
20446     ("message by zero. I'm going to divide it by one instead.");
20447   mp_put_get_error(mp);
20448 }
20449
20450 @ @<Additional cases of binary operators@>=
20451 case pythag_add:
20452 case pythag_sub: 
20453    if ( (mp->cur_type==mp_known)&&(type(p)==mp_known) ) {
20454      if ( c==pythag_add ) mp->cur_exp=mp_pyth_add(mp, value(p),mp->cur_exp);
20455      else mp->cur_exp=mp_pyth_sub(mp, value(p),mp->cur_exp);
20456    } else mp_bad_binary(mp, p,c);
20457    break;
20458
20459 @ The next few sections of the program deal with affine transformations
20460 of coordinate data.
20461
20462 @<Additional cases of binary operators@>=
20463 case rotated_by: case slanted_by:
20464 case scaled_by: case shifted_by: case transformed_by:
20465 case x_scaled: case y_scaled: case z_scaled:
20466   if ( type(p)==mp_path_type ) { 
20467     path_trans(c,p); return;
20468   } else if ( type(p)==mp_pen_type ) { 
20469     pen_trans(c,p);
20470     mp->cur_exp=mp_convex_hull(mp, mp->cur_exp); 
20471       /* rounding error could destroy convexity */
20472     return;
20473   } else if ( (type(p)==mp_pair_type)||(type(p)==mp_transform_type) ) {
20474     mp_big_trans(mp, p,c);
20475   } else if ( type(p)==mp_picture_type ) {
20476     mp_do_edges_trans(mp, p,c); return;
20477   } else {
20478     mp_bad_binary(mp, p,c);
20479   }
20480   break;
20481
20482 @ Let |c| be one of the eight transform operators. The procedure call
20483 |set_up_trans(c)| first changes |cur_exp| to a transform that corresponds to
20484 |c| and the original value of |cur_exp|. (In particular, |cur_exp| doesn't
20485 change at all if |c=transformed_by|.)
20486
20487 Then, if all components of the resulting transform are |known|, they are
20488 moved to the global variables |txx|, |txy|, |tyx|, |tyy|, |tx|, |ty|;
20489 and |cur_exp| is changed to the known value zero.
20490
20491 @<Declare binary action...@>=
20492 void mp_set_up_trans (MP mp,quarterword c) {
20493   pointer p,q,r; /* list manipulation registers */
20494   if ( (c!=transformed_by)||(mp->cur_type!=mp_transform_type) ) {
20495     @<Put the current transform into |cur_exp|@>;
20496   }
20497   @<If the current transform is entirely known, stash it in global variables;
20498     otherwise |return|@>;
20499 }
20500
20501 @ @<Glob...@>=
20502 scaled txx;
20503 scaled txy;
20504 scaled tyx;
20505 scaled tyy;
20506 scaled tx;
20507 scaled ty; /* current transform coefficients */
20508
20509 @ @<Put the current transform...@>=
20510
20511   p=mp_stash_cur_exp(mp); 
20512   mp->cur_exp=mp_id_transform(mp); 
20513   mp->cur_type=mp_transform_type;
20514   q=value(mp->cur_exp);
20515   switch (c) {
20516   @<For each of the eight cases, change the relevant fields of |cur_exp|
20517     and |goto done|;
20518     but do nothing if capsule |p| doesn't have the appropriate type@>;
20519   }; /* there are no other cases */
20520   mp_disp_err(mp, p,"Improper transformation argument");
20521 @.Improper transformation argument@>
20522   help3("The expression shown above has the wrong type,")
20523        ("so I can\'t transform anything using it.")
20524        ("Proceed, and I'll omit the transformation.");
20525   mp_put_get_error(mp);
20526 DONE: 
20527   mp_recycle_value(mp, p); 
20528   mp_free_node(mp, p,value_node_size);
20529 }
20530
20531 @ @<If the current transform is entirely known, ...@>=
20532 q=value(mp->cur_exp); r=q+transform_node_size;
20533 do {  
20534   r=r-2;
20535   if ( type(r)!=mp_known ) return;
20536 } while (r!=q);
20537 mp->txx=value(xx_part_loc(q));
20538 mp->txy=value(xy_part_loc(q));
20539 mp->tyx=value(yx_part_loc(q));
20540 mp->tyy=value(yy_part_loc(q));
20541 mp->tx=value(x_part_loc(q));
20542 mp->ty=value(y_part_loc(q));
20543 mp_flush_cur_exp(mp, 0)
20544
20545 @ @<For each of the eight cases...@>=
20546 case rotated_by:
20547   if ( type(p)==mp_known )
20548     @<Install sines and cosines, then |goto done|@>;
20549   break;
20550 case slanted_by:
20551   if ( type(p)>mp_pair_type ) { 
20552    mp_install(mp, xy_part_loc(q),p); goto DONE;
20553   };
20554   break;
20555 case scaled_by:
20556   if ( type(p)>mp_pair_type ) { 
20557     mp_install(mp, xx_part_loc(q),p); mp_install(mp, yy_part_loc(q),p); 
20558     goto DONE;
20559   };
20560   break;
20561 case shifted_by:
20562   if ( type(p)==mp_pair_type ) {
20563     r=value(p); mp_install(mp, x_part_loc(q),x_part_loc(r));
20564     mp_install(mp, y_part_loc(q),y_part_loc(r)); goto DONE;
20565   };
20566   break;
20567 case x_scaled:
20568   if ( type(p)>mp_pair_type ) {
20569     mp_install(mp, xx_part_loc(q),p); goto DONE;
20570   };
20571   break;
20572 case y_scaled:
20573   if ( type(p)>mp_pair_type ) {
20574     mp_install(mp, yy_part_loc(q),p); goto DONE;
20575   };
20576   break;
20577 case z_scaled:
20578   if ( type(p)==mp_pair_type )
20579     @<Install a complex multiplier, then |goto done|@>;
20580   break;
20581 case transformed_by:
20582   break;
20583   
20584
20585 @ @<Install sines and cosines, then |goto done|@>=
20586 { mp_n_sin_cos(mp, (value(p) % three_sixty_units)*16);
20587   value(xx_part_loc(q))=mp_round_fraction(mp, mp->n_cos);
20588   value(yx_part_loc(q))=mp_round_fraction(mp, mp->n_sin);
20589   value(xy_part_loc(q))=-value(yx_part_loc(q));
20590   value(yy_part_loc(q))=value(xx_part_loc(q));
20591   goto DONE;
20592 }
20593
20594 @ @<Install a complex multiplier, then |goto done|@>=
20595
20596   r=value(p);
20597   mp_install(mp, xx_part_loc(q),x_part_loc(r));
20598   mp_install(mp, yy_part_loc(q),x_part_loc(r));
20599   mp_install(mp, yx_part_loc(q),y_part_loc(r));
20600   if ( type(y_part_loc(r))==mp_known ) negate(value(y_part_loc(r)));
20601   else mp_negate_dep_list(mp, dep_list(y_part_loc(r)));
20602   mp_install(mp, xy_part_loc(q),y_part_loc(r));
20603   goto DONE;
20604 }
20605
20606 @ Procedure |set_up_known_trans| is like |set_up_trans|, but it
20607 insists that the transformation be entirely known.
20608
20609 @<Declare binary action...@>=
20610 void mp_set_up_known_trans (MP mp,quarterword c) { 
20611   mp_set_up_trans(mp, c);
20612   if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
20613     exp_err("Transform components aren't all known");
20614 @.Transform components...@>
20615     help3("I'm unable to apply a partially specified transformation")
20616       ("except to a fully known pair or transform.")
20617       ("Proceed, and I'll omit the transformation.");
20618     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
20619     mp->txx=unity; mp->txy=0; mp->tyx=0; mp->tyy=unity; 
20620     mp->tx=0; mp->ty=0;
20621   }
20622 }
20623
20624 @ Here's a procedure that applies the transform |txx..ty| to a pair of
20625 coordinates in locations |p| and~|q|.
20626
20627 @<Declare binary action...@>= 
20628 void mp_trans (MP mp,pointer p, pointer q) {
20629   scaled v; /* the new |x| value */
20630   v=mp_take_scaled(mp, mp->mem[p].sc,mp->txx)+
20631   mp_take_scaled(mp, mp->mem[q].sc,mp->txy)+mp->tx;
20632   mp->mem[q].sc=mp_take_scaled(mp, mp->mem[p].sc,mp->tyx)+
20633   mp_take_scaled(mp, mp->mem[q].sc,mp->tyy)+mp->ty;
20634   mp->mem[p].sc=v;
20635 }
20636
20637 @ The simplest transformation procedure applies a transform to all
20638 coordinates of a path.  The |path_trans(c)(p)| macro applies
20639 a transformation defined by |cur_exp| and the transform operator |c|
20640 to the path~|p|.
20641
20642 @d path_trans(A,B) { mp_set_up_known_trans(mp, (A)); 
20643                      mp_unstash_cur_exp(mp, (B)); 
20644                      mp_do_path_trans(mp, mp->cur_exp); }
20645
20646 @<Declare binary action...@>=
20647 void mp_do_path_trans (MP mp,pointer p) {
20648   pointer q; /* list traverser */
20649   q=p;
20650   do { 
20651     if ( left_type(q)!=mp_endpoint ) 
20652       mp_trans(mp, q+3,q+4); /* that's |left_x| and |left_y| */
20653     mp_trans(mp, q+1,q+2); /* that's |x_coord| and |y_coord| */
20654     if ( right_type(q)!=mp_endpoint ) 
20655       mp_trans(mp, q+5,q+6); /* that's |right_x| and |right_y| */
20656 @^data structure assumptions@>
20657     q=link(q);
20658   } while (q!=p);
20659 }
20660
20661 @ Transforming a pen is very similar, except that there are no |left_type|
20662 and |right_type| fields.
20663
20664 @d pen_trans(A,B) { mp_set_up_known_trans(mp, (A)); 
20665                     mp_unstash_cur_exp(mp, (B)); 
20666                     mp_do_pen_trans(mp, mp->cur_exp); }
20667
20668 @<Declare binary action...@>=
20669 void mp_do_pen_trans (MP mp,pointer p) {
20670   pointer q; /* list traverser */
20671   if ( pen_is_elliptical(p) ) {
20672     mp_trans(mp, p+3,p+4); /* that's |left_x| and |left_y| */
20673     mp_trans(mp, p+5,p+6); /* that's |right_x| and |right_y| */
20674   };
20675   q=p;
20676   do { 
20677     mp_trans(mp, q+1,q+2); /* that's |x_coord| and |y_coord| */
20678 @^data structure assumptions@>
20679     q=link(q);
20680   } while (q!=p);
20681 }
20682
20683 @ The next transformation procedure applies to edge structures. It will do
20684 any transformation, but the results may be substandard if the picture contains
20685 text that uses downloaded bitmap fonts.  The binary action procedure is
20686 |do_edges_trans|, but we also need a function that just scales a picture.
20687 That routine is |scale_edges|.  Both it and the underlying routine |edges_trans|
20688 should be thought of as procedures that update an edge structure |h|, except
20689 that they have to return a (possibly new) structure because of the need to call
20690 |private_edges|.
20691
20692 @<Declare binary action...@>=
20693 pointer mp_edges_trans (MP mp, pointer h) {
20694   pointer q; /* the object being transformed */
20695   pointer r,s; /* for list manipulation */
20696   scaled sx,sy; /* saved transformation parameters */
20697   scaled sqdet; /* square root of determinant for |dash_scale| */
20698   integer sgndet; /* sign of the determinant */
20699   scaled v; /* a temporary value */
20700   h=mp_private_edges(mp, h);
20701   sqdet=mp_sqrt_det(mp, mp->txx,mp->txy,mp->tyx,mp->tyy);
20702   sgndet=mp_ab_vs_cd(mp, mp->txx,mp->tyy,mp->txy,mp->tyx);
20703   if ( dash_list(h)!=null_dash ) {
20704     @<Try to transform the dash list of |h|@>;
20705   }
20706   @<Make the bounding box of |h| unknown if it can't be updated properly
20707     without scanning the whole structure@>;  
20708   q=link(dummy_loc(h));
20709   while ( q!=null ) { 
20710     @<Transform graphical object |q|@>;
20711     q=link(q);
20712   }
20713   return h;
20714 }
20715 void mp_do_edges_trans (MP mp,pointer p, quarterword c) { 
20716   mp_set_up_known_trans(mp, c);
20717   value(p)=mp_edges_trans(mp, value(p));
20718   mp_unstash_cur_exp(mp, p);
20719 }
20720 void mp_scale_edges (MP mp) { 
20721   mp->txx=mp->se_sf; mp->tyy=mp->se_sf;
20722   mp->txy=0; mp->tyx=0; mp->tx=0; mp->ty=0;
20723   mp->se_pic=mp_edges_trans(mp, mp->se_pic);
20724 }
20725
20726 @ @<Try to transform the dash list of |h|@>=
20727 if ( (mp->txy!=0)||(mp->tyx!=0)||
20728      (mp->ty!=0)||(abs(mp->txx)!=abs(mp->tyy))) {
20729   mp_flush_dash_list(mp, h);
20730 } else { 
20731   if ( mp->txx<0 ) { @<Reverse the dash list of |h|@>; } 
20732   @<Scale the dash list by |txx| and shift it by |tx|@>;
20733   dash_y(h)=mp_take_scaled(mp, dash_y(h),abs(mp->tyy));
20734 }
20735
20736 @ @<Reverse the dash list of |h|@>=
20737
20738   r=dash_list(h);
20739   dash_list(h)=null_dash;
20740   while ( r!=null_dash ) {
20741     s=r; r=link(r);
20742     v=start_x(s); start_x(s)=stop_x(s); stop_x(s)=v;
20743     link(s)=dash_list(h);
20744     dash_list(h)=s;
20745   }
20746 }
20747
20748 @ @<Scale the dash list by |txx| and shift it by |tx|@>=
20749 r=dash_list(h);
20750 while ( r!=null_dash ) {
20751   start_x(r)=mp_take_scaled(mp, start_x(r),mp->txx)+mp->tx;
20752   stop_x(r)=mp_take_scaled(mp, stop_x(r),mp->txx)+mp->tx;
20753   r=link(r);
20754 }
20755
20756 @ @<Make the bounding box of |h| unknown if it can't be updated properly...@>=
20757 if ( (mp->txx==0)&&(mp->tyy==0) ) {
20758   @<Swap the $x$ and $y$ parameters in the bounding box of |h|@>;
20759 } else if ( (mp->txy!=0)||(mp->tyx!=0) ) {
20760   mp_init_bbox(mp, h);
20761   goto DONE1;
20762 }
20763 if ( minx_val(h)<=maxx_val(h) ) {
20764   @<Scale the bounding box by |txx+txy| and |tyx+tyy|; then shift by
20765    |(tx,ty)|@>;
20766 }
20767 DONE1:
20768
20769
20770
20771 @ @<Swap the $x$ and $y$ parameters in the bounding box of |h|@>=
20772
20773   v=minx_val(h); minx_val(h)=miny_val(h); miny_val(h)=v;
20774   v=maxx_val(h); maxx_val(h)=maxy_val(h); maxy_val(h)=v;
20775 }
20776
20777 @ The sum ``|txx+txy|'' is whichever of |txx| or |txy| is nonzero.  The other
20778 sum is similar.
20779
20780 @<Scale the bounding box by |txx+txy| and |tyx+tyy|; then shift...@>=
20781
20782   minx_val(h)=mp_take_scaled(mp, minx_val(h),mp->txx+mp->txy)+mp->tx;
20783   maxx_val(h)=mp_take_scaled(mp, maxx_val(h),mp->txx+mp->txy)+mp->tx;
20784   miny_val(h)=mp_take_scaled(mp, miny_val(h),mp->tyx+mp->tyy)+mp->ty;
20785   maxy_val(h)=mp_take_scaled(mp, maxy_val(h),mp->tyx+mp->tyy)+mp->ty;
20786   if ( mp->txx+mp->txy<0 ) {
20787     v=minx_val(h); minx_val(h)=maxx_val(h); maxx_val(h)=v;
20788   }
20789   if ( mp->tyx+mp->tyy<0 ) {
20790     v=miny_val(h); miny_val(h)=maxy_val(h); maxy_val(h)=v;
20791   }
20792 }
20793
20794 @ Now we ready for the main task of transforming the graphical objects in edge
20795 structure~|h|.
20796
20797 @<Transform graphical object |q|@>=
20798 switch (type(q)) {
20799 case mp_fill_code: case mp_stroked_code: 
20800   mp_do_path_trans(mp, path_p(q));
20801   @<Transform |pen_p(q)|, making sure polygonal pens stay counter-clockwise@>;
20802   break;
20803 case mp_start_clip_code: case mp_start_bounds_code: 
20804   mp_do_path_trans(mp, path_p(q));
20805   break;
20806 case mp_text_code: 
20807   r=text_tx_loc(q);
20808   @<Transform the compact transformation starting at |r|@>;
20809   break;
20810 case mp_stop_clip_code: case mp_stop_bounds_code: 
20811   break;
20812 } /* there are no other cases */
20813
20814 @ Note that the shift parameters |(tx,ty)| apply only to the path being stroked.
20815 The |dash_scale| has to be adjusted  to scale the dash lengths in |dash_p(q)|
20816 since the \ps\ output procedures will try to compensate for the transformation
20817 we are applying to |pen_p(q)|.  Since this compensation is based on the square
20818 root of the determinant, |sqdet| is the appropriate factor.
20819
20820 @<Transform |pen_p(q)|, making sure...@>=
20821 if ( pen_p(q)!=null ) {
20822   sx=mp->tx; sy=mp->ty;
20823   mp->tx=0; mp->ty=0;
20824   mp_do_pen_trans(mp, pen_p(q));
20825   if ( ((type(q)==mp_stroked_code)&&(dash_p(q)!=null)) )
20826     dash_scale(q)=mp_take_scaled(mp, dash_scale(q),sqdet);
20827   if ( ! pen_is_elliptical(pen_p(q)) )
20828     if ( sgndet<0 )
20829       pen_p(q)=mp_make_pen(mp, mp_copy_path(mp, pen_p(q)),true); 
20830          /* this unreverses the pen */
20831   mp->tx=sx; mp->ty=sy;
20832 }
20833
20834 @ This uses the fact that transformations are stored in the order
20835 |(tx,ty,txx,txy,tyx,tyy)|.
20836 @^data structure assumptions@>
20837
20838 @<Transform the compact transformation starting at |r|@>=
20839 mp_trans(mp, r,r+1);
20840 sx=mp->tx; sy=mp->ty;
20841 mp->tx=0; mp->ty=0;
20842 mp_trans(mp, r+2,r+4);
20843 mp_trans(mp, r+3,r+5);
20844 mp->tx=sx; mp->ty=sy
20845
20846 @ The hard cases of transformation occur when big nodes are involved,
20847 and when some of their components are unknown.
20848
20849 @<Declare binary action...@>=
20850 @<Declare subroutines needed by |big_trans|@>;
20851 void mp_big_trans (MP mp,pointer p, quarterword c) {
20852   pointer q,r,pp,qq; /* list manipulation registers */
20853   small_number s; /* size of a big node */
20854   s=mp->big_node_size[type(p)]; q=value(p); r=q+s;
20855   do {  
20856     r=r-2;
20857     if ( type(r)!=mp_known ) {
20858       @<Transform an unknown big node and |return|@>;
20859     }
20860   } while (r!=q);
20861   @<Transform a known big node@>;
20862 }; /* node |p| will now be recycled by |do_binary| */
20863
20864 @ @<Transform an unknown big node and |return|@>=
20865
20866   mp_set_up_known_trans(mp, c); mp_make_exp_copy(mp, p); 
20867   r=value(mp->cur_exp);
20868   if ( mp->cur_type==mp_transform_type ) {
20869     mp_bilin1(mp, yy_part_loc(r),mp->tyy,xy_part_loc(q),mp->tyx,0);
20870     mp_bilin1(mp, yx_part_loc(r),mp->tyy,xx_part_loc(q),mp->tyx,0);
20871     mp_bilin1(mp, xy_part_loc(r),mp->txx,yy_part_loc(q),mp->txy,0);
20872     mp_bilin1(mp, xx_part_loc(r),mp->txx,yx_part_loc(q),mp->txy,0);
20873   }
20874   mp_bilin1(mp, y_part_loc(r),mp->tyy,x_part_loc(q),mp->tyx,mp->ty);
20875   mp_bilin1(mp, x_part_loc(r),mp->txx,y_part_loc(q),mp->txy,mp->tx);
20876   return;
20877 }
20878
20879 @ Let |p| point to a two-word value field inside a big node of |cur_exp|,
20880 and let |q| point to a another value field. The |bilin1| procedure
20881 replaces |p| by $p\cdot t+q\cdot u+\delta$.
20882
20883 @<Declare subroutines needed by |big_trans|@>=
20884 void mp_bilin1 (MP mp, pointer p, scaled t, pointer q, 
20885                 scaled u, scaled delta) {
20886   pointer r; /* list traverser */
20887   if ( t!=unity ) mp_dep_mult(mp, p,t,true);
20888   if ( u!=0 ) {
20889     if ( type(q)==mp_known ) {
20890       delta+=mp_take_scaled(mp, value(q),u);
20891     } else { 
20892       @<Ensure that |type(p)=mp_proto_dependent|@>;
20893       dep_list(p)=mp_p_plus_fq(mp, dep_list(p),u,dep_list(q),
20894                                mp_proto_dependent,type(q));
20895     }
20896   }
20897   if ( type(p)==mp_known ) {
20898     value(p)+=delta;
20899   } else {
20900     r=dep_list(p);
20901     while ( info(r)!=null ) r=link(r);
20902     delta+=value(r);
20903     if ( r!=dep_list(p) ) value(r)=delta;
20904     else { mp_recycle_value(mp, p); type(p)=mp_known; value(p)=delta; };
20905   }
20906   if ( mp->fix_needed ) mp_fix_dependencies(mp);
20907 }
20908
20909 @ @<Ensure that |type(p)=mp_proto_dependent|@>=
20910 if ( type(p)!=mp_proto_dependent ) {
20911   if ( type(p)==mp_known ) 
20912     mp_new_dep(mp, p,mp_const_dependency(mp, value(p)));
20913   else 
20914     dep_list(p)=mp_p_times_v(mp, dep_list(p),unity,mp_dependent,
20915                              mp_proto_dependent,true);
20916   type(p)=mp_proto_dependent;
20917 }
20918
20919 @ @<Transform a known big node@>=
20920 mp_set_up_trans(mp, c);
20921 if ( mp->cur_type==mp_known ) {
20922   @<Transform known by known@>;
20923 } else { 
20924   pp=mp_stash_cur_exp(mp); qq=value(pp);
20925   mp_make_exp_copy(mp, p); r=value(mp->cur_exp);
20926   if ( mp->cur_type==mp_transform_type ) {
20927     mp_bilin2(mp, yy_part_loc(r),yy_part_loc(qq),
20928       value(xy_part_loc(q)),yx_part_loc(qq),null);
20929     mp_bilin2(mp, yx_part_loc(r),yy_part_loc(qq),
20930       value(xx_part_loc(q)),yx_part_loc(qq),null);
20931     mp_bilin2(mp, xy_part_loc(r),xx_part_loc(qq),
20932       value(yy_part_loc(q)),xy_part_loc(qq),null);
20933     mp_bilin2(mp, xx_part_loc(r),xx_part_loc(qq),
20934       value(yx_part_loc(q)),xy_part_loc(qq),null);
20935   };
20936   mp_bilin2(mp, y_part_loc(r),yy_part_loc(qq),
20937     value(x_part_loc(q)),yx_part_loc(qq),y_part_loc(qq));
20938   mp_bilin2(mp, x_part_loc(r),xx_part_loc(qq),
20939     value(y_part_loc(q)),xy_part_loc(qq),x_part_loc(qq));
20940   mp_recycle_value(mp, pp); mp_free_node(mp, pp,value_node_size);
20941 }
20942
20943 @ Let |p| be a |mp_proto_dependent| value whose dependency list ends
20944 at |dep_final|. The following procedure adds |v| times another
20945 numeric quantity to~|p|.
20946
20947 @<Declare subroutines needed by |big_trans|@>=
20948 void mp_add_mult_dep (MP mp,pointer p, scaled v, pointer r) { 
20949   if ( type(r)==mp_known ) {
20950     value(mp->dep_final)+=mp_take_scaled(mp, value(r),v);
20951   } else  { 
20952     dep_list(p)=mp_p_plus_fq(mp, dep_list(p),v,dep_list(r),
20953                                                          mp_proto_dependent,type(r));
20954     if ( mp->fix_needed ) mp_fix_dependencies(mp);
20955   }
20956 }
20957
20958 @ The |bilin2| procedure is something like |bilin1|, but with known
20959 and unknown quantities reversed. Parameter |p| points to a value field
20960 within the big node for |cur_exp|; and |type(p)=mp_known|. Parameters
20961 |t| and~|u| point to value fields elsewhere; so does parameter~|q|,
20962 unless it is |null| (which stands for zero). Location~|p| will be
20963 replaced by $p\cdot t+v\cdot u+q$.
20964
20965 @<Declare subroutines needed by |big_trans|@>=
20966 void mp_bilin2 (MP mp,pointer p, pointer t, scaled v, 
20967                 pointer u, pointer q) {
20968   scaled vv; /* temporary storage for |value(p)| */
20969   vv=value(p); type(p)=mp_proto_dependent;
20970   mp_new_dep(mp, p,mp_const_dependency(mp, 0)); /* this sets |dep_final| */
20971   if ( vv!=0 ) 
20972     mp_add_mult_dep(mp, p,vv,t); /* |dep_final| doesn't change */
20973   if ( v!=0 ) mp_add_mult_dep(mp, p,v,u);
20974   if ( q!=null ) mp_add_mult_dep(mp, p,unity,q);
20975   if ( dep_list(p)==mp->dep_final ) {
20976     vv=value(mp->dep_final); mp_recycle_value(mp, p);
20977     type(p)=mp_known; value(p)=vv;
20978   }
20979 }
20980
20981 @ @<Transform known by known@>=
20982
20983   mp_make_exp_copy(mp, p); r=value(mp->cur_exp);
20984   if ( mp->cur_type==mp_transform_type ) {
20985     mp_bilin3(mp, yy_part_loc(r),mp->tyy,value(xy_part_loc(q)),mp->tyx,0);
20986     mp_bilin3(mp, yx_part_loc(r),mp->tyy,value(xx_part_loc(q)),mp->tyx,0);
20987     mp_bilin3(mp, xy_part_loc(r),mp->txx,value(yy_part_loc(q)),mp->txy,0);
20988     mp_bilin3(mp, xx_part_loc(r),mp->txx,value(yx_part_loc(q)),mp->txy,0);
20989   }
20990   mp_bilin3(mp, y_part_loc(r),mp->tyy,value(x_part_loc(q)),mp->tyx,mp->ty);
20991   mp_bilin3(mp, x_part_loc(r),mp->txx,value(y_part_loc(q)),mp->txy,mp->tx);
20992 }
20993
20994 @ Finally, in |bilin3| everything is |known|.
20995
20996 @<Declare subroutines needed by |big_trans|@>=
20997 void mp_bilin3 (MP mp,pointer p, scaled t, 
20998                scaled v, scaled u, scaled delta) { 
20999   if ( t!=unity )
21000     delta+=mp_take_scaled(mp, value(p),t);
21001   else 
21002     delta+=value(p);
21003   if ( u!=0 ) value(p)=delta+mp_take_scaled(mp, v,u);
21004   else value(p)=delta;
21005 }
21006
21007 @ @<Additional cases of binary operators@>=
21008 case concatenate: 
21009   if ( (mp->cur_type==mp_string_type)&&(type(p)==mp_string_type) ) mp_cat(mp, p);
21010   else mp_bad_binary(mp, p,concatenate);
21011   break;
21012 case substring_of: 
21013   if ( mp_nice_pair(mp, p,type(p))&&(mp->cur_type==mp_string_type) )
21014     mp_chop_string(mp, value(p));
21015   else mp_bad_binary(mp, p,substring_of);
21016   break;
21017 case subpath_of: 
21018   if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) mp_pair_to_path(mp);
21019   if ( mp_nice_pair(mp, p,type(p))&&(mp->cur_type==mp_path_type) )
21020     mp_chop_path(mp, value(p));
21021   else mp_bad_binary(mp, p,subpath_of);
21022   break;
21023
21024 @ @<Declare binary action...@>=
21025 void mp_cat (MP mp,pointer p) {
21026   str_number a,b; /* the strings being concatenated */
21027   pool_pointer k; /* index into |str_pool| */
21028   a=value(p); b=mp->cur_exp; str_room(length(a)+length(b));
21029   for (k=mp->str_start[a];k<=str_stop(a)-1;k++) {
21030     append_char(mp->str_pool[k]);
21031   }
21032   for (k=mp->str_start[b];k<=str_stop(b)-1;k++) {
21033     append_char(mp->str_pool[k]);
21034   }
21035   mp->cur_exp=mp_make_string(mp); delete_str_ref(b);
21036 }
21037
21038 @ @<Declare binary action...@>=
21039 void mp_chop_string (MP mp,pointer p) {
21040   integer a, b; /* start and stop points */
21041   integer l; /* length of the original string */
21042   integer k; /* runs from |a| to |b| */
21043   str_number s; /* the original string */
21044   boolean reversed; /* was |a>b|? */
21045   a=mp_round_unscaled(mp, value(x_part_loc(p)));
21046   b=mp_round_unscaled(mp, value(y_part_loc(p)));
21047   if ( a<=b ) reversed=false;
21048   else  { reversed=true; k=a; a=b; b=k; };
21049   s=mp->cur_exp; l=length(s);
21050   if ( a<0 ) { 
21051     a=0;
21052     if ( b<0 ) b=0;
21053   }
21054   if ( b>l ) { 
21055     b=l;
21056     if ( a>l ) a=l;
21057   }
21058   str_room(b-a);
21059   if ( reversed ) {
21060     for (k=mp->str_start[s]+b-1;k>=mp->str_start[s]+a;k--)  {
21061       append_char(mp->str_pool[k]);
21062     }
21063   } else  {
21064     for (k=mp->str_start[s]+a;k<=mp->str_start[s]+b-1;k++)  {
21065       append_char(mp->str_pool[k]);
21066     }
21067   }
21068   mp->cur_exp=mp_make_string(mp); delete_str_ref(s);
21069 }
21070
21071 @ @<Declare binary action...@>=
21072 void mp_chop_path (MP mp,pointer p) {
21073   pointer q; /* a knot in the original path */
21074   pointer pp,qq,rr,ss; /* link variables for copies of path nodes */
21075   scaled a,b,k,l; /* indices for chopping */
21076   boolean reversed; /* was |a>b|? */
21077   l=mp_path_length(mp); a=value(x_part_loc(p)); b=value(y_part_loc(p));
21078   if ( a<=b ) reversed=false;
21079   else  { reversed=true; k=a; a=b; b=k; };
21080   @<Dispense with the cases |a<0| and/or |b>l|@>;
21081   q=mp->cur_exp;
21082   while ( a>=unity ) {
21083     q=link(q); a=a-unity; b=b-unity;
21084   }
21085   if ( b==a ) {
21086     @<Construct a path from |pp| to |qq| of length zero@>; 
21087   } else { 
21088     @<Construct a path from |pp| to |qq| of length $\lceil b\rceil$@>; 
21089   }
21090   left_type(pp)=mp_endpoint; right_type(qq)=mp_endpoint; link(qq)=pp;
21091   mp_toss_knot_list(mp, mp->cur_exp);
21092   if ( reversed ) {
21093     mp->cur_exp=link(mp_htap_ypoc(mp, pp)); mp_toss_knot_list(mp, pp);
21094   } else {
21095     mp->cur_exp=pp;
21096   }
21097 }
21098
21099 @ @<Dispense with the cases |a<0| and/or |b>l|@>=
21100 if ( a<0 ) {
21101   if ( left_type(mp->cur_exp)==mp_endpoint ) {
21102     a=0; if ( b<0 ) b=0;
21103   } else  {
21104     do {  a=a+l; b=b+l; } while (a<0); /* a cycle always has length |l>0| */
21105   }
21106 }
21107 if ( b>l ) {
21108   if ( left_type(mp->cur_exp)==mp_endpoint ) {
21109     b=l; if ( a>l ) a=l;
21110   } else {
21111     while ( a>=l ) { 
21112       a=a-l; b=b-l;
21113     }
21114   }
21115 }
21116
21117 @ @<Construct a path from |pp| to |qq| of length $\lceil b\rceil$@>=
21118
21119   pp=mp_copy_knot(mp, q); qq=pp;
21120   do {  
21121     q=link(q); rr=qq; qq=mp_copy_knot(mp, q); link(rr)=qq; b=b-unity;
21122   } while (b>0);
21123   if ( a>0 ) {
21124     ss=pp; pp=link(pp);
21125     mp_split_cubic(mp, ss,a*010000); pp=link(ss);
21126     mp_free_node(mp, ss,knot_node_size);
21127     if ( rr==ss ) {
21128       b=mp_make_scaled(mp, b,unity-a); rr=pp;
21129     }
21130   }
21131   if ( b<0 ) {
21132     mp_split_cubic(mp, rr,(b+unity)*010000);
21133     mp_free_node(mp, qq,knot_node_size);
21134     qq=link(rr);
21135   }
21136 }
21137
21138 @ @<Construct a path from |pp| to |qq| of length zero@>=
21139
21140   if ( a>0 ) { mp_split_cubic(mp, q,a*010000); q=link(q); };
21141   pp=mp_copy_knot(mp, q); qq=pp;
21142 }
21143
21144 @ @<Additional cases of binary operators@>=
21145 case point_of: case precontrol_of: case postcontrol_of: 
21146   if ( mp->cur_type==mp_pair_type )
21147      mp_pair_to_path(mp);
21148   if ( (mp->cur_type==mp_path_type)&&(type(p)==mp_known) )
21149     mp_find_point(mp, value(p),c);
21150   else 
21151     mp_bad_binary(mp, p,c);
21152   break;
21153 case pen_offset_of: 
21154   if ( (mp->cur_type==mp_pen_type)&& mp_nice_pair(mp, p,type(p)) )
21155     mp_set_up_offset(mp, value(p));
21156   else 
21157     mp_bad_binary(mp, p,pen_offset_of);
21158   break;
21159 case direction_time_of: 
21160   if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) mp_pair_to_path(mp);
21161   if ( (mp->cur_type==mp_path_type)&& mp_nice_pair(mp, p,type(p)) )
21162     mp_set_up_direction_time(mp, value(p));
21163   else 
21164     mp_bad_binary(mp, p,direction_time_of);
21165   break;
21166 case envelope_of:
21167   if ( (type(p) != mp_pen_type) || (mp->cur_type != mp_path_type) )
21168     mp_bad_binary(mp, p,envelope_of);
21169   else
21170     mp_set_up_envelope(mp, p);
21171   break;
21172
21173 @ @<Declare binary action...@>=
21174 void mp_set_up_offset (MP mp,pointer p) { 
21175   mp_find_offset(mp, value(x_part_loc(p)),value(y_part_loc(p)),mp->cur_exp);
21176   mp_pair_value(mp, mp->cur_x,mp->cur_y);
21177 }
21178 void mp_set_up_direction_time (MP mp,pointer p) { 
21179   mp_flush_cur_exp(mp, mp_find_direction_time(mp, value(x_part_loc(p)),
21180   value(y_part_loc(p)),mp->cur_exp));
21181 }
21182 void mp_set_up_envelope (MP mp,pointer p) {
21183   pointer q = mp_copy_path(mp, mp->cur_exp); /* the original path */
21184   /* TODO: accept elliptical pens for straight paths */
21185   if (pen_is_elliptical(value(p))) {
21186     mp_bad_envelope_pen(mp);
21187     mp->cur_exp = q;
21188     mp->cur_type = mp_path_type;
21189     return;
21190   }
21191   small_number ljoin, lcap;
21192   scaled miterlim;
21193   if ( mp->internal[mp_linejoin]>unity ) ljoin=2;
21194   else if ( mp->internal[mp_linejoin]>0 ) ljoin=1;
21195   else ljoin=0;
21196   if ( mp->internal[mp_linecap]>unity ) lcap=2;
21197   else if ( mp->internal[mp_linecap]>0 ) lcap=1;
21198   else lcap=0;
21199   if ( mp->internal[mp_miterlimit]<unity )
21200     miterlim=unity;
21201   else
21202     miterlim=mp->internal[mp_miterlimit];
21203   mp->cur_exp = mp_make_envelope(mp, q, value(p), ljoin,lcap,miterlim);
21204   mp->cur_type = mp_path_type;
21205 }
21206
21207 @ @<Declare binary action...@>=
21208 void mp_find_point (MP mp,scaled v, quarterword c) {
21209   pointer p; /* the path */
21210   scaled n; /* its length */
21211   p=mp->cur_exp;
21212   if ( left_type(p)==mp_endpoint ) n=-unity; else n=0;
21213   do {  p=link(p); n=n+unity; } while (p!=mp->cur_exp);
21214   if ( n==0 ) { 
21215     v=0; 
21216   } else if ( v<0 ) {
21217     if ( left_type(p)==mp_endpoint ) v=0;
21218     else v=n-1-((-v-1) % n);
21219   } else if ( v>n ) {
21220     if ( left_type(p)==mp_endpoint ) v=n;
21221     else v=v % n;
21222   }
21223   p=mp->cur_exp;
21224   while ( v>=unity ) { p=link(p); v=v-unity;  };
21225   if ( v!=0 ) {
21226      @<Insert a fractional node by splitting the cubic@>;
21227   }
21228   @<Set the current expression to the desired path coordinates@>;
21229 }
21230
21231 @ @<Insert a fractional node...@>=
21232 { mp_split_cubic(mp, p,v*010000); p=link(p); }
21233
21234 @ @<Set the current expression to the desired path coordinates...@>=
21235 switch (c) {
21236 case point_of: 
21237   mp_pair_value(mp, x_coord(p),y_coord(p));
21238   break;
21239 case precontrol_of: 
21240   if ( left_type(p)==mp_endpoint ) mp_pair_value(mp, x_coord(p),y_coord(p));
21241   else mp_pair_value(mp, left_x(p),left_y(p));
21242   break;
21243 case postcontrol_of: 
21244   if ( right_type(p)==mp_endpoint ) mp_pair_value(mp, x_coord(p),y_coord(p));
21245   else mp_pair_value(mp, right_x(p),right_y(p));
21246   break;
21247 } /* there are no other cases */
21248
21249 @ @<Additional cases of binary operators@>=
21250 case arc_time_of: 
21251   if ( mp->cur_type==mp_pair_type )
21252      mp_pair_to_path(mp);
21253   if ( (mp->cur_type==mp_path_type)&&(type(p)==mp_known) )
21254     mp_flush_cur_exp(mp, mp_get_arc_time(mp, mp->cur_exp,value(p)));
21255   else 
21256     mp_bad_binary(mp, p,c);
21257   break;
21258
21259 @ @<Additional cases of bin...@>=
21260 case intersect: 
21261   if ( type(p)==mp_pair_type ) {
21262     q=mp_stash_cur_exp(mp); mp_unstash_cur_exp(mp, p);
21263     mp_pair_to_path(mp); p=mp_stash_cur_exp(mp); mp_unstash_cur_exp(mp, q);
21264   };
21265   if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) mp_pair_to_path(mp);
21266   if ( (mp->cur_type==mp_path_type)&&(type(p)==mp_path_type) ) {
21267     mp_path_intersection(mp, value(p),mp->cur_exp);
21268     mp_pair_value(mp, mp->cur_t,mp->cur_tt);
21269   } else {
21270     mp_bad_binary(mp, p,intersect);
21271   }
21272   break;
21273
21274 @ @<Additional cases of bin...@>=
21275 case in_font:
21276   if ( (mp->cur_type!=mp_string_type)||(type(p)!=mp_string_type)) 
21277     mp_bad_binary(mp, p,in_font);
21278   else { mp_do_infont(mp, p); return; }
21279   break;
21280
21281 @ Function |new_text_node| owns the reference count for its second argument
21282 (the text string) but not its first (the font name).
21283
21284 @<Declare binary action...@>=
21285 void mp_do_infont (MP mp,pointer p) {
21286   pointer q;
21287   q=mp_get_node(mp, edge_header_size);
21288   mp_init_edges(mp, q);
21289   link(obj_tail(q))=mp_new_text_node(mp, str(mp->cur_exp),value(p));
21290   obj_tail(q)=link(obj_tail(q));
21291   mp_free_node(mp, p,value_node_size);
21292   mp_flush_cur_exp(mp, q);
21293   mp->cur_type=mp_picture_type;
21294 }
21295
21296 @* \[40] Statements and commands.
21297 The chief executive of \MP\ is the |do_statement| routine, which
21298 contains the master switch that causes all the various pieces of \MP\
21299 to do their things, in the right order.
21300
21301 In a sense, this is the grand climax of the program: It applies all the
21302 tools that we have worked so hard to construct. In another sense, this is
21303 the messiest part of the program: It necessarily refers to other pieces
21304 of code all over the place, so that a person can't fully understand what is
21305 going on without paging back and forth to be reminded of conventions that
21306 are defined elsewhere. We are now at the hub of the web.
21307
21308 The structure of |do_statement| itself is quite simple.  The first token
21309 of the statement is fetched using |get_x_next|.  If it can be the first
21310 token of an expression, we look for an equation, an assignment, or a
21311 title. Otherwise we use a \&{case} construction to branch at high speed to
21312 the appropriate routine for various and sundry other types of commands,
21313 each of which has an ``action procedure'' that does the necessary work.
21314
21315 The program uses the fact that
21316 $$\hbox{|min_primary_command=max_statement_command=type_name|}$$
21317 to interpret a statement that starts with, e.g., `\&{string}',
21318 as a type declaration rather than a boolean expression.
21319
21320 @c void mp_do_statement (MP mp) { /* governs \MP's activities */
21321   mp->cur_type=mp_vacuous; mp_get_x_next(mp);
21322   if ( mp->cur_cmd>max_primary_command ) {
21323     @<Worry about bad statement@>;
21324   } else if ( mp->cur_cmd>max_statement_command ) {
21325     @<Do an equation, assignment, title, or
21326      `$\langle\,$expression$\,\rangle\,$\&{endgroup}'@>;
21327   } else {
21328     @<Do a statement that doesn't begin with an expression@>;
21329   }
21330   if ( mp->cur_cmd<semicolon )
21331     @<Flush unparsable junk that was found after the statement@>;
21332   mp->error_count=0;
21333 }
21334
21335 @ @<Declarations@>=
21336 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>;
21337
21338 @ The only command codes |>max_primary_command| that can be present
21339 at the beginning of a statement are |semicolon| and higher; these
21340 occur when the statement is null.
21341
21342 @<Worry about bad statement@>=
21343
21344   if ( mp->cur_cmd<semicolon ) {
21345     print_err("A statement can't begin with `");
21346 @.A statement can't begin with x@>
21347     mp_print_cmd_mod(mp, mp->cur_cmd,mp->cur_mod); mp_print_char(mp, '\'');
21348     help5("I was looking for the beginning of a new statement.")
21349       ("If you just proceed without changing anything, I'll ignore")
21350       ("everything up to the next `;'. Please insert a semicolon")
21351       ("now in front of anything that you don't want me to delete.")
21352       ("(See Chapter 27 of The METAFONTbook for an example.)");
21353 @:METAFONTbook}{\sl The {\logos METAFONT\/}book@>
21354     mp_back_error(mp); mp_get_x_next(mp);
21355   }
21356 }
21357
21358 @ The help message printed here says that everything is flushed up to
21359 a semicolon, but actually the commands |end_group| and |stop| will
21360 also terminate a statement.
21361
21362 @<Flush unparsable junk that was found after the statement@>=
21363
21364   print_err("Extra tokens will be flushed");
21365 @.Extra tokens will be flushed@>
21366   help6("I've just read as much of that statement as I could fathom,")
21367        ("so a semicolon should have been next. It's very puzzling...")
21368        ("but I'll try to get myself back together, by ignoring")
21369        ("everything up to the next `;'. Please insert a semicolon")
21370        ("now in front of anything that you don't want me to delete.")
21371        ("(See Chapter 27 of The METAFONTbook for an example.)");
21372 @:METAFONTbook}{\sl The {\logos METAFONT\/}book@>
21373   mp_back_error(mp); mp->scanner_status=flushing;
21374   do {  
21375     get_t_next;
21376     @<Decrease the string reference count...@>;
21377   } while (! end_of_statement); /* |cur_cmd=semicolon|, |end_group|, or |stop| */
21378   mp->scanner_status=normal;
21379 }
21380
21381 @ If |do_statement| ends with |cur_cmd=end_group|, we should have
21382 |cur_type=mp_vacuous| unless the statement was simply an expression;
21383 in the latter case, |cur_type| and |cur_exp| should represent that
21384 expression.
21385
21386 @<Do a statement that doesn't...@>=
21387
21388   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>0 ) 
21389     show_cur_cmd_mod;
21390   switch (mp->cur_cmd ) {
21391   case type_name:mp_do_type_declaration(mp); break;
21392   case macro_def:
21393     if ( mp->cur_mod>var_def ) mp_make_op_def(mp);
21394     else if ( mp->cur_mod>end_def ) mp_scan_def(mp);
21395      break;
21396   @<Cases of |do_statement| that invoke particular commands@>;
21397   } /* there are no other cases */
21398   mp->cur_type=mp_vacuous;
21399 }
21400
21401 @ The most important statements begin with expressions.
21402
21403 @<Do an equation, assignment, title, or...@>=
21404
21405   mp->var_flag=assignment; mp_scan_expression(mp);
21406   if ( mp->cur_cmd<end_group ) {
21407     if ( mp->cur_cmd==equals ) mp_do_equation(mp);
21408     else if ( mp->cur_cmd==assignment ) mp_do_assignment(mp);
21409     else if ( mp->cur_type==mp_string_type ) {@<Do a title@> ; }
21410     else if ( mp->cur_type!=mp_vacuous ){ 
21411       exp_err("Isolated expression");
21412 @.Isolated expression@>
21413       help3("I couldn't find an `=' or `:=' after the")
21414         ("expression that is shown above this error message,")
21415         ("so I guess I'll just ignore it and carry on.");
21416       mp_put_get_error(mp);
21417     }
21418     mp_flush_cur_exp(mp, 0); mp->cur_type=mp_vacuous;
21419   }
21420 }
21421
21422 @ @<Do a title@>=
21423
21424   if ( mp->internal[mp_tracing_titles]>0 ) {
21425     mp_print_nl(mp, "");  mp_print_str(mp, mp->cur_exp); update_terminal;
21426   }
21427 }
21428
21429 @ Equations and assignments are performed by the pair of mutually recursive
21430 @^recursion@>
21431 routines |do_equation| and |do_assignment|. These routines are called when
21432 |cur_cmd=equals| and when |cur_cmd=assignment|, respectively; the left-hand
21433 side is in |cur_type| and |cur_exp|, while the right-hand side is yet
21434 to be scanned. After the routines are finished, |cur_type| and |cur_exp|
21435 will be equal to the right-hand side (which will normally be equal
21436 to the left-hand side).
21437
21438 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
21439 @<Declare the procedure called |try_eq|@>;
21440 @<Declare the procedure called |make_eq|@>;
21441 void mp_do_equation (MP mp) ;
21442
21443 @ @c
21444 void mp_do_equation (MP mp) {
21445   pointer lhs; /* capsule for the left-hand side */
21446   pointer p; /* temporary register */
21447   lhs=mp_stash_cur_exp(mp); mp_get_x_next(mp); 
21448   mp->var_flag=assignment; mp_scan_expression(mp);
21449   if ( mp->cur_cmd==equals ) mp_do_equation(mp);
21450   else if ( mp->cur_cmd==assignment ) mp_do_assignment(mp);
21451   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>two ) 
21452     @<Trace the current equation@>;
21453   if ( mp->cur_type==mp_unknown_path ) if ( type(lhs)==mp_pair_type ) {
21454     p=mp_stash_cur_exp(mp); mp_unstash_cur_exp(mp, lhs); lhs=p;
21455   }; /* in this case |make_eq| will change the pair to a path */
21456   mp_make_eq(mp, lhs); /* equate |lhs| to |(cur_type,cur_exp)| */
21457 }
21458
21459 @ And |do_assignment| is similar to |do_expression|:
21460
21461 @<Declarations@>=
21462 void mp_do_assignment (MP mp);
21463
21464 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
21465 void mp_do_assignment (MP mp) ;
21466
21467 @ @c
21468 void mp_do_assignment (MP mp) {
21469   pointer lhs; /* token list for the left-hand side */
21470   pointer p; /* where the left-hand value is stored */
21471   pointer q; /* temporary capsule for the right-hand value */
21472   if ( mp->cur_type!=mp_token_list ) { 
21473     exp_err("Improper `:=' will be changed to `='");
21474 @.Improper `:='@>
21475     help2("I didn't find a variable name at the left of the `:=',")
21476       ("so I'm going to pretend that you said `=' instead.");
21477     mp_error(mp); mp_do_equation(mp);
21478   } else { 
21479     lhs=mp->cur_exp; mp->cur_type=mp_vacuous;
21480     mp_get_x_next(mp); mp->var_flag=assignment; mp_scan_expression(mp);
21481     if ( mp->cur_cmd==equals ) mp_do_equation(mp);
21482     else if ( mp->cur_cmd==assignment ) mp_do_assignment(mp);
21483     if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>two ) 
21484       @<Trace the current assignment@>;
21485     if ( info(lhs)>hash_end ) {
21486       @<Assign the current expression to an internal variable@>;
21487     } else  {
21488       @<Assign the current expression to the variable |lhs|@>;
21489     }
21490     mp_flush_node_list(mp, lhs);
21491   }
21492 }
21493
21494 @ @<Trace the current equation@>=
21495
21496   mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "{("); mp_print_exp(mp,lhs,0);
21497   mp_print(mp,")=("); mp_print_exp(mp,null,0); 
21498   mp_print(mp,")}"); mp_end_diagnostic(mp, false);
21499 }
21500
21501 @ @<Trace the current assignment@>=
21502
21503   mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "{");
21504   if ( info(lhs)>hash_end ) 
21505      mp_print(mp, mp->int_name[info(lhs)-(hash_end)]);
21506   else 
21507      mp_show_token_list(mp, lhs,null,1000,0);
21508   mp_print(mp, ":="); mp_print_exp(mp, null,0); 
21509   mp_print_char(mp, '}'); mp_end_diagnostic(mp, false);
21510 }
21511
21512 @ @<Assign the current expression to an internal variable@>=
21513 if ( mp->cur_type==mp_known )  {
21514   mp->internal[info(lhs)-(hash_end)]=mp->cur_exp;
21515 } else { 
21516   exp_err("Internal quantity `");
21517 @.Internal quantity...@>
21518   mp_print(mp, mp->int_name[info(lhs)-(hash_end)]);
21519   mp_print(mp, "' must receive a known value");
21520   help2("I can\'t set an internal quantity to anything but a known")
21521     ("numeric value, so I'll have to ignore this assignment.");
21522   mp_put_get_error(mp);
21523 }
21524
21525 @ @<Assign the current expression to the variable |lhs|@>=
21526
21527   p=mp_find_variable(mp, lhs);
21528   if ( p!=null ) {
21529     q=mp_stash_cur_exp(mp); mp->cur_type=mp_und_type(mp, p); 
21530     mp_recycle_value(mp, p);
21531     type(p)=mp->cur_type; value(p)=null; mp_make_exp_copy(mp, p);
21532     p=mp_stash_cur_exp(mp); mp_unstash_cur_exp(mp, q); mp_make_eq(mp, p);
21533   } else  { 
21534     mp_obliterated(mp, lhs); mp_put_get_error(mp);
21535   }
21536 }
21537
21538
21539 @ And now we get to the nitty-gritty. The |make_eq| procedure is given
21540 a pointer to a capsule that is to be equated to the current expression.
21541
21542 @<Declare the procedure called |make_eq|@>=
21543 void mp_make_eq (MP mp,pointer lhs) ;
21544
21545
21546
21547 @c void mp_make_eq (MP mp,pointer lhs) {
21548   small_number t; /* type of the left-hand side */
21549   pointer p,q; /* pointers inside of big nodes */
21550   integer v=0; /* value of the left-hand side */
21551 RESTART: 
21552   t=type(lhs);
21553   if ( t<=mp_pair_type ) v=value(lhs);
21554   switch (t) {
21555   @<For each type |t|, make an equation and |goto done| unless |cur_type|
21556     is incompatible with~|t|@>;
21557   } /* all cases have been listed */
21558   @<Announce that the equation cannot be performed@>;
21559 DONE:
21560   check_arith; mp_recycle_value(mp, lhs); 
21561   mp_free_node(mp, lhs,value_node_size);
21562 }
21563
21564 @ @<Announce that the equation cannot be performed@>=
21565 mp_disp_err(mp, lhs,""); 
21566 exp_err("Equation cannot be performed (");
21567 @.Equation cannot be performed@>
21568 if ( type(lhs)<=mp_pair_type ) mp_print_type(mp, type(lhs));
21569 else mp_print(mp, "numeric");
21570 mp_print_char(mp, '=');
21571 if ( mp->cur_type<=mp_pair_type ) mp_print_type(mp, mp->cur_type);
21572 else mp_print(mp, "numeric");
21573 mp_print_char(mp, ')');
21574 help2("I'm sorry, but I don't know how to make such things equal.")
21575      ("(See the two expressions just above the error message.)");
21576 mp_put_get_error(mp)
21577
21578 @ @<For each type |t|, make an equation and |goto done| unless...@>=
21579 case mp_boolean_type: case mp_string_type: case mp_pen_type:
21580 case mp_path_type: case mp_picture_type:
21581   if ( mp->cur_type==t+unknown_tag ) { 
21582     mp_nonlinear_eq(mp, v,mp->cur_exp,false); goto DONE;
21583   } else if ( mp->cur_type==t ) {
21584     @<Report redundant or inconsistent equation and |goto done|@>;
21585   }
21586   break;
21587 case unknown_types:
21588   if ( mp->cur_type==t-unknown_tag ) { 
21589     mp_nonlinear_eq(mp, mp->cur_exp,lhs,true); goto DONE;
21590   } else if ( mp->cur_type==t ) { 
21591     mp_ring_merge(mp, lhs,mp->cur_exp); goto DONE;
21592   } else if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) {
21593     if ( t==mp_unknown_path ) { 
21594      mp_pair_to_path(mp); goto RESTART;
21595     };
21596   }
21597   break;
21598 case mp_transform_type: case mp_color_type:
21599 case mp_cmykcolor_type: case mp_pair_type:
21600   if ( mp->cur_type==t ) {
21601     @<Do multiple equations and |goto done|@>;
21602   }
21603   break;
21604 case mp_known: case mp_dependent:
21605 case mp_proto_dependent: case mp_independent:
21606   if ( mp->cur_type>=mp_known ) { 
21607     mp_try_eq(mp, lhs,null); goto DONE;
21608   };
21609   break;
21610 case mp_vacuous:
21611   break;
21612
21613 @ @<Report redundant or inconsistent equation and |goto done|@>=
21614
21615   if ( mp->cur_type<=mp_string_type ) {
21616     if ( mp->cur_type==mp_string_type ) {
21617       if ( mp_str_vs_str(mp, v,mp->cur_exp)!=0 ) {
21618         goto NOT_FOUND;
21619       }
21620     } else if ( v!=mp->cur_exp ) {
21621       goto NOT_FOUND;
21622     }
21623     @<Exclaim about a redundant equation@>; goto DONE;
21624   }
21625   print_err("Redundant or inconsistent equation");
21626 @.Redundant or inconsistent equation@>
21627   help2("An equation between already-known quantities can't help.")
21628        ("But don't worry; continue and I'll just ignore it.");
21629   mp_put_get_error(mp); goto DONE;
21630 NOT_FOUND: 
21631   print_err("Inconsistent equation");
21632 @.Inconsistent equation@>
21633   help2("The equation I just read contradicts what was said before.")
21634        ("But don't worry; continue and I'll just ignore it.");
21635   mp_put_get_error(mp); goto DONE;
21636 }
21637
21638 @ @<Do multiple equations and |goto done|@>=
21639
21640   p=v+mp->big_node_size[t]; 
21641   q=value(mp->cur_exp)+mp->big_node_size[t];
21642   do {  
21643     p=p-2; q=q-2; mp_try_eq(mp, p,q);
21644   } while (p!=v);
21645   goto DONE;
21646 }
21647
21648 @ The first argument to |try_eq| is the location of a value node
21649 in a capsule that will soon be recycled. The second argument is
21650 either a location within a pair or transform node pointed to by
21651 |cur_exp|, or it is |null| (which means that |cur_exp| itself
21652 serves as the second argument). The idea is to leave |cur_exp| unchanged,
21653 but to equate the two operands.
21654
21655 @<Declare the procedure called |try_eq|@>=
21656 void mp_try_eq (MP mp,pointer l, pointer r) ;
21657
21658
21659 @c void mp_try_eq (MP mp,pointer l, pointer r) {
21660   pointer p; /* dependency list for right operand minus left operand */
21661   int t; /* the type of list |p| */
21662   pointer q; /* the constant term of |p| is here */
21663   pointer pp; /* dependency list for right operand */
21664   int tt; /* the type of list |pp| */
21665   boolean copied; /* have we copied a list that ought to be recycled? */
21666   @<Remove the left operand from its container, negate it, and
21667     put it into dependency list~|p| with constant term~|q|@>;
21668   @<Add the right operand to list |p|@>;
21669   if ( info(p)==null ) {
21670     @<Deal with redundant or inconsistent equation@>;
21671   } else { 
21672     mp_linear_eq(mp, p,t);
21673     if ( r==null ) if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
21674       if ( type(mp->cur_exp)==mp_known ) {
21675         pp=mp->cur_exp; mp->cur_exp=value(mp->cur_exp); mp->cur_type=mp_known;
21676         mp_free_node(mp, pp,value_node_size);
21677       }
21678     }
21679   }
21680 }
21681
21682 @ @<Remove the left operand from its container, negate it, and...@>=
21683 t=type(l);
21684 if ( t==mp_known ) { 
21685   t=mp_dependent; p=mp_const_dependency(mp, -value(l)); q=p;
21686 } else if ( t==mp_independent ) {
21687   t=mp_dependent; p=mp_single_dependency(mp, l); negate(value(p));
21688   q=mp->dep_final;
21689 } else { 
21690   p=dep_list(l); q=p;
21691   while (1) { 
21692     negate(value(q));
21693     if ( info(q)==null ) break;
21694     q=link(q);
21695   }
21696   link(prev_dep(l))=link(q); prev_dep(link(q))=prev_dep(l);
21697   type(l)=mp_known;
21698 }
21699
21700 @ @<Deal with redundant or inconsistent equation@>=
21701
21702   if ( abs(value(p))>64 ) { /* off by .001 or more */
21703     print_err("Inconsistent equation");
21704 @.Inconsistent equation@>
21705     mp_print(mp, " (off by "); mp_print_scaled(mp, value(p)); 
21706     mp_print_char(mp, ')');
21707     help2("The equation I just read contradicts what was said before.")
21708       ("But don't worry; continue and I'll just ignore it.");
21709     mp_put_get_error(mp);
21710   } else if ( r==null ) {
21711     @<Exclaim about a redundant equation@>;
21712   }
21713   mp_free_node(mp, p,dep_node_size);
21714 }
21715
21716 @ @<Add the right operand to list |p|@>=
21717 if ( r==null ) {
21718   if ( mp->cur_type==mp_known ) {
21719     value(q)=value(q)+mp->cur_exp; goto DONE1;
21720   } else { 
21721     tt=mp->cur_type;
21722     if ( tt==mp_independent ) pp=mp_single_dependency(mp, mp->cur_exp);
21723     else pp=dep_list(mp->cur_exp);
21724   } 
21725 } else {
21726   if ( type(r)==mp_known ) {
21727     value(q)=value(q)+value(r); goto DONE1;
21728   } else { 
21729     tt=type(r);
21730     if ( tt==mp_independent ) pp=mp_single_dependency(mp, r);
21731     else pp=dep_list(r);
21732   }
21733 }
21734 if ( tt!=mp_independent ) copied=false;
21735 else  { copied=true; tt=mp_dependent; };
21736 @<Add dependency list |pp| of type |tt| to dependency list~|p| of type~|t|@>;
21737 if ( copied ) mp_flush_node_list(mp, pp);
21738 DONE1:
21739
21740 @ @<Add dependency list |pp| of type |tt| to dependency list~|p| of type~|t|@>=
21741 mp->watch_coefs=false;
21742 if ( t==tt ) {
21743   p=mp_p_plus_q(mp, p,pp,t);
21744 } else if ( t==mp_proto_dependent ) {
21745   p=mp_p_plus_fq(mp, p,unity,pp,mp_proto_dependent,mp_dependent);
21746 } else { 
21747   q=p;
21748   while ( info(q)!=null ) {
21749     value(q)=mp_round_fraction(mp, value(q)); q=link(q);
21750   }
21751   t=mp_proto_dependent; p=mp_p_plus_q(mp, p,pp,t);
21752 }
21753 mp->watch_coefs=true;
21754
21755 @ Our next goal is to process type declarations. For this purpose it's
21756 convenient to have a procedure that scans a $\langle\,$declared
21757 variable$\,\rangle$ and returns the corresponding token list. After the
21758 following procedure has acted, the token after the declared variable
21759 will have been scanned, so it will appear in |cur_cmd|, |cur_mod|,
21760 and~|cur_sym|.
21761
21762 @<Declare the function called |scan_declared_variable|@>=
21763 pointer mp_scan_declared_variable (MP mp) {
21764   pointer x; /* hash address of the variable's root */
21765   pointer h,t; /* head and tail of the token list to be returned */
21766   pointer l; /* hash address of left bracket */
21767   mp_get_symbol(mp); x=mp->cur_sym;
21768   if ( mp->cur_cmd!=tag_token ) mp_clear_symbol(mp, x,false);
21769   h=mp_get_avail(mp); info(h)=x; t=h;
21770   while (1) { 
21771     mp_get_x_next(mp);
21772     if ( mp->cur_sym==0 ) break;
21773     if ( mp->cur_cmd!=tag_token ) if ( mp->cur_cmd!=internal_quantity)  {
21774       if ( mp->cur_cmd==left_bracket ) {
21775         @<Descend past a collective subscript@>;
21776       } else {
21777         break;
21778       }
21779     }
21780     link(t)=mp_get_avail(mp); t=link(t); info(t)=mp->cur_sym;
21781   }
21782   if ( eq_type(x)!=tag_token ) mp_clear_symbol(mp, x,false);
21783   if ( equiv(x)==null ) mp_new_root(mp, x);
21784   return h;
21785 }
21786
21787 @ If the subscript isn't collective, we don't accept it as part of the
21788 declared variable.
21789
21790 @<Descend past a collective subscript@>=
21791
21792   l=mp->cur_sym; mp_get_x_next(mp);
21793   if ( mp->cur_cmd!=right_bracket ) {
21794     mp_back_input(mp); mp->cur_sym=l; mp->cur_cmd=left_bracket; break;
21795   } else {
21796     mp->cur_sym=collective_subscript;
21797   }
21798 }
21799
21800 @ Type declarations are introduced by the following primitive operations.
21801
21802 @<Put each...@>=
21803 mp_primitive(mp, "numeric",type_name,mp_numeric_type);
21804 @:numeric_}{\&{numeric} primitive@>
21805 mp_primitive(mp, "string",type_name,mp_string_type);
21806 @:string_}{\&{string} primitive@>
21807 mp_primitive(mp, "boolean",type_name,mp_boolean_type);
21808 @:boolean_}{\&{boolean} primitive@>
21809 mp_primitive(mp, "path",type_name,mp_path_type);
21810 @:path_}{\&{path} primitive@>
21811 mp_primitive(mp, "pen",type_name,mp_pen_type);
21812 @:pen_}{\&{pen} primitive@>
21813 mp_primitive(mp, "picture",type_name,mp_picture_type);
21814 @:picture_}{\&{picture} primitive@>
21815 mp_primitive(mp, "transform",type_name,mp_transform_type);
21816 @:transform_}{\&{transform} primitive@>
21817 mp_primitive(mp, "color",type_name,mp_color_type);
21818 @:color_}{\&{color} primitive@>
21819 mp_primitive(mp, "rgbcolor",type_name,mp_color_type);
21820 @:color_}{\&{rgbcolor} primitive@>
21821 mp_primitive(mp, "cmykcolor",type_name,mp_cmykcolor_type);
21822 @:color_}{\&{cmykcolor} primitive@>
21823 mp_primitive(mp, "pair",type_name,mp_pair_type);
21824 @:pair_}{\&{pair} primitive@>
21825
21826 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
21827 case type_name: mp_print_type(mp, m); break;
21828
21829 @ Now we are ready to handle type declarations, assuming that a
21830 |type_name| has just been scanned.
21831
21832 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
21833 void mp_do_type_declaration (MP mp) ;
21834
21835 @ @c
21836 void mp_do_type_declaration (MP mp) {
21837   small_number t; /* the type being declared */
21838   pointer p; /* token list for a declared variable */
21839   pointer q; /* value node for the variable */
21840   if ( mp->cur_mod>=mp_transform_type ) 
21841     t=mp->cur_mod;
21842   else 
21843     t=mp->cur_mod+unknown_tag;
21844   do {  
21845     p=mp_scan_declared_variable(mp);
21846     mp_flush_variable(mp, equiv(info(p)),link(p),false);
21847     q=mp_find_variable(mp, p);
21848     if ( q!=null ) { 
21849       type(q)=t; value(q)=null; 
21850     } else  { 
21851       print_err("Declared variable conflicts with previous vardef");
21852 @.Declared variable conflicts...@>
21853       help2("You can't use, e.g., `numeric foo[]' after `vardef foo'.")
21854            ("Proceed, and I'll ignore the illegal redeclaration.");
21855       mp_put_get_error(mp);
21856     }
21857     mp_flush_list(mp, p);
21858     if ( mp->cur_cmd<comma ) {
21859       @<Flush spurious symbols after the declared variable@>;
21860     }
21861   } while (! end_of_statement);
21862 }
21863
21864 @ @<Flush spurious symbols after the declared variable@>=
21865
21866   print_err("Illegal suffix of declared variable will be flushed");
21867 @.Illegal suffix...flushed@>
21868   help5("Variables in declarations must consist entirely of")
21869     ("names and collective subscripts, e.g., `x[]a'.")
21870     ("Are you trying to use a reserved word in a variable name?")
21871     ("I'm going to discard the junk I found here,")
21872     ("up to the next comma or the end of the declaration.");
21873   if ( mp->cur_cmd==numeric_token )
21874     mp->help_line[2]="Explicit subscripts like `x15a' aren't permitted.";
21875   mp_put_get_error(mp); mp->scanner_status=flushing;
21876   do {  
21877     get_t_next;
21878     @<Decrease the string reference count...@>;
21879   } while (mp->cur_cmd<comma); /* either |end_of_statement| or |cur_cmd=comma| */
21880   mp->scanner_status=normal;
21881 }
21882
21883 @ \MP's |main_control| procedure just calls |do_statement| repeatedly
21884 until coming to the end of the user's program.
21885 Each execution of |do_statement| concludes with
21886 |cur_cmd=semicolon|, |end_group|, or |stop|.
21887
21888 @c void mp_main_control (MP mp) { 
21889   do {  
21890     mp_do_statement(mp);
21891     if ( mp->cur_cmd==end_group ) {
21892       print_err("Extra `endgroup'");
21893 @.Extra `endgroup'@>
21894       help2("I'm not currently working on a `begingroup',")
21895         ("so I had better not try to end anything.");
21896       mp_flush_error(mp, 0);
21897     }
21898   } while (mp->cur_cmd!=stop);
21899 }
21900 int mp_run (MP mp) {
21901   @<Install and test the non-local jump buffer@>;
21902   mp_main_control(mp); /* come to life */
21903   mp_final_cleanup(mp); /* prepare for death */
21904   mp_close_files_and_terminate(mp);
21905   return mp->history;
21906 }
21907 char * mp_mplib_version (MP mp) {
21908   assert(mp);
21909   return mplib_version;
21910 }
21911 char * mp_metapost_version (MP mp) {
21912   assert(mp);
21913   return metapost_version;
21914 }
21915
21916 @ @<Exported function headers@>=
21917 int mp_run (MP mp);
21918 char * mp_mplib_version (MP mp);
21919 char * mp_metapost_version (MP mp);
21920
21921 @ @<Put each...@>=
21922 mp_primitive(mp, "end",stop,0);
21923 @:end_}{\&{end} primitive@>
21924 mp_primitive(mp, "dump",stop,1);
21925 @:dump_}{\&{dump} primitive@>
21926
21927 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
21928 case stop:
21929   if ( m==0 ) mp_print(mp, "end");
21930   else mp_print(mp, "dump");
21931   break;
21932
21933 @* \[41] Commands.
21934 Let's turn now to statements that are classified as ``commands'' because
21935 of their imperative nature. We'll begin with simple ones, so that it
21936 will be clear how to hook command processing into the |do_statement| routine;
21937 then we'll tackle the tougher commands.
21938
21939 Here's one of the simplest:
21940
21941 @<Cases of |do_statement|...@>=
21942 case random_seed: mp_do_random_seed(mp);  break;
21943
21944 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
21945 void mp_do_random_seed (MP mp) ;
21946
21947 @ @c void mp_do_random_seed (MP mp) { 
21948   mp_get_x_next(mp);
21949   if ( mp->cur_cmd!=assignment ) {
21950     mp_missing_err(mp, ":=");
21951 @.Missing `:='@>
21952     help1("Always say `randomseed:=<numeric expression>'.");
21953     mp_back_error(mp);
21954   };
21955   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
21956   if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
21957     exp_err("Unknown value will be ignored");
21958 @.Unknown value...ignored@>
21959     help2("Your expression was too random for me to handle,")
21960       ("so I won't change the random seed just now.");
21961     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
21962   } else {
21963    @<Initialize the random seed to |cur_exp|@>;
21964   }
21965 }
21966
21967 @ @<Initialize the random seed to |cur_exp|@>=
21968
21969   mp_init_randoms(mp, mp->cur_exp);
21970   if ( mp->selector>=log_only && mp->selector<write_file) {
21971     mp->old_setting=mp->selector; mp->selector=log_only;
21972     mp_print_nl(mp, "{randomseed:="); 
21973     mp_print_scaled(mp, mp->cur_exp); 
21974     mp_print_char(mp, '}');
21975     mp_print_nl(mp, ""); mp->selector=mp->old_setting;
21976   }
21977 }
21978
21979 @ And here's another simple one (somewhat different in flavor):
21980
21981 @<Cases of |do_statement|...@>=
21982 case mode_command: 
21983   mp_print_ln(mp); mp->interaction=mp->cur_mod;
21984   @<Initialize the print |selector| based on |interaction|@>;
21985   if ( mp->log_opened ) mp->selector=mp->selector+2;
21986   mp_get_x_next(mp);
21987   break;
21988
21989 @ @<Put each...@>=
21990 mp_primitive(mp, "batchmode",mode_command,mp_batch_mode);
21991 @:mp_batch_mode_}{\&{batchmode} primitive@>
21992 mp_primitive(mp, "nonstopmode",mode_command,mp_nonstop_mode);
21993 @:mp_nonstop_mode_}{\&{nonstopmode} primitive@>
21994 mp_primitive(mp, "scrollmode",mode_command,mp_scroll_mode);
21995 @:mp_scroll_mode_}{\&{scrollmode} primitive@>
21996 mp_primitive(mp, "errorstopmode",mode_command,mp_error_stop_mode);
21997 @:mp_error_stop_mode_}{\&{errorstopmode} primitive@>
21998
21999 @ @<Cases of |print_cmd_mod|...@>=
22000 case mode_command: 
22001   switch (m) {
22002   case mp_batch_mode: mp_print(mp, "batchmode"); break;
22003   case mp_nonstop_mode: mp_print(mp, "nonstopmode"); break;
22004   case mp_scroll_mode: mp_print(mp, "scrollmode"); break;
22005   default: mp_print(mp, "errorstopmode"); break;
22006   }
22007   break;
22008
22009 @ The `\&{inner}' and `\&{outer}' commands are only slightly harder.
22010
22011 @<Cases of |do_statement|...@>=
22012 case protection_command: mp_do_protection(mp); break;
22013
22014 @ @<Put each...@>=
22015 mp_primitive(mp, "inner",protection_command,0);
22016 @:inner_}{\&{inner} primitive@>
22017 mp_primitive(mp, "outer",protection_command,1);
22018 @:outer_}{\&{outer} primitive@>
22019
22020 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
22021 case protection_command: 
22022   if ( m==0 ) mp_print(mp, "inner");
22023   else mp_print(mp, "outer");
22024   break;
22025
22026 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22027 void mp_do_protection (MP mp) ;
22028
22029 @ @c void mp_do_protection (MP mp) {
22030   int m; /* 0 to unprotect, 1 to protect */
22031   halfword t; /* the |eq_type| before we change it */
22032   m=mp->cur_mod;
22033   do {  
22034     mp_get_symbol(mp); t=eq_type(mp->cur_sym);
22035     if ( m==0 ) { 
22036       if ( t>=outer_tag ) 
22037         eq_type(mp->cur_sym)=t-outer_tag;
22038     } else if ( t<outer_tag ) {
22039       eq_type(mp->cur_sym)=t+outer_tag;
22040     }
22041     mp_get_x_next(mp);
22042   } while (mp->cur_cmd==comma);
22043 }
22044
22045 @ \MP\ never defines the tokens `\.(' and `\.)' to be primitives, but
22046 plain \MP\ begins with the declaration `\&{delimiters} \.{()}'. Such a
22047 declaration assigns the command code |left_delimiter| to `\.{(}' and
22048 |right_delimiter| to `\.{)}'; the |equiv| of each delimiter is the
22049 hash address of its mate.
22050
22051 @<Cases of |do_statement|...@>=
22052 case delimiters: mp_def_delims(mp); break;
22053
22054 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22055 void mp_def_delims (MP mp) ;
22056
22057 @ @c void mp_def_delims (MP mp) {
22058   pointer l_delim,r_delim; /* the new delimiter pair */
22059   mp_get_clear_symbol(mp); l_delim=mp->cur_sym;
22060   mp_get_clear_symbol(mp); r_delim=mp->cur_sym;
22061   eq_type(l_delim)=left_delimiter; equiv(l_delim)=r_delim;
22062   eq_type(r_delim)=right_delimiter; equiv(r_delim)=l_delim;
22063   mp_get_x_next(mp);
22064 }
22065
22066 @ Here is a procedure that is called when \MP\ has reached a point
22067 where some right delimiter is mandatory.
22068
22069 @<Declare the procedure called |check_delimiter|@>=
22070 void mp_check_delimiter (MP mp,pointer l_delim, pointer r_delim) {
22071   if ( mp->cur_cmd==right_delimiter ) 
22072     if ( mp->cur_mod==l_delim ) 
22073       return;
22074   if ( mp->cur_sym!=r_delim ) {
22075      mp_missing_err(mp, str(text(r_delim)));
22076 @.Missing `)'@>
22077     help2("I found no right delimiter to match a left one. So I've")
22078       ("put one in, behind the scenes; this may fix the problem.");
22079     mp_back_error(mp);
22080   } else { 
22081     print_err("The token `"); mp_print_text(r_delim);
22082 @.The token...delimiter@>
22083     mp_print(mp, "' is no longer a right delimiter");
22084     help3("Strange: This token has lost its former meaning!")
22085       ("I'll read it as a right delimiter this time;")
22086       ("but watch out, I'll probably miss it later.");
22087     mp_error(mp);
22088   }
22089 }
22090
22091 @ The next four commands save or change the values associated with tokens.
22092
22093 @<Cases of |do_statement|...@>=
22094 case save_command: 
22095   do {  
22096     mp_get_symbol(mp); mp_save_variable(mp, mp->cur_sym); mp_get_x_next(mp);
22097   } while (mp->cur_cmd==comma);
22098   break;
22099 case interim_command: mp_do_interim(mp); break;
22100 case let_command: mp_do_let(mp); break;
22101 case new_internal: mp_do_new_internal(mp); break;
22102
22103 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22104 void mp_do_statement (MP mp);
22105 void mp_do_interim (MP mp);
22106
22107 @ @c void mp_do_interim (MP mp) { 
22108   mp_get_x_next(mp);
22109   if ( mp->cur_cmd!=internal_quantity ) {
22110      print_err("The token `");
22111 @.The token...quantity@>
22112     if ( mp->cur_sym==0 ) mp_print(mp, "(%CAPSULE)");
22113     else mp_print_text(mp->cur_sym);
22114     mp_print(mp, "' isn't an internal quantity");
22115     help1("Something like `tracingonline' should follow `interim'.");
22116     mp_back_error(mp);
22117   } else { 
22118     mp_save_internal(mp, mp->cur_mod); mp_back_input(mp);
22119   }
22120   mp_do_statement(mp);
22121 }
22122
22123 @ The following procedure is careful not to undefine the left-hand symbol
22124 too soon, lest commands like `{\tt let x=x}' have a surprising effect.
22125
22126 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22127 void mp_do_let (MP mp) ;
22128
22129 @ @c void mp_do_let (MP mp) {
22130   pointer l; /* hash location of the left-hand symbol */
22131   mp_get_symbol(mp); l=mp->cur_sym; mp_get_x_next(mp);
22132   if ( mp->cur_cmd!=equals ) if ( mp->cur_cmd!=assignment ) {
22133      mp_missing_err(mp, "=");
22134 @.Missing `='@>
22135     help3("You should have said `let symbol = something'.")
22136       ("But don't worry; I'll pretend that an equals sign")
22137       ("was present. The next token I read will be `something'.");
22138     mp_back_error(mp);
22139   }
22140   mp_get_symbol(mp);
22141   switch (mp->cur_cmd) {
22142   case defined_macro: case secondary_primary_macro:
22143   case tertiary_secondary_macro: case expression_tertiary_macro: 
22144     add_mac_ref(mp->cur_mod);
22145     break;
22146   default: 
22147     break;
22148   }
22149   mp_clear_symbol(mp, l,false); eq_type(l)=mp->cur_cmd;
22150   if ( mp->cur_cmd==tag_token ) equiv(l)=null;
22151   else equiv(l)=mp->cur_mod;
22152   mp_get_x_next(mp);
22153 }
22154
22155 @ @<Declarations@>=
22156 void mp_grow_internals (MP mp, int l);
22157 void mp_do_new_internal (MP mp) ;
22158
22159 @ @c
22160 void mp_grow_internals (MP mp, int l) {
22161   scaled *internal;
22162   char * *int_name; 
22163   int k;
22164   if ( hash_end+l>max_halfword ) {
22165     mp_confusion(mp, "out of memory space"); /* can't be reached */
22166   }
22167   int_name = xmalloc ((l+1),sizeof(char *));
22168   internal = xmalloc ((l+1),sizeof(scaled));
22169   for (k=0;k<=l; k++ ) { 
22170     if (k<=mp->max_internal) {
22171       internal[k]=mp->internal[k]; 
22172       int_name[k]=mp->int_name[k]; 
22173     } else {
22174       internal[k]=0; 
22175       int_name[k]=NULL; 
22176     }
22177   }
22178   xfree(mp->internal); xfree(mp->int_name);
22179   mp->int_name = int_name;
22180   mp->internal = internal;
22181   mp->max_internal = l;
22182 }
22183
22184
22185 void mp_do_new_internal (MP mp) { 
22186   do {  
22187     if ( mp->int_ptr==mp->max_internal ) {
22188       mp_grow_internals(mp, (mp->max_internal + (mp->max_internal>>2)));
22189     }
22190     mp_get_clear_symbol(mp); incr(mp->int_ptr);
22191     eq_type(mp->cur_sym)=internal_quantity; 
22192     equiv(mp->cur_sym)=mp->int_ptr;
22193     if(mp->int_name[mp->int_ptr]!=NULL)
22194       xfree(mp->int_name[mp->int_ptr]);
22195     mp->int_name[mp->int_ptr]=str(text(mp->cur_sym)); 
22196     mp->internal[mp->int_ptr]=0;
22197     mp_get_x_next(mp);
22198   } while (mp->cur_cmd==comma);
22199 }
22200
22201 @ @<Dealloc variables@>=
22202 for (k=0;k<=mp->max_internal;k++) {
22203    xfree(mp->int_name[k]);
22204 }
22205 xfree(mp->internal); 
22206 xfree(mp->int_name); 
22207
22208
22209 @ The various `\&{show}' commands are distinguished by modifier fields
22210 in the usual way.
22211
22212 @d show_token_code 0 /* show the meaning of a single token */
22213 @d show_stats_code 1 /* show current memory and string usage */
22214 @d show_code 2 /* show a list of expressions */
22215 @d show_var_code 3 /* show a variable and its descendents */
22216 @d show_dependencies_code 4 /* show dependent variables in terms of independents */
22217
22218 @<Put each...@>=
22219 mp_primitive(mp, "showtoken",show_command,show_token_code);
22220 @:show_token_}{\&{showtoken} primitive@>
22221 mp_primitive(mp, "showstats",show_command,show_stats_code);
22222 @:show_stats_}{\&{showstats} primitive@>
22223 mp_primitive(mp, "show",show_command,show_code);
22224 @:show_}{\&{show} primitive@>
22225 mp_primitive(mp, "showvariable",show_command,show_var_code);
22226 @:show_var_}{\&{showvariable} primitive@>
22227 mp_primitive(mp, "showdependencies",show_command,show_dependencies_code);
22228 @:show_dependencies_}{\&{showdependencies} primitive@>
22229
22230 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
22231 case show_command: 
22232   switch (m) {
22233   case show_token_code:mp_print(mp, "showtoken"); break;
22234   case show_stats_code:mp_print(mp, "showstats"); break;
22235   case show_code:mp_print(mp, "show"); break;
22236   case show_var_code:mp_print(mp, "showvariable"); break;
22237   default: mp_print(mp, "showdependencies"); break;
22238   }
22239   break;
22240
22241 @ @<Cases of |do_statement|...@>=
22242 case show_command:mp_do_show_whatever(mp); break;
22243
22244 @ The value of |cur_mod| controls the |verbosity| in the |print_exp| routine:
22245 if it's |show_code|, complicated structures are abbreviated, otherwise
22246 they aren't.
22247
22248 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22249 void mp_do_show (MP mp) ;
22250
22251 @ @c void mp_do_show (MP mp) { 
22252   do {  
22253     mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
22254     mp_print_nl(mp, ">> ");
22255 @.>>@>
22256     mp_print_exp(mp, null,2); mp_flush_cur_exp(mp, 0);
22257   } while (mp->cur_cmd==comma);
22258 }
22259
22260 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22261 void mp_disp_token (MP mp) ;
22262
22263 @ @c void mp_disp_token (MP mp) { 
22264   mp_print_nl(mp, "> ");
22265 @.>\relax@>
22266   if ( mp->cur_sym==0 ) {
22267     @<Show a numeric or string or capsule token@>;
22268   } else { 
22269     mp_print_text(mp->cur_sym); mp_print_char(mp, '=');
22270     if ( eq_type(mp->cur_sym)>=outer_tag ) mp_print(mp, "(outer) ");
22271     mp_print_cmd_mod(mp, mp->cur_cmd,mp->cur_mod);
22272     if ( mp->cur_cmd==defined_macro ) {
22273       mp_print_ln(mp); mp_show_macro(mp, mp->cur_mod,null,100000);
22274     } /* this avoids recursion between |show_macro| and |print_cmd_mod| */
22275 @^recursion@>
22276   }
22277 }
22278
22279 @ @<Show a numeric or string or capsule token@>=
22280
22281   if ( mp->cur_cmd==numeric_token ) {
22282     mp_print_scaled(mp, mp->cur_mod);
22283   } else if ( mp->cur_cmd==capsule_token ) {
22284     mp->g_pointer=mp->cur_mod; mp_print_capsule(mp);
22285   } else  { 
22286     mp_print_char(mp, '"'); 
22287     mp_print_str(mp, mp->cur_mod); mp_print_char(mp, '"');
22288     delete_str_ref(mp->cur_mod);
22289   }
22290 }
22291
22292 @ The following cases of |print_cmd_mod| might arise in connection
22293 with |disp_token|, although they don't correspond to any
22294 primitive tokens.
22295
22296 @<Cases of |print_cmd_...@>=
22297 case left_delimiter:
22298 case right_delimiter: 
22299   if ( c==left_delimiter ) mp_print(mp, "left");
22300   else mp_print(mp, "right");
22301   mp_print(mp, " delimiter that matches "); 
22302   mp_print_text(m);
22303   break;
22304 case tag_token:
22305   if ( m==null ) mp_print(mp, "tag");
22306    else mp_print(mp, "variable");
22307    break;
22308 case defined_macro: 
22309    mp_print(mp, "macro:");
22310    break;
22311 case secondary_primary_macro:
22312 case tertiary_secondary_macro:
22313 case expression_tertiary_macro:
22314   mp_print_cmd_mod(mp, macro_def,c); 
22315   mp_print(mp, "'d macro:");
22316   mp_print_ln(mp); mp_show_token_list(mp, link(link(m)),null,1000,0);
22317   break;
22318 case repeat_loop:
22319   mp_print(mp, "[repeat the loop]");
22320   break;
22321 case internal_quantity:
22322   mp_print(mp, mp->int_name[m]);
22323   break;
22324
22325 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22326 void mp_do_show_token (MP mp) ;
22327
22328 @ @c void mp_do_show_token (MP mp) { 
22329   do {  
22330     get_t_next; mp_disp_token(mp);
22331     mp_get_x_next(mp);
22332   } while (mp->cur_cmd==comma);
22333 }
22334
22335 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22336 void mp_do_show_stats (MP mp) ;
22337
22338 @ @c void mp_do_show_stats (MP mp) { 
22339   mp_print_nl(mp, "Memory usage ");
22340 @.Memory usage...@>
22341   mp_print_int(mp, mp->var_used); mp_print_char(mp, '&'); mp_print_int(mp, mp->dyn_used);
22342   if ( false )
22343     mp_print(mp, "unknown");
22344   mp_print(mp, " ("); mp_print_int(mp, mp->hi_mem_min-mp->lo_mem_max-1);
22345   mp_print(mp, " still untouched)"); mp_print_ln(mp);
22346   mp_print_nl(mp, "String usage ");
22347   mp_print_int(mp, mp->strs_in_use-mp->init_str_use);
22348   mp_print_char(mp, '&'); mp_print_int(mp, mp->pool_in_use-mp->init_pool_ptr);
22349   if ( false )
22350     mp_print(mp, "unknown");
22351   mp_print(mp, " (");
22352   mp_print_int(mp, mp->max_strings-1-mp->strs_used_up); mp_print_char(mp, '&');
22353   mp_print_int(mp, mp->pool_size-mp->pool_ptr); 
22354   mp_print(mp, " now untouched)"); mp_print_ln(mp);
22355   mp_get_x_next(mp);
22356 }
22357
22358 @ Here's a recursive procedure that gives an abbreviated account
22359 of a variable, for use by |do_show_var|.
22360
22361 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22362 void mp_disp_var (MP mp,pointer p) ;
22363
22364 @ @c void mp_disp_var (MP mp,pointer p) {
22365   pointer q; /* traverses attributes and subscripts */
22366   int n; /* amount of macro text to show */
22367   if ( type(p)==mp_structured )  {
22368     @<Descend the structure@>;
22369   } else if ( type(p)>=mp_unsuffixed_macro ) {
22370     @<Display a variable macro@>;
22371   } else if ( type(p)!=undefined ){ 
22372     mp_print_nl(mp, ""); mp_print_variable_name(mp, p); 
22373     mp_print_char(mp, '=');
22374     mp_print_exp(mp, p,0);
22375   }
22376 }
22377
22378 @ @<Descend the structure@>=
22379
22380   q=attr_head(p);
22381   do {  mp_disp_var(mp, q); q=link(q); } while (q!=end_attr);
22382   q=subscr_head(p);
22383   while ( name_type(q)==mp_subscr ) { 
22384     mp_disp_var(mp, q); q=link(q);
22385   }
22386 }
22387
22388 @ @<Display a variable macro@>=
22389
22390   mp_print_nl(mp, ""); mp_print_variable_name(mp, p);
22391   if ( type(p)>mp_unsuffixed_macro ) 
22392     mp_print(mp, "@@#"); /* |suffixed_macro| */
22393   mp_print(mp, "=macro:");
22394   if ( (int)mp->file_offset>=mp->max_print_line-20 ) n=5;
22395   else n=mp->max_print_line-mp->file_offset-15;
22396   mp_show_macro(mp, value(p),null,n);
22397 }
22398
22399 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22400 void mp_do_show_var (MP mp) ;
22401
22402 @ @c void mp_do_show_var (MP mp) { 
22403   do {  
22404     get_t_next;
22405     if ( mp->cur_sym>0 ) if ( mp->cur_sym<=hash_end )
22406       if ( mp->cur_cmd==tag_token ) if ( mp->cur_mod!=null ) {
22407       mp_disp_var(mp, mp->cur_mod); goto DONE;
22408     }
22409    mp_disp_token(mp);
22410   DONE:
22411    mp_get_x_next(mp);
22412   } while (mp->cur_cmd==comma);
22413 }
22414
22415 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22416 void mp_do_show_dependencies (MP mp) ;
22417
22418 @ @c void mp_do_show_dependencies (MP mp) {
22419   pointer p; /* link that runs through all dependencies */
22420   p=link(dep_head);
22421   while ( p!=dep_head ) {
22422     if ( mp_interesting(mp, p) ) {
22423       mp_print_nl(mp, ""); mp_print_variable_name(mp, p);
22424       if ( type(p)==mp_dependent ) mp_print_char(mp, '=');
22425       else mp_print(mp, " = "); /* extra spaces imply proto-dependency */
22426       mp_print_dependency(mp, dep_list(p),type(p));
22427     }
22428     p=dep_list(p);
22429     while ( info(p)!=null ) p=link(p);
22430     p=link(p);
22431   }
22432   mp_get_x_next(mp);
22433 }
22434
22435 @ Finally we are ready for the procedure that governs all of the
22436 show commands.
22437
22438 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22439 void mp_do_show_whatever (MP mp) ;
22440
22441 @ @c void mp_do_show_whatever (MP mp) { 
22442   if ( mp->interaction==mp_error_stop_mode ) wake_up_terminal;
22443   switch (mp->cur_mod) {
22444   case show_token_code:mp_do_show_token(mp); break;
22445   case show_stats_code:mp_do_show_stats(mp); break;
22446   case show_code:mp_do_show(mp); break;
22447   case show_var_code:mp_do_show_var(mp); break;
22448   case show_dependencies_code:mp_do_show_dependencies(mp); break;
22449   } /* there are no other cases */
22450   if ( mp->internal[mp_showstopping]>0 ){ 
22451     print_err("OK");
22452 @.OK@>
22453     if ( mp->interaction<mp_error_stop_mode ) { 
22454       help0; decr(mp->error_count);
22455     } else {
22456       help1("This isn't an error message; I'm just showing something.");
22457     }
22458     if ( mp->cur_cmd==semicolon ) mp_error(mp);
22459      else mp_put_get_error(mp);
22460   }
22461 }
22462
22463 @ The `\&{addto}' command needs the following additional primitives:
22464
22465 @d double_path_code 0 /* command modifier for `\&{doublepath}' */
22466 @d contour_code 1 /* command modifier for `\&{contour}' */
22467 @d also_code 2 /* command modifier for `\&{also}' */
22468
22469 @ Pre and postscripts need two new identifiers:
22470
22471 @d with_pre_script 11
22472 @d with_post_script 13
22473
22474 @<Put each...@>=
22475 mp_primitive(mp, "doublepath",thing_to_add,double_path_code);
22476 @:double_path_}{\&{doublepath} primitive@>
22477 mp_primitive(mp, "contour",thing_to_add,contour_code);
22478 @:contour_}{\&{contour} primitive@>
22479 mp_primitive(mp, "also",thing_to_add,also_code);
22480 @:also_}{\&{also} primitive@>
22481 mp_primitive(mp, "withpen",with_option,mp_pen_type);
22482 @:with_pen_}{\&{withpen} primitive@>
22483 mp_primitive(mp, "dashed",with_option,mp_picture_type);
22484 @:dashed_}{\&{dashed} primitive@>
22485 mp_primitive(mp, "withprescript",with_option,with_pre_script);
22486 @:with_pre_script_}{\&{withprescript} primitive@>
22487 mp_primitive(mp, "withpostscript",with_option,with_post_script);
22488 @:with_post_script_}{\&{withpostscript} primitive@>
22489 mp_primitive(mp, "withoutcolor",with_option,mp_no_model);
22490 @:with_color_}{\&{withoutcolor} primitive@>
22491 mp_primitive(mp, "withgreyscale",with_option,mp_grey_model);
22492 @:with_color_}{\&{withgreyscale} primitive@>
22493 mp_primitive(mp, "withcolor",with_option,mp_uninitialized_model);
22494 @:with_color_}{\&{withcolor} primitive@>
22495 /*  \&{withrgbcolor} is an alias for \&{withcolor} */
22496 mp_primitive(mp, "withrgbcolor",with_option,mp_rgb_model);
22497 @:with_color_}{\&{withrgbcolor} primitive@>
22498 mp_primitive(mp, "withcmykcolor",with_option,mp_cmyk_model);
22499 @:with_color_}{\&{withcmykcolor} primitive@>
22500
22501 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
22502 case thing_to_add:
22503   if ( m==contour_code ) mp_print(mp, "contour");
22504   else if ( m==double_path_code ) mp_print(mp, "doublepath");
22505   else mp_print(mp, "also");
22506   break;
22507 case with_option:
22508   if ( m==mp_pen_type ) mp_print(mp, "withpen");
22509   else if ( m==with_pre_script ) mp_print(mp, "withprescript");
22510   else if ( m==with_post_script ) mp_print(mp, "withpostscript");
22511   else if ( m==mp_no_model ) mp_print(mp, "withoutcolor");
22512   else if ( m==mp_rgb_model ) mp_print(mp, "withrgbcolor");
22513   else if ( m==mp_uninitialized_model ) mp_print(mp, "withcolor");
22514   else if ( m==mp_cmyk_model ) mp_print(mp, "withcmykcolor");
22515   else if ( m==mp_grey_model ) mp_print(mp, "withgreyscale");
22516   else mp_print(mp, "dashed");
22517   break;
22518
22519 @ The |scan_with_list| procedure parses a $\langle$with list$\rangle$ and
22520 updates the list of graphical objects starting at |p|.  Each $\langle$with
22521 clause$\rangle$ updates all graphical objects whose |type| is compatible.
22522 Other objects are ignored.
22523
22524 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22525 void mp_scan_with_list (MP mp,pointer p) ;
22526
22527 @ @c void mp_scan_with_list (MP mp,pointer p) {
22528   small_number t; /* |cur_mod| of the |with_option| (should match |cur_type|) */
22529   pointer q; /* for list manipulation */
22530   int old_setting; /* saved |selector| setting */
22531   pointer k; /* for finding the near-last item in a list  */
22532   str_number s; /* for string cleanup after combining  */
22533   pointer cp,pp,dp,ap,bp;
22534     /* objects being updated; |void| initially; |null| to suppress update */
22535   cp=mp_void; pp=mp_void; dp=mp_void; ap=mp_void; bp=mp_void;
22536   k=0;
22537   while ( mp->cur_cmd==with_option ){ 
22538     t=mp->cur_mod;
22539     mp_get_x_next(mp);
22540     if ( t!=mp_no_model ) mp_scan_expression(mp);
22541     if (((t==with_pre_script)&&(mp->cur_type!=mp_string_type))||
22542      ((t==with_post_script)&&(mp->cur_type!=mp_string_type))||
22543      ((t==mp_uninitialized_model)&&
22544         ((mp->cur_type!=mp_cmykcolor_type)&&(mp->cur_type!=mp_color_type)
22545           &&(mp->cur_type!=mp_known)&&(mp->cur_type!=mp_boolean_type)))||
22546      ((t==mp_cmyk_model)&&(mp->cur_type!=mp_cmykcolor_type))||
22547      ((t==mp_rgb_model)&&(mp->cur_type!=mp_color_type))||
22548      ((t==mp_grey_model)&&(mp->cur_type!=mp_known))||
22549      ((t==mp_pen_type)&&(mp->cur_type!=t))||
22550      ((t==mp_picture_type)&&(mp->cur_type!=t)) ) {
22551       @<Complain about improper type@>;
22552     } else if ( t==mp_uninitialized_model ) {
22553       if ( cp==mp_void ) @<Make |cp| a colored object in object list~|p|@>;
22554       if ( cp!=null )
22555         @<Transfer a color from the current expression to object~|cp|@>;
22556       mp_flush_cur_exp(mp, 0);
22557     } else if ( t==mp_rgb_model ) {
22558       if ( cp==mp_void ) @<Make |cp| a colored object in object list~|p|@>;
22559       if ( cp!=null )
22560         @<Transfer a rgbcolor from the current expression to object~|cp|@>;
22561       mp_flush_cur_exp(mp, 0);
22562     } else if ( t==mp_cmyk_model ) {
22563       if ( cp==mp_void ) @<Make |cp| a colored object in object list~|p|@>;
22564       if ( cp!=null )
22565         @<Transfer a cmykcolor from the current expression to object~|cp|@>;
22566       mp_flush_cur_exp(mp, 0);
22567     } else if ( t==mp_grey_model ) {
22568       if ( cp==mp_void ) @<Make |cp| a colored object in object list~|p|@>;
22569       if ( cp!=null )
22570         @<Transfer a greyscale from the current expression to object~|cp|@>;
22571       mp_flush_cur_exp(mp, 0);
22572     } else if ( t==mp_no_model ) {
22573       if ( cp==mp_void ) @<Make |cp| a colored object in object list~|p|@>;
22574       if ( cp!=null )
22575         @<Transfer a noncolor from the current expression to object~|cp|@>;
22576     } else if ( t==mp_pen_type ) {
22577       if ( pp==mp_void ) @<Make |pp| an object in list~|p| that needs a pen@>;
22578       if ( pp!=null ) {
22579         if ( pen_p(pp)!=null ) mp_toss_knot_list(mp, pen_p(pp));
22580         pen_p(pp)=mp->cur_exp; mp->cur_type=mp_vacuous;
22581       }
22582     } else if ( t==with_pre_script ) {
22583       if ( ap==mp_void )
22584         ap=p;
22585       while ( (ap!=null)&&(! has_color(ap)) )
22586          ap=link(ap);
22587       if ( ap!=null ) {
22588         if ( pre_script(ap)!=null ) { /*  build a new,combined string  */
22589           s=pre_script(ap);
22590           old_setting=mp->selector;
22591               mp->selector=new_string;
22592           str_room(length(pre_script(ap))+length(mp->cur_exp)+2);
22593               mp_print_str(mp, mp->cur_exp);
22594           append_char(13);  /* a forced \ps\ newline  */
22595           mp_print_str(mp, pre_script(ap));
22596           pre_script(ap)=mp_make_string(mp);
22597           delete_str_ref(s);
22598           mp->selector=old_setting;
22599         } else {
22600           pre_script(ap)=mp->cur_exp;
22601         }
22602         mp->cur_type=mp_vacuous;
22603       }
22604     } else if ( t==with_post_script ) {
22605       if ( bp==mp_void )
22606         k=p; 
22607       bp=k;
22608       while ( link(k)!=null ) {
22609         k=link(k);
22610         if ( has_color(k) ) bp=k;
22611       }
22612       if ( bp!=null ) {
22613          if ( post_script(bp)!=null ) {
22614            s=post_script(bp);
22615            old_setting=mp->selector;
22616                mp->selector=new_string;
22617            str_room(length(post_script(bp))+length(mp->cur_exp)+2);
22618            mp_print_str(mp, post_script(bp));
22619            append_char(13); /* a forced \ps\ newline  */
22620            mp_print_str(mp, mp->cur_exp);
22621            post_script(bp)=mp_make_string(mp);
22622            delete_str_ref(s);
22623            mp->selector=old_setting;
22624          } else {
22625            post_script(bp)=mp->cur_exp;
22626          }
22627          mp->cur_type=mp_vacuous;
22628        }
22629     } else { 
22630       if ( dp==mp_void ) {
22631         @<Make |dp| a stroked node in list~|p|@>;
22632       }
22633       if ( dp!=null ) {
22634         if ( dash_p(dp)!=null ) delete_edge_ref(dash_p(dp));
22635         dash_p(dp)=mp_make_dashes(mp, mp->cur_exp);
22636         dash_scale(dp)=unity;
22637         mp->cur_type=mp_vacuous;
22638       }
22639     }
22640   }
22641   @<Copy the information from objects |cp|, |pp|, and |dp| into the rest
22642     of the list@>;
22643 };
22644
22645 @ @<Complain about improper type@>=
22646 { exp_err("Improper type");
22647 @.Improper type@>
22648 help2("Next time say `withpen <known pen expression>';")
22649   ("I'll ignore the bad `with' clause and look for another.");
22650 if ( t==with_pre_script )
22651   mp->help_line[1]="Next time say `withprescript <known string expression>';";
22652 else if ( t==with_post_script )
22653   mp->help_line[1]="Next time say `withpostscript <known string expression>';";
22654 else if ( t==mp_picture_type )
22655   mp->help_line[1]="Next time say `dashed <known picture expression>';";
22656 else if ( t==mp_uninitialized_model )
22657   mp->help_line[1]="Next time say `withcolor <known color expression>';";
22658 else if ( t==mp_rgb_model )
22659   mp->help_line[1]="Next time say `withrgbcolor <known color expression>';";
22660 else if ( t==mp_cmyk_model )
22661   mp->help_line[1]="Next time say `withcmykcolor <known cmykcolor expression>';";
22662 else if ( t==mp_grey_model )
22663   mp->help_line[1]="Next time say `withgreyscale <known numeric expression>';";;
22664 mp_put_get_flush_error(mp, 0);
22665 }
22666
22667 @ Forcing the color to be between |0| and |unity| here guarantees that no
22668 picture will ever contain a color outside the legal range for \ps\ graphics.
22669
22670 @<Transfer a color from the current expression to object~|cp|@>=
22671 { if ( mp->cur_type==mp_color_type )
22672    @<Transfer a rgbcolor from the current expression to object~|cp|@>
22673 else if ( mp->cur_type==mp_cmykcolor_type )
22674    @<Transfer a cmykcolor from the current expression to object~|cp|@>
22675 else if ( mp->cur_type==mp_known )
22676    @<Transfer a greyscale from the current expression to object~|cp|@>
22677 else if ( mp->cur_exp==false_code )
22678    @<Transfer a noncolor from the current expression to object~|cp|@>;
22679 }
22680
22681 @ @<Transfer a rgbcolor from the current expression to object~|cp|@>=
22682 { q=value(mp->cur_exp);
22683 cyan_val(cp)=0;
22684 magenta_val(cp)=0;
22685 yellow_val(cp)=0;
22686 black_val(cp)=0;
22687 red_val(cp)=value(red_part_loc(q));
22688 green_val(cp)=value(green_part_loc(q));
22689 blue_val(cp)=value(blue_part_loc(q));
22690 color_model(cp)=mp_rgb_model;
22691 if ( red_val(cp)<0 ) red_val(cp)=0;
22692 if ( green_val(cp)<0 ) green_val(cp)=0;
22693 if ( blue_val(cp)<0 ) blue_val(cp)=0;
22694 if ( red_val(cp)>unity ) red_val(cp)=unity;
22695 if ( green_val(cp)>unity ) green_val(cp)=unity;
22696 if ( blue_val(cp)>unity ) blue_val(cp)=unity;
22697 }
22698
22699 @ @<Transfer a cmykcolor from the current expression to object~|cp|@>=
22700 { q=value(mp->cur_exp);
22701 cyan_val(cp)=value(cyan_part_loc(q));
22702 magenta_val(cp)=value(magenta_part_loc(q));
22703 yellow_val(cp)=value(yellow_part_loc(q));
22704 black_val(cp)=value(black_part_loc(q));
22705 color_model(cp)=mp_cmyk_model;
22706 if ( cyan_val(cp)<0 ) cyan_val(cp)=0;
22707 if ( magenta_val(cp)<0 ) magenta_val(cp)=0;
22708 if ( yellow_val(cp)<0 ) yellow_val(cp)=0;
22709 if ( black_val(cp)<0 ) black_val(cp)=0;
22710 if ( cyan_val(cp)>unity ) cyan_val(cp)=unity;
22711 if ( magenta_val(cp)>unity ) magenta_val(cp)=unity;
22712 if ( yellow_val(cp)>unity ) yellow_val(cp)=unity;
22713 if ( black_val(cp)>unity ) black_val(cp)=unity;
22714 }
22715
22716 @ @<Transfer a greyscale from the current expression to object~|cp|@>=
22717 { q=mp->cur_exp;
22718 cyan_val(cp)=0;
22719 magenta_val(cp)=0;
22720 yellow_val(cp)=0;
22721 black_val(cp)=0;
22722 grey_val(cp)=q;
22723 color_model(cp)=mp_grey_model;
22724 if ( grey_val(cp)<0 ) grey_val(cp)=0;
22725 if ( grey_val(cp)>unity ) grey_val(cp)=unity;
22726 }
22727
22728 @ @<Transfer a noncolor from the current expression to object~|cp|@>=
22729 {
22730 cyan_val(cp)=0;
22731 magenta_val(cp)=0;
22732 yellow_val(cp)=0;
22733 black_val(cp)=0;
22734 grey_val(cp)=0;
22735 color_model(cp)=mp_no_model;
22736 }
22737
22738 @ @<Make |cp| a colored object in object list~|p|@>=
22739 { cp=p;
22740   while ( cp!=null ){ 
22741     if ( has_color(cp) ) break;
22742     cp=link(cp);
22743   }
22744 }
22745
22746 @ @<Make |pp| an object in list~|p| that needs a pen@>=
22747 { pp=p;
22748   while ( pp!=null ) {
22749     if ( has_pen(pp) ) break;
22750     pp=link(pp);
22751   }
22752 }
22753
22754 @ @<Make |dp| a stroked node in list~|p|@>=
22755 { dp=p;
22756   while ( dp!=null ) {
22757     if ( type(dp)==mp_stroked_code ) break;
22758     dp=link(dp);
22759   }
22760 }
22761
22762 @ @<Copy the information from objects |cp|, |pp|, and |dp| into...@>=
22763 @<Copy |cp|'s color into the colored objects linked to~|cp|@>;
22764 if ( pp>mp_void ) {
22765   @<Copy |pen_p(pp)| into stroked and filled nodes linked to |pp|@>;
22766 }
22767 if ( dp>mp_void ) {
22768   @<Make stroked nodes linked to |dp| refer to |dash_p(dp)|@>;
22769 }
22770
22771
22772 @ @<Copy |cp|'s color into the colored objects linked to~|cp|@>=
22773 { q=link(cp);
22774   while ( q!=null ) { 
22775     if ( has_color(q) ) {
22776       red_val(q)=red_val(cp);
22777       green_val(q)=green_val(cp);
22778       blue_val(q)=blue_val(cp);
22779       black_val(q)=black_val(cp);
22780       color_model(q)=color_model(cp);
22781     }
22782     q=link(q);
22783   }
22784 }
22785
22786 @ @<Copy |pen_p(pp)| into stroked and filled nodes linked to |pp|@>=
22787 { q=link(pp);
22788   while ( q!=null ) {
22789     if ( has_pen(q) ) {
22790       if ( pen_p(q)!=null ) mp_toss_knot_list(mp, pen_p(q));
22791       pen_p(q)=copy_pen(pen_p(pp));
22792     }
22793     q=link(q);
22794   }
22795 }
22796
22797 @ @<Make stroked nodes linked to |dp| refer to |dash_p(dp)|@>=
22798 { q=link(dp);
22799   while ( q!=null ) {
22800     if ( type(q)==mp_stroked_code ) {
22801       if ( dash_p(q)!=null ) delete_edge_ref(dash_p(q));
22802       dash_p(q)=dash_p(dp);
22803       dash_scale(q)=unity;
22804       if ( dash_p(q)!=null ) add_edge_ref(dash_p(q));
22805     }
22806     q=link(q);
22807   }
22808 }
22809
22810 @ One of the things we need to do when we've parsed an \&{addto} or
22811 similar command is find the header of a supposed \&{picture} variable, given
22812 a token list for that variable.  Since the edge structure is about to be
22813 updated, we use |private_edges| to make sure that this is possible.
22814
22815 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22816 pointer mp_find_edges_var (MP mp, pointer t) ;
22817
22818 @ @c pointer mp_find_edges_var (MP mp, pointer t) {
22819   pointer p;
22820   pointer cur_edges; /* the return value */
22821   p=mp_find_variable(mp, t); cur_edges=null;
22822   if ( p==null ) { 
22823     mp_obliterated(mp, t); mp_put_get_error(mp);
22824   } else if ( type(p)!=mp_picture_type )  { 
22825     print_err("Variable "); mp_show_token_list(mp, t,null,1000,0);
22826 @.Variable x is the wrong type@>
22827     mp_print(mp, " is the wrong type ("); 
22828     mp_print_type(mp, type(p)); mp_print_char(mp, ')');
22829     help2("I was looking for a \"known\" picture variable.")
22830          ("So I'll not change anything just now."); 
22831     mp_put_get_error(mp);
22832   } else { 
22833     value(p)=mp_private_edges(mp, value(p));
22834     cur_edges=value(p);
22835   }
22836   mp_flush_node_list(mp, t);
22837   return cur_edges;
22838 };
22839
22840 @ @<Cases of |do_statement|...@>=
22841 case add_to_command: mp_do_add_to(mp); break;
22842 case bounds_command:mp_do_bounds(mp); break;
22843
22844 @ @<Put each...@>=
22845 mp_primitive(mp, "clip",bounds_command,mp_start_clip_code);
22846 @:clip_}{\&{clip} primitive@>
22847 mp_primitive(mp, "setbounds",bounds_command,mp_start_bounds_code);
22848 @:set_bounds_}{\&{setbounds} primitive@>
22849
22850 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
22851 case bounds_command: 
22852   if ( m==mp_start_clip_code ) mp_print(mp, "clip");
22853   else mp_print(mp, "setbounds");
22854   break;
22855
22856 @ The following function parses the beginning of an \&{addto} or \&{clip}
22857 command: it expects a variable name followed by a token with |cur_cmd=sep|
22858 and then an expression.  The function returns the token list for the variable
22859 and stores the command modifier for the separator token in the global variable
22860 |last_add_type|.  We must be careful because this variable might get overwritten
22861 any time we call |get_x_next|.
22862
22863 @<Glob...@>=
22864 quarterword last_add_type;
22865   /* command modifier that identifies the last \&{addto} command */
22866
22867 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22868 pointer mp_start_draw_cmd (MP mp,quarterword sep) ;
22869
22870 @ @c pointer mp_start_draw_cmd (MP mp,quarterword sep) {
22871   pointer lhv; /* variable to add to left */
22872   quarterword add_type=0; /* value to be returned in |last_add_type| */
22873   lhv=null;
22874   mp_get_x_next(mp); mp->var_flag=sep; mp_scan_primary(mp);
22875   if ( mp->cur_type!=mp_token_list ) {
22876     @<Abandon edges command because there's no variable@>;
22877   } else  { 
22878     lhv=mp->cur_exp; add_type=mp->cur_mod;
22879     mp->cur_type=mp_vacuous; mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
22880   }
22881   mp->last_add_type=add_type;
22882   return lhv;
22883 }
22884
22885 @ @<Abandon edges command because there's no variable@>=
22886 { exp_err("Not a suitable variable");
22887 @.Not a suitable variable@>
22888   help4("At this point I needed to see the name of a picture variable.")
22889     ("(Or perhaps you have indeed presented me with one; I might")
22890     ("have missed it, if it wasn't followed by the proper token.)")
22891     ("So I'll not change anything just now.");
22892   mp_put_get_flush_error(mp, 0);
22893 }
22894
22895 @ Here is an example of how to use |start_draw_cmd|.
22896
22897 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22898 void mp_do_bounds (MP mp) ;
22899
22900 @ @c void mp_do_bounds (MP mp) {
22901   pointer lhv,lhe; /* variable on left, the corresponding edge structure */
22902   pointer p; /* for list manipulation */
22903   integer m; /* initial value of |cur_mod| */
22904   m=mp->cur_mod;
22905   lhv=mp_start_draw_cmd(mp, to_token);
22906   if ( lhv!=null ) {
22907     lhe=mp_find_edges_var(mp, lhv);
22908     if ( lhe==null ) {
22909       mp_flush_cur_exp(mp, 0);
22910     } else if ( mp->cur_type!=mp_path_type ) {
22911       exp_err("Improper `clip'");
22912 @.Improper `addto'@>
22913       help2("This expression should have specified a known path.")
22914         ("So I'll not change anything just now."); 
22915       mp_put_get_flush_error(mp, 0);
22916     } else if ( left_type(mp->cur_exp)==mp_endpoint ) {
22917       @<Complain about a non-cycle@>;
22918     } else {
22919       @<Make |cur_exp| into a \&{setbounds} or clipping path and add it to |lhe|@>;
22920     }
22921   }
22922 }
22923
22924 @ @<Complain about a non-cycle@>=
22925 { print_err("Not a cycle");
22926 @.Not a cycle@>
22927   help2("That contour should have ended with `..cycle' or `&cycle'.")
22928     ("So I'll not change anything just now."); mp_put_get_error(mp);
22929 }
22930
22931 @ @<Make |cur_exp| into a \&{setbounds} or clipping path and add...@>=
22932 { p=mp_new_bounds_node(mp, mp->cur_exp,m);
22933   link(p)=link(dummy_loc(lhe));
22934   link(dummy_loc(lhe))=p;
22935   if ( obj_tail(lhe)==dummy_loc(lhe) ) obj_tail(lhe)=p;
22936   p=mp_get_node(mp, mp->gr_object_size[stop_type(m)]);
22937   type(p)=stop_type(m);
22938   link(obj_tail(lhe))=p;
22939   obj_tail(lhe)=p;
22940   mp_init_bbox(mp, lhe);
22941 }
22942
22943 @ The |do_add_to| procedure is a little like |do_clip| but there are a lot more
22944 cases to deal with.
22945
22946 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22947 void mp_do_add_to (MP mp) ;
22948
22949 @ @c void mp_do_add_to (MP mp) {
22950   pointer lhv,lhe; /* variable on left, the corresponding edge structure */
22951   pointer p; /* the graphical object or list for |scan_with_list| to update */
22952   pointer e; /* an edge structure to be merged */
22953   quarterword add_type; /* |also_code|, |contour_code|, or |double_path_code| */
22954   lhv=mp_start_draw_cmd(mp, thing_to_add); add_type=mp->last_add_type;
22955   if ( lhv!=null ) {
22956     if ( add_type==also_code ) {
22957       @<Make sure the current expression is a suitable picture and set |e| and |p|
22958        appropriately@>;
22959     } else {
22960       @<Create a graphical object |p| based on |add_type| and the current
22961         expression@>;
22962     }
22963     mp_scan_with_list(mp, p);
22964     @<Use |p|, |e|, and |add_type| to augment |lhv| as requested@>;
22965   }
22966 }
22967
22968 @ Setting |p:=null| causes the $\langle$with list$\rangle$ to be ignored;
22969 setting |e:=null| prevents anything from being added to |lhe|.
22970
22971 @ @<Make sure the current expression is a suitable picture and set |e|...@>=
22972
22973   p=null; e=null;
22974   if ( mp->cur_type!=mp_picture_type ) {
22975     exp_err("Improper `addto'");
22976 @.Improper `addto'@>
22977     help2("This expression should have specified a known picture.")
22978       ("So I'll not change anything just now."); mp_put_get_flush_error(mp, 0);
22979   } else { 
22980     e=mp_private_edges(mp, mp->cur_exp); mp->cur_type=mp_vacuous;
22981     p=link(dummy_loc(e));
22982   }
22983 }
22984
22985 @ In this case |add_type<>also_code| so setting |p:=null| suppresses future
22986 attempts to add to the edge structure.
22987
22988 @<Create a graphical object |p| based on |add_type| and the current...@>=
22989 { e=null; p=null;
22990   if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) mp_pair_to_path(mp);
22991   if ( mp->cur_type!=mp_path_type ) {
22992     exp_err("Improper `addto'");
22993 @.Improper `addto'@>
22994     help2("This expression should have specified a known path.")
22995       ("So I'll not change anything just now."); 
22996     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
22997   } else if ( add_type==contour_code ) {
22998     if ( left_type(mp->cur_exp)==mp_endpoint ) {
22999       @<Complain about a non-cycle@>;
23000     } else { 
23001       p=mp_new_fill_node(mp, mp->cur_exp);
23002       mp->cur_type=mp_vacuous;
23003     }
23004   } else { 
23005     p=mp_new_stroked_node(mp, mp->cur_exp);
23006     mp->cur_type=mp_vacuous;
23007   }
23008 }
23009
23010 @ @<Use |p|, |e|, and |add_type| to augment |lhv| as requested@>=
23011 lhe=mp_find_edges_var(mp, lhv);
23012 if ( lhe==null ) {
23013   if ( (e==null)&&(p!=null) ) e=mp_toss_gr_object(mp, p);
23014   if ( e!=null ) delete_edge_ref(e);
23015 } else if ( add_type==also_code ) {
23016   if ( e!=null ) {
23017     @<Merge |e| into |lhe| and delete |e|@>;
23018   } else { 
23019     do_nothing;
23020   }
23021 } else if ( p!=null ) {
23022   link(obj_tail(lhe))=p;
23023   obj_tail(lhe)=p;
23024   if ( add_type==double_path_code )
23025     if ( pen_p(p)==null ) 
23026       pen_p(p)=mp_get_pen_circle(mp, 0);
23027 }
23028
23029 @ @<Merge |e| into |lhe| and delete |e|@>=
23030 { if ( link(dummy_loc(e))!=null ) {
23031     link(obj_tail(lhe))=link(dummy_loc(e));
23032     obj_tail(lhe)=obj_tail(e);
23033     obj_tail(e)=dummy_loc(e);
23034     link(dummy_loc(e))=null;
23035     mp_flush_dash_list(mp, lhe);
23036   }
23037   mp_toss_edges(mp, e);
23038 }
23039
23040 @ @<Cases of |do_statement|...@>=
23041 case ship_out_command: mp_do_ship_out(mp); break;
23042
23043 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
23044 @<Declare the function called |tfm_check|@>;
23045 @<Declare the \ps\ output procedures@>;
23046 void mp_do_ship_out (MP mp) ;
23047
23048 @ @c void mp_do_ship_out (MP mp) {
23049   integer c; /* the character code */
23050   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
23051   if ( mp->cur_type!=mp_picture_type ) {
23052     @<Complain that it's not a known picture@>;
23053   } else { 
23054     c=mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_char_code]) % 256;
23055     if ( c<0 ) c=c+256;
23056     @<Store the width information for character code~|c|@>;
23057     mp_ship_out(mp, mp->cur_exp);
23058     mp_flush_cur_exp(mp, 0);
23059   }
23060 }
23061
23062 @ @<Complain that it's not a known picture@>=
23063
23064   exp_err("Not a known picture");
23065   help1("I can only output known pictures.");
23066   mp_put_get_flush_error(mp, 0);
23067 }
23068
23069 @ The \&{everyjob} command simply assigns a nonzero value to the global variable
23070 |start_sym|.
23071
23072 @<Cases of |do_statement|...@>=
23073 case every_job_command: 
23074   mp_get_symbol(mp); mp->start_sym=mp->cur_sym; mp_get_x_next(mp);
23075   break;
23076
23077 @ @<Glob...@>=
23078 halfword start_sym; /* a symbolic token to insert at beginning of job */
23079
23080 @ @<Set init...@>=
23081 mp->start_sym=0;
23082
23083 @ Finally, we have only the ``message'' commands remaining.
23084
23085 @d message_code 0
23086 @d err_message_code 1
23087 @d err_help_code 2
23088 @d filename_template_code 3
23089 @d print_with_leading_zeroes(A)  g = mp->pool_ptr;
23090               mp_print_int(mp, (A)); g = mp->pool_ptr-g;
23091               if ( f>g ) {
23092                 mp->pool_ptr = mp->pool_ptr - g;
23093                 while ( f>g ) {
23094                   mp_print_char(mp, '0');
23095                   decr(f);
23096                   };
23097                 mp_print_int(mp, (A));
23098               };
23099               f = 0
23100
23101 @<Put each...@>=
23102 mp_primitive(mp, "message",message_command,message_code);
23103 @:message_}{\&{message} primitive@>
23104 mp_primitive(mp, "errmessage",message_command,err_message_code);
23105 @:err_message_}{\&{errmessage} primitive@>
23106 mp_primitive(mp, "errhelp",message_command,err_help_code);
23107 @:err_help_}{\&{errhelp} primitive@>
23108 mp_primitive(mp, "filenametemplate",message_command,filename_template_code);
23109 @:filename_template_}{\&{filenametemplate} primitive@>
23110
23111 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
23112 case message_command: 
23113   if ( m<err_message_code ) mp_print(mp, "message");
23114   else if ( m==err_message_code ) mp_print(mp, "errmessage");
23115   else if ( m==filename_template_code ) mp_print(mp, "filenametemplate");
23116   else mp_print(mp, "errhelp");
23117   break;
23118
23119 @ @<Cases of |do_statement|...@>=
23120 case message_command: mp_do_message(mp); break;
23121
23122 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
23123 @<Declare a procedure called |no_string_err|@>;
23124 void mp_do_message (MP mp) ;
23125
23126
23127 @c void mp_do_message (MP mp) {
23128   int m; /* the type of message */
23129   m=mp->cur_mod; mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
23130   if ( mp->cur_type!=mp_string_type )
23131     mp_no_string_err(mp, "A message should be a known string expression.");
23132   else {
23133     switch (m) {
23134     case message_code: 
23135       mp_print_nl(mp, ""); mp_print_str(mp, mp->cur_exp);
23136       break;
23137     case err_message_code:
23138       @<Print string |cur_exp| as an error message@>;
23139       break;
23140     case err_help_code:
23141       @<Save string |cur_exp| as the |err_help|@>;
23142       break;
23143     case filename_template_code:
23144       @<Save the filename template@>;
23145       break;
23146     } /* there are no other cases */
23147   }
23148   mp_flush_cur_exp(mp, 0);
23149 }
23150
23151 @ @<Declare a procedure called |no_string_err|@>=
23152 void mp_no_string_err (MP mp,char *s) { 
23153    exp_err("Not a string");
23154 @.Not a string@>
23155   help1(s);
23156   mp_put_get_error(mp);
23157 }
23158
23159 @ The global variable |err_help| is zero when the user has most recently
23160 given an empty help string, or if none has ever been given.
23161
23162 @<Save string |cur_exp| as the |err_help|@>=
23163
23164   if ( mp->err_help!=0 ) delete_str_ref(mp->err_help);
23165   if ( length(mp->cur_exp)==0 ) mp->err_help=0;
23166   else  { mp->err_help=mp->cur_exp; add_str_ref(mp->err_help); }
23167 }
23168
23169 @ If \&{errmessage} occurs often in |mp_scroll_mode|, without user-defined
23170 \&{errhelp}, we don't want to give a long help message each time. So we
23171 give a verbose explanation only once.
23172
23173 @<Glob...@>=
23174 boolean long_help_seen; /* has the long \.{\\errmessage} help been used? */
23175
23176 @ @<Set init...@>=mp->long_help_seen=false;
23177
23178 @ @<Print string |cur_exp| as an error message@>=
23179
23180   print_err(""); mp_print_str(mp, mp->cur_exp);
23181   if ( mp->err_help!=0 ) {
23182     mp->use_err_help=true;
23183   } else if ( mp->long_help_seen ) { 
23184     help1("(That was another `errmessage'.)") ; 
23185   } else  { 
23186    if ( mp->interaction<mp_error_stop_mode ) mp->long_help_seen=true;
23187     help4("This error message was generated by an `errmessage'")
23188      ("command, so I can\'t give any explicit help.")
23189      ("Pretend that you're Miss Marple: Examine all clues,")
23190 @^Marple, Jane@>
23191      ("and deduce the truth by inspired guesses.");
23192   }
23193   mp_put_get_error(mp); mp->use_err_help=false;
23194 }
23195
23196 @ @<Cases of |do_statement|...@>=
23197 case write_command: mp_do_write(mp); break;
23198
23199 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
23200 void mp_do_write (MP mp) ;
23201
23202 @ @c void mp_do_write (MP mp) {
23203   str_number t; /* the line of text to be written */
23204   write_index n,n0; /* for searching |wr_fname| and |wr_file| arrays */
23205   int old_setting; /* for saving |selector| during output */
23206   mp_get_x_next(mp);
23207   mp_scan_expression(mp);
23208   if ( mp->cur_type!=mp_string_type ) {
23209     mp_no_string_err(mp, "The text to be written should be a known string expression");
23210   } else if ( mp->cur_cmd!=to_token ) { 
23211     print_err("Missing `to' clause");
23212     help1("A write command should end with `to <filename>'");
23213     mp_put_get_error(mp);
23214   } else { 
23215     t=mp->cur_exp; mp->cur_type=mp_vacuous;
23216     mp_get_x_next(mp);
23217     mp_scan_expression(mp);
23218     if ( mp->cur_type!=mp_string_type )
23219       mp_no_string_err(mp, "I can\'t write to that file name.  It isn't a known string");
23220     else {
23221       @<Write |t| to the file named by |cur_exp|@>;
23222     }
23223     delete_str_ref(t);
23224   }
23225   mp_flush_cur_exp(mp, 0);
23226 }
23227
23228 @ @<Write |t| to the file named by |cur_exp|@>=
23229
23230   @<Find |n| where |wr_fname[n]=cur_exp| and call |open_write_file| if
23231     |cur_exp| must be inserted@>;
23232   if ( mp_str_vs_str(mp, t,mp->eof_line)==0 ) {
23233     @<Record the end of file on |wr_file[n]|@>;
23234   } else { 
23235     old_setting=mp->selector;
23236     mp->selector=n+write_file;
23237     mp_print_str(mp, t); mp_print_ln(mp);
23238     mp->selector = old_setting;
23239   }
23240 }
23241
23242 @ @<Find |n| where |wr_fname[n]=cur_exp| and call |open_write_file| if...@>=
23243 {
23244   char *fn = str(mp->cur_exp);
23245   n=mp->write_files;
23246   n0=mp->write_files;
23247   while (mp_xstrcmp(fn,mp->wr_fname[n])!=0) { 
23248     if ( n==0 ) { /* bottom reached */
23249           if ( n0==mp->write_files ) {
23250         if ( mp->write_files<mp->max_write_files ) {
23251           incr(mp->write_files);
23252         } else {
23253           void **wr_file;
23254           char **wr_fname;
23255               write_index l,k;
23256           l = mp->max_write_files + (mp->max_write_files>>2);
23257           wr_file = xmalloc((l+1),sizeof(void *));
23258           wr_fname = xmalloc((l+1),sizeof(char *));
23259               for (k=0;k<=l;k++) {
23260             if (k<=mp->max_write_files) {
23261                   wr_file[k]=mp->wr_file[k]; 
23262               wr_fname[k]=mp->wr_fname[k];
23263             } else {
23264                   wr_file[k]=0; 
23265               wr_fname[k]=NULL;
23266             }
23267           }
23268               xfree(mp->wr_file); xfree(mp->wr_fname);
23269           mp->max_write_files = l;
23270           mp->wr_file = wr_file;
23271           mp->wr_fname = wr_fname;
23272         }
23273       }
23274       n=n0;
23275       mp_open_write_file(mp, fn ,n);
23276     } else { 
23277       decr(n);
23278           if ( mp->wr_fname[n]==NULL )  n0=n; 
23279     }
23280   }
23281 }
23282
23283 @ @<Record the end of file on |wr_file[n]|@>=
23284 { (mp->close_file)(mp->wr_file[n]);
23285   xfree(mp->wr_fname[n]);
23286   mp->wr_fname[n]=NULL;
23287   if ( n==mp->write_files-1 ) mp->write_files=n;
23288 }
23289
23290
23291 @* \[42] Writing font metric data.
23292 \TeX\ gets its knowledge about fonts from font metric files, also called
23293 \.{TFM} files; the `\.T' in `\.{TFM}' stands for \TeX,
23294 but other programs know about them too. One of \MP's duties is to
23295 write \.{TFM} files so that the user's fonts can readily be
23296 applied to typesetting.
23297 @:TFM files}{\.{TFM} files@>
23298 @^font metric files@>
23299
23300 The information in a \.{TFM} file appears in a sequence of 8-bit bytes.
23301 Since the number of bytes is always a multiple of~4, we could
23302 also regard the file as a sequence of 32-bit words, but \MP\ uses the
23303 byte interpretation. The format of \.{TFM} files was designed by
23304 Lyle Ramshaw in 1980. The intent is to convey a lot of different kinds
23305 @^Ramshaw, Lyle Harold@>
23306 of information in a compact but useful form.
23307
23308 @<Glob...@>=
23309 void * tfm_file; /* the font metric output goes here */
23310 char * metric_file_name; /* full name of the font metric file */
23311
23312 @ The first 24 bytes (6 words) of a \.{TFM} file contain twelve 16-bit
23313 integers that give the lengths of the various subsequent portions
23314 of the file. These twelve integers are, in order:
23315 $$\vbox{\halign{\hfil#&$\null=\null$#\hfil\cr
23316 |lf|&length of the entire file, in words;\cr
23317 |lh|&length of the header data, in words;\cr
23318 |bc|&smallest character code in the font;\cr
23319 |ec|&largest character code in the font;\cr
23320 |nw|&number of words in the width table;\cr
23321 |nh|&number of words in the height table;\cr
23322 |nd|&number of words in the depth table;\cr
23323 |ni|&number of words in the italic correction table;\cr
23324 |nl|&number of words in the lig/kern table;\cr
23325 |nk|&number of words in the kern table;\cr
23326 |ne|&number of words in the extensible character table;\cr
23327 |np|&number of font parameter words.\cr}}$$
23328 They are all nonnegative and less than $2^{15}$. We must have |bc-1<=ec<=255|,
23329 |ne<=256|, and
23330 $$\hbox{|lf=6+lh+(ec-bc+1)+nw+nh+nd+ni+nl+nk+ne+np|.}$$
23331 Note that a font may contain as many as 256 characters (if |bc=0| and |ec=255|),
23332 and as few as 0 characters (if |bc=ec+1|).
23333
23334 Incidentally, when two or more 8-bit bytes are combined to form an integer of
23335 16 or more bits, the most significant bytes appear first in the file.
23336 This is called BigEndian order.
23337 @^BigEndian order@>
23338
23339 @ The rest of the \.{TFM} file may be regarded as a sequence of ten data
23340 arrays.
23341
23342 The most important data type used here is a |fix_word|, which is
23343 a 32-bit representation of a binary fraction. A |fix_word| is a signed
23344 quantity, with the two's complement of the entire word used to represent
23345 negation. Of the 32 bits in a |fix_word|, exactly 12 are to the left of the
23346 binary point; thus, the largest |fix_word| value is $2048-2^{-20}$, and
23347 the smallest is $-2048$. We will see below, however, that all but two of
23348 the |fix_word| values must lie between $-16$ and $+16$.
23349
23350 @ The first data array is a block of header information, which contains
23351 general facts about the font. The header must contain at least two words,
23352 |header[0]| and |header[1]|, whose meaning is explained below.  Additional
23353 header information of use to other software routines might also be
23354 included, and \MP\ will generate it if the \.{headerbyte} command occurs.
23355 For example, 16 more words of header information are in use at the Xerox
23356 Palo Alto Research Center; the first ten specify the character coding
23357 scheme used (e.g., `\.{XEROX TEXT}' or `\.{TEX MATHSY}'), the next five
23358 give the font family name (e.g., `\.{HELVETICA}' or `\.{CMSY}'), and the
23359 last gives the ``face byte.''
23360
23361 \yskip\hang|header[0]| is a 32-bit check sum that \MP\ will copy into
23362 the \.{GF} output file. This helps ensure consistency between files,
23363 since \TeX\ records the check sums from the \.{TFM}'s it reads, and these
23364 should match the check sums on actual fonts that are used.  The actual
23365 relation between this check sum and the rest of the \.{TFM} file is not
23366 important; the check sum is simply an identification number with the
23367 property that incompatible fonts almost always have distinct check sums.
23368 @^check sum@>
23369
23370 \yskip\hang|header[1]| is a |fix_word| containing the design size of the
23371 font, in units of \TeX\ points. This number must be at least 1.0; it is
23372 fairly arbitrary, but usually the design size is 10.0 for a ``10 point''
23373 font, i.e., a font that was designed to look best at a 10-point size,
23374 whatever that really means. When a \TeX\ user asks for a font `\.{at}
23375 $\delta$ \.{pt}', the effect is to override the design size and replace it
23376 by $\delta$, and to multiply the $x$ and~$y$ coordinates of the points in
23377 the font image by a factor of $\delta$ divided by the design size.  {\sl
23378 All other dimensions in the\/ \.{TFM} file are |fix_word|\kern-1pt\
23379 numbers in design-size units.} Thus, for example, the value of |param[6]|,
23380 which defines the \.{em} unit, is often the |fix_word| value $2^{20}=1.0$,
23381 since many fonts have a design size equal to one em.  The other dimensions
23382 must be less than 16 design-size units in absolute value; thus,
23383 |header[1]| and |param[1]| are the only |fix_word| entries in the whole
23384 \.{TFM} file whose first byte might be something besides 0 or 255.
23385
23386 @ Next comes the |char_info| array, which contains one |char_info_word|
23387 per character. Each word in this part of the file contains six fields
23388 packed into four bytes as follows.
23389
23390 \yskip\hang first byte: |width_index| (8 bits)\par
23391 \hang second byte: |height_index| (4 bits) times 16, plus |depth_index|
23392   (4~bits)\par
23393 \hang third byte: |italic_index| (6 bits) times 4, plus |tag|
23394   (2~bits)\par
23395 \hang fourth byte: |remainder| (8 bits)\par
23396 \yskip\noindent
23397 The actual width of a character is \\{width}|[width_index]|, in design-size
23398 units; this is a device for compressing information, since many characters
23399 have the same width. Since it is quite common for many characters
23400 to have the same height, depth, or italic correction, the \.{TFM} format
23401 imposes a limit of 16 different heights, 16 different depths, and
23402 64 different italic corrections.
23403
23404 Incidentally, the relation $\\{width}[0]=\\{height}[0]=\\{depth}[0]=
23405 \\{italic}[0]=0$ should always hold, so that an index of zero implies a
23406 value of zero.  The |width_index| should never be zero unless the
23407 character does not exist in the font, since a character is valid if and
23408 only if it lies between |bc| and |ec| and has a nonzero |width_index|.
23409
23410 @ The |tag| field in a |char_info_word| has four values that explain how to
23411 interpret the |remainder| field.
23412
23413 \yskip\hang|tag=0| (|no_tag|) means that |remainder| is unused.\par
23414 \hang|tag=1| (|lig_tag|) means that this character has a ligature/kerning
23415 program starting at location |remainder| in the |lig_kern| array.\par
23416 \hang|tag=2| (|list_tag|) means that this character is part of a chain of
23417 characters of ascending sizes, and not the largest in the chain.  The
23418 |remainder| field gives the character code of the next larger character.\par
23419 \hang|tag=3| (|ext_tag|) means that this character code represents an
23420 extensible character, i.e., a character that is built up of smaller pieces
23421 so that it can be made arbitrarily large. The pieces are specified in
23422 |exten[remainder]|.\par
23423 \yskip\noindent
23424 Characters with |tag=2| and |tag=3| are treated as characters with |tag=0|
23425 unless they are used in special circumstances in math formulas. For example,
23426 \TeX's \.{\\sum} operation looks for a |list_tag|, and the \.{\\left}
23427 operation looks for both |list_tag| and |ext_tag|.
23428
23429 @d no_tag 0 /* vanilla character */
23430 @d lig_tag 1 /* character has a ligature/kerning program */
23431 @d list_tag 2 /* character has a successor in a charlist */
23432 @d ext_tag 3 /* character is extensible */
23433
23434 @ The |lig_kern| array contains instructions in a simple programming language
23435 that explains what to do for special letter pairs. Each word in this array is a
23436 |lig_kern_command| of four bytes.
23437
23438 \yskip\hang first byte: |skip_byte|, indicates that this is the final program
23439   step if the byte is 128 or more, otherwise the next step is obtained by
23440   skipping this number of intervening steps.\par
23441 \hang second byte: |next_char|, ``if |next_char| follows the current character,
23442   then perform the operation and stop, otherwise continue.''\par
23443 \hang third byte: |op_byte|, indicates a ligature step if less than~128,
23444   a kern step otherwise.\par
23445 \hang fourth byte: |remainder|.\par
23446 \yskip\noindent
23447 In a kern step, an
23448 additional space equal to |kern[256*(op_byte-128)+remainder]| is inserted
23449 between the current character and |next_char|. This amount is
23450 often negative, so that the characters are brought closer together
23451 by kerning; but it might be positive.
23452
23453 There are eight kinds of ligature steps, having |op_byte| codes $4a+2b+c$ where
23454 $0\le a\le b+c$ and $0\le b,c\le1$. The character whose code is
23455 |remainder| is inserted between the current character and |next_char|;
23456 then the current character is deleted if $b=0$, and |next_char| is
23457 deleted if $c=0$; then we pass over $a$~characters to reach the next
23458 current character (which may have a ligature/kerning program of its own).
23459
23460 If the very first instruction of the |lig_kern| array has |skip_byte=255|,
23461 the |next_char| byte is the so-called right boundary character of this font;
23462 the value of |next_char| need not lie between |bc| and~|ec|.
23463 If the very last instruction of the |lig_kern| array has |skip_byte=255|,
23464 there is a special ligature/kerning program for a left boundary character,
23465 beginning at location |256*op_byte+remainder|.
23466 The interpretation is that \TeX\ puts implicit boundary characters
23467 before and after each consecutive string of characters from the same font.
23468 These implicit characters do not appear in the output, but they can affect
23469 ligatures and kerning.
23470
23471 If the very first instruction of a character's |lig_kern| program has
23472 |skip_byte>128|, the program actually begins in location
23473 |256*op_byte+remainder|. This feature allows access to large |lig_kern|
23474 arrays, because the first instruction must otherwise
23475 appear in a location |<=255|.
23476
23477 Any instruction with |skip_byte>128| in the |lig_kern| array must satisfy
23478 the condition
23479 $$\hbox{|256*op_byte+remainder<nl|.}$$
23480 If such an instruction is encountered during
23481 normal program execution, it denotes an unconditional halt; no ligature
23482 command is performed.
23483
23484 @d stop_flag (128)
23485   /* value indicating `\.{STOP}' in a lig/kern program */
23486 @d kern_flag (128) /* op code for a kern step */
23487 @d skip_byte(A) mp->lig_kern[(A)].b0
23488 @d next_char(A) mp->lig_kern[(A)].b1
23489 @d op_byte(A) mp->lig_kern[(A)].b2
23490 @d rem_byte(A) mp->lig_kern[(A)].b3
23491
23492 @ Extensible characters are specified by an |extensible_recipe|, which
23493 consists of four bytes called |top|, |mid|, |bot|, and |rep| (in this
23494 order). These bytes are the character codes of individual pieces used to
23495 build up a large symbol.  If |top|, |mid|, or |bot| are zero, they are not
23496 present in the built-up result. For example, an extensible vertical line is
23497 like an extensible bracket, except that the top and bottom pieces are missing.
23498
23499 Let $T$, $M$, $B$, and $R$ denote the respective pieces, or an empty box
23500 if the piece isn't present. Then the extensible characters have the form
23501 $TR^kMR^kB$ from top to bottom, for some |k>=0|, unless $M$ is absent;
23502 in the latter case we can have $TR^kB$ for both even and odd values of~|k|.
23503 The width of the extensible character is the width of $R$; and the
23504 height-plus-depth is the sum of the individual height-plus-depths of the
23505 components used, since the pieces are butted together in a vertical list.
23506
23507 @d ext_top(A) mp->exten[(A)].b0 /* |top| piece in a recipe */
23508 @d ext_mid(A) mp->exten[(A)].b1 /* |mid| piece in a recipe */
23509 @d ext_bot(A) mp->exten[(A)].b2 /* |bot| piece in a recipe */
23510 @d ext_rep(A) mp->exten[(A)].b3 /* |rep| piece in a recipe */
23511
23512 @ The final portion of a \.{TFM} file is the |param| array, which is another
23513 sequence of |fix_word| values.
23514
23515 \yskip\hang|param[1]=slant| is the amount of italic slant, which is used
23516 to help position accents. For example, |slant=.25| means that when you go
23517 up one unit, you also go .25 units to the right. The |slant| is a pure
23518 number; it is the only |fix_word| other than the design size itself that is
23519 not scaled by the design size.
23520
23521 \hang|param[2]=space| is the normal spacing between words in text.
23522 Note that character 040 in the font need not have anything to do with
23523 blank spaces.
23524
23525 \hang|param[3]=space_stretch| is the amount of glue stretching between words.
23526
23527 \hang|param[4]=space_shrink| is the amount of glue shrinking between words.
23528
23529 \hang|param[5]=x_height| is the size of one ex in the font; it is also
23530 the height of letters for which accents don't have to be raised or lowered.
23531
23532 \hang|param[6]=quad| is the size of one em in the font.
23533
23534 \hang|param[7]=extra_space| is the amount added to |param[2]| at the
23535 ends of sentences.
23536
23537 \yskip\noindent
23538 If fewer than seven parameters are present, \TeX\ sets the missing parameters
23539 to zero.
23540
23541 @d slant_code 1
23542 @d space_code 2
23543 @d space_stretch_code 3
23544 @d space_shrink_code 4
23545 @d x_height_code 5
23546 @d quad_code 6
23547 @d extra_space_code 7
23548
23549 @ So that is what \.{TFM} files hold. One of \MP's duties is to output such
23550 information, and it does this all at once at the end of a job.
23551 In order to prepare for such frenetic activity, it squirrels away the
23552 necessary facts in various arrays as information becomes available.
23553
23554 Character dimensions (\&{charwd}, \&{charht}, \&{chardp}, and \&{charic})
23555 are stored respectively in |tfm_width|, |tfm_height|, |tfm_depth|, and
23556 |tfm_ital_corr|. Other information about a character (e.g., about
23557 its ligatures or successors) is accessible via the |char_tag| and
23558 |char_remainder| arrays. Other information about the font as a whole
23559 is kept in additional arrays called |header_byte|, |lig_kern|,
23560 |kern|, |exten|, and |param|.
23561
23562 @d max_tfm_int 32510
23563 @d undefined_label max_tfm_int /* an undefined local label */
23564
23565 @<Glob...@>=
23566 #define TFM_ITEMS 257
23567 eight_bits bc;
23568 eight_bits ec; /* smallest and largest character codes shipped out */
23569 scaled tfm_width[TFM_ITEMS]; /* \&{charwd} values */
23570 scaled tfm_height[TFM_ITEMS]; /* \&{charht} values */
23571 scaled tfm_depth[TFM_ITEMS]; /* \&{chardp} values */
23572 scaled tfm_ital_corr[TFM_ITEMS]; /* \&{charic} values */
23573 boolean char_exists[TFM_ITEMS]; /* has this code been shipped out? */
23574 int char_tag[TFM_ITEMS]; /* |remainder| category */
23575 int char_remainder[TFM_ITEMS]; /* the |remainder| byte */
23576 char *header_byte; /* bytes of the \.{TFM} header */
23577 int header_last; /* last initialized \.{TFM} header byte */
23578 int header_size; /* size of the \.{TFM} header */
23579 four_quarters *lig_kern; /* the ligature/kern table */
23580 short nl; /* the number of ligature/kern steps so far */
23581 scaled *kern; /* distinct kerning amounts */
23582 short nk; /* the number of distinct kerns so far */
23583 four_quarters exten[TFM_ITEMS]; /* extensible character recipes */
23584 short ne; /* the number of extensible characters so far */
23585 scaled *param; /* \&{fontinfo} parameters */
23586 short np; /* the largest \&{fontinfo} parameter specified so far */
23587 short nw;short nh;short nd;short ni; /* sizes of \.{TFM} subtables */
23588 short skip_table[TFM_ITEMS]; /* local label status */
23589 boolean lk_started; /* has there been a lig/kern step in this command yet? */
23590 integer bchar; /* right boundary character */
23591 short bch_label; /* left boundary starting location */
23592 short ll;short lll; /* registers used for lig/kern processing */
23593 short label_loc[257]; /* lig/kern starting addresses */
23594 eight_bits label_char[257]; /* characters for |label_loc| */
23595 short label_ptr; /* highest position occupied in |label_loc| */
23596
23597 @ @<Allocate or initialize ...@>=
23598 mp->header_last = 0; mp->header_size = 128; /* just for init */
23599 mp->header_byte = xmalloc(mp->header_size, sizeof(char));
23600 mp->lig_kern = NULL; /* allocated when needed */
23601 mp->kern = NULL; /* allocated when needed */ 
23602 mp->param = NULL; /* allocated when needed */
23603
23604 @ @<Dealloc variables@>=
23605 xfree(mp->header_byte);
23606 xfree(mp->lig_kern);
23607 xfree(mp->kern);
23608 xfree(mp->param);
23609
23610 @ @<Set init...@>=
23611 for (k=0;k<= 255;k++ ) {
23612   mp->tfm_width[k]=0; mp->tfm_height[k]=0; mp->tfm_depth[k]=0; mp->tfm_ital_corr[k]=0;
23613   mp->char_exists[k]=false; mp->char_tag[k]=no_tag; mp->char_remainder[k]=0;
23614   mp->skip_table[k]=undefined_label;
23615 };
23616 memset(mp->header_byte,0,mp->header_size);
23617 mp->bc=255; mp->ec=0; mp->nl=0; mp->nk=0; mp->ne=0; mp->np=0;
23618 mp->internal[mp_boundary_char]=-unity;
23619 mp->bch_label=undefined_label;
23620 mp->label_loc[0]=-1; mp->label_ptr=0;
23621
23622 @ @<Declarations@>=
23623 scaled mp_tfm_check (MP mp,small_number m) ;
23624
23625 @ @<Declare the function called |tfm_check|@>=
23626 scaled mp_tfm_check (MP mp,small_number m) {
23627   if ( abs(mp->internal[m])>=fraction_half ) {
23628     print_err("Enormous "); mp_print(mp, mp->int_name[m]);
23629 @.Enormous charwd...@>
23630 @.Enormous chardp...@>
23631 @.Enormous charht...@>
23632 @.Enormous charic...@>
23633 @.Enormous designsize...@>
23634     mp_print(mp, " has been reduced");
23635     help1("Font metric dimensions must be less than 2048pt.");
23636     mp_put_get_error(mp);
23637     if ( mp->internal[m]>0 ) return (fraction_half-1);
23638     else return (1-fraction_half);
23639   } else {
23640     return mp->internal[m];
23641   }
23642 }
23643
23644 @ @<Store the width information for character code~|c|@>=
23645 if ( c<mp->bc ) mp->bc=c;
23646 if ( c>mp->ec ) mp->ec=c;
23647 mp->char_exists[c]=true;
23648 mp->tfm_width[c]=mp_tfm_check(mp, mp_char_wd);
23649 mp->tfm_height[c]=mp_tfm_check(mp, mp_char_ht);
23650 mp->tfm_depth[c]=mp_tfm_check(mp, mp_char_dp);
23651 mp->tfm_ital_corr[c]=mp_tfm_check(mp, mp_char_ic)
23652
23653 @ Now let's consider \MP's special \.{TFM}-oriented commands.
23654
23655 @<Cases of |do_statement|...@>=
23656 case tfm_command: mp_do_tfm_command(mp); break;
23657
23658 @ @d char_list_code 0
23659 @d lig_table_code 1
23660 @d extensible_code 2
23661 @d header_byte_code 3
23662 @d font_dimen_code 4
23663
23664 @<Put each...@>=
23665 mp_primitive(mp, "charlist",tfm_command,char_list_code);
23666 @:char_list_}{\&{charlist} primitive@>
23667 mp_primitive(mp, "ligtable",tfm_command,lig_table_code);
23668 @:lig_table_}{\&{ligtable} primitive@>
23669 mp_primitive(mp, "extensible",tfm_command,extensible_code);
23670 @:extensible_}{\&{extensible} primitive@>
23671 mp_primitive(mp, "headerbyte",tfm_command,header_byte_code);
23672 @:header_byte_}{\&{headerbyte} primitive@>
23673 mp_primitive(mp, "fontdimen",tfm_command,font_dimen_code);
23674 @:font_dimen_}{\&{fontdimen} primitive@>
23675
23676 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
23677 case tfm_command: 
23678   switch (m) {
23679   case char_list_code:mp_print(mp, "charlist"); break;
23680   case lig_table_code:mp_print(mp, "ligtable"); break;
23681   case extensible_code:mp_print(mp, "extensible"); break;
23682   case header_byte_code:mp_print(mp, "headerbyte"); break;
23683   default: mp_print(mp, "fontdimen"); break;
23684   }
23685   break;
23686
23687 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
23688 eight_bits mp_get_code (MP mp) ;
23689
23690 @ @c eight_bits mp_get_code (MP mp) { /* scans a character code value */
23691   integer c; /* the code value found */
23692   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
23693   if ( mp->cur_type==mp_known ) { 
23694     c=mp_round_unscaled(mp, mp->cur_exp);
23695     if ( c>=0 ) if ( c<256 ) return c;
23696   } else if ( mp->cur_type==mp_string_type ) {
23697     if ( length(mp->cur_exp)==1 )  { 
23698       c=mp->str_pool[mp->str_start[mp->cur_exp]];
23699       return c;
23700     }
23701   }
23702   exp_err("Invalid code has been replaced by 0");
23703 @.Invalid code...@>
23704   help2("I was looking for a number between 0 and 255, or for a")
23705        ("string of length 1. Didn't find it; will use 0 instead.");
23706   mp_put_get_flush_error(mp, 0); c=0;
23707   return c;
23708 };
23709
23710 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
23711 void mp_set_tag (MP mp,halfword c, small_number t, halfword r) ;
23712
23713 @ @c void mp_set_tag (MP mp,halfword c, small_number t, halfword r) { 
23714   if ( mp->char_tag[c]==no_tag ) {
23715     mp->char_tag[c]=t; mp->char_remainder[c]=r;
23716     if ( t==lig_tag ){ 
23717       incr(mp->label_ptr); mp->label_loc[mp->label_ptr]=r; 
23718       mp->label_char[mp->label_ptr]=c;
23719     }
23720   } else {
23721     @<Complain about a character tag conflict@>;
23722   }
23723 }
23724
23725 @ @<Complain about a character tag conflict@>=
23726
23727   print_err("Character ");
23728   if ( (c>' ')&&(c<127) ) mp_print_char(mp,c);
23729   else if ( c==256 ) mp_print(mp, "||");
23730   else  { mp_print(mp, "code "); mp_print_int(mp, c); };
23731   mp_print(mp, " is already ");
23732 @.Character c is already...@>
23733   switch (mp->char_tag[c]) {
23734   case lig_tag: mp_print(mp, "in a ligtable"); break;
23735   case list_tag: mp_print(mp, "in a charlist"); break;
23736   case ext_tag: mp_print(mp, "extensible"); break;
23737   } /* there are no other cases */
23738   help2("It's not legal to label a character more than once.")
23739     ("So I'll not change anything just now.");
23740   mp_put_get_error(mp); 
23741 }
23742
23743 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
23744 void mp_do_tfm_command (MP mp) ;
23745
23746 @ @c void mp_do_tfm_command (MP mp) {
23747   int c,cc; /* character codes */
23748   int k; /* index into the |kern| array */
23749   int j; /* index into |header_byte| or |param| */
23750   switch (mp->cur_mod) {
23751   case char_list_code: 
23752     c=mp_get_code(mp);
23753      /* we will store a list of character successors */
23754     while ( mp->cur_cmd==colon )   { 
23755       cc=mp_get_code(mp); mp_set_tag(mp, c,list_tag,cc); c=cc;
23756     };
23757     break;
23758   case lig_table_code: 
23759     if (mp->lig_kern==NULL) 
23760        mp->lig_kern = xmalloc((max_tfm_int+1),sizeof(four_quarters));
23761     if (mp->kern==NULL) 
23762        mp->kern = xmalloc((max_tfm_int+1),sizeof(scaled));
23763     @<Store a list of ligature/kern steps@>;
23764     break;
23765   case extensible_code: 
23766     @<Define an extensible recipe@>;
23767     break;
23768   case header_byte_code: 
23769   case font_dimen_code: 
23770     c=mp->cur_mod; mp_get_x_next(mp);
23771     mp_scan_expression(mp);
23772     if ( (mp->cur_type!=mp_known)||(mp->cur_exp<half_unit) ) {
23773       exp_err("Improper location");
23774 @.Improper location@>
23775       help2("I was looking for a known, positive number.")
23776        ("For safety's sake I'll ignore the present command.");
23777       mp_put_get_error(mp);
23778     } else  { 
23779       j=mp_round_unscaled(mp, mp->cur_exp);
23780       if ( mp->cur_cmd!=colon ) {
23781         mp_missing_err(mp, ":");
23782 @.Missing `:'@>
23783         help1("A colon should follow a headerbyte or fontinfo location.");
23784         mp_back_error(mp);
23785       }
23786       if ( c==header_byte_code ) { 
23787         @<Store a list of header bytes@>;
23788       } else {     
23789         if (mp->param==NULL) 
23790           mp->param = xmalloc((max_tfm_int+1),sizeof(scaled));
23791         @<Store a list of font dimensions@>;
23792       }
23793     }
23794     break;
23795   } /* there are no other cases */
23796 };
23797
23798 @ @<Store a list of ligature/kern steps@>=
23799
23800   mp->lk_started=false;
23801 CONTINUE: 
23802   mp_get_x_next(mp);
23803   if ((mp->cur_cmd==skip_to)&& mp->lk_started )
23804     @<Process a |skip_to| command and |goto done|@>;
23805   if ( mp->cur_cmd==bchar_label ) { c=256; mp->cur_cmd=colon; }
23806   else { mp_back_input(mp); c=mp_get_code(mp); };
23807   if ((mp->cur_cmd==colon)||(mp->cur_cmd==double_colon)) {
23808     @<Record a label in a lig/kern subprogram and |goto continue|@>;
23809   }
23810   if ( mp->cur_cmd==lig_kern_token ) { 
23811     @<Compile a ligature/kern command@>; 
23812   } else  { 
23813     print_err("Illegal ligtable step");
23814 @.Illegal ligtable step@>
23815     help1("I was looking for `=:' or `kern' here.");
23816     mp_back_error(mp); next_char(mp->nl)=qi(0); 
23817     op_byte(mp->nl)=qi(0); rem_byte(mp->nl)=qi(0);
23818     skip_byte(mp->nl)=stop_flag+1; /* this specifies an unconditional stop */
23819   }
23820   if ( mp->nl==max_tfm_int) mp_fatal_error(mp, "ligtable too large");
23821   incr(mp->nl);
23822   if ( mp->cur_cmd==comma ) goto CONTINUE;
23823   if ( skip_byte(mp->nl-1)<stop_flag ) skip_byte(mp->nl-1)=stop_flag;
23824 }
23825 DONE:
23826
23827 @ @<Put each...@>=
23828 mp_primitive(mp, "=:",lig_kern_token,0);
23829 @:=:_}{\.{=:} primitive@>
23830 mp_primitive(mp, "=:|",lig_kern_token,1);
23831 @:=:/_}{\.{=:\char'174} primitive@>
23832 mp_primitive(mp, "=:|>",lig_kern_token,5);
23833 @:=:/>_}{\.{=:\char'174>} primitive@>
23834 mp_primitive(mp, "|=:",lig_kern_token,2);
23835 @:=:/_}{\.{\char'174=:} primitive@>
23836 mp_primitive(mp, "|=:>",lig_kern_token,6);
23837 @:=:/>_}{\.{\char'174=:>} primitive@>
23838 mp_primitive(mp, "|=:|",lig_kern_token,3);
23839 @:=:/_}{\.{\char'174=:\char'174} primitive@>
23840 mp_primitive(mp, "|=:|>",lig_kern_token,7);
23841 @:=:/>_}{\.{\char'174=:\char'174>} primitive@>
23842 mp_primitive(mp, "|=:|>>",lig_kern_token,11);
23843 @:=:/>_}{\.{\char'174=:\char'174>>} primitive@>
23844 mp_primitive(mp, "kern",lig_kern_token,128);
23845 @:kern_}{\&{kern} primitive@>
23846
23847 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
23848 case lig_kern_token: 
23849   switch (m) {
23850   case 0:mp_print(mp, "=:"); break;
23851   case 1:mp_print(mp, "=:|"); break;
23852   case 2:mp_print(mp, "|=:"); break;
23853   case 3:mp_print(mp, "|=:|"); break;
23854   case 5:mp_print(mp, "=:|>"); break;
23855   case 6:mp_print(mp, "|=:>"); break;
23856   case 7:mp_print(mp, "|=:|>"); break;
23857   case 11:mp_print(mp, "|=:|>>"); break;
23858   default: mp_print(mp, "kern"); break;
23859   }
23860   break;
23861
23862 @ Local labels are implemented by maintaining the |skip_table| array,
23863 where |skip_table[c]| is either |undefined_label| or the address of the
23864 most recent lig/kern instruction that skips to local label~|c|. In the
23865 latter case, the |skip_byte| in that instruction will (temporarily)
23866 be zero if there were no prior skips to this label, or it will be the
23867 distance to the prior skip.
23868
23869 We may need to cancel skips that span more than 127 lig/kern steps.
23870
23871 @d cancel_skips(A) mp->ll=(A);
23872   do {  
23873     mp->lll=qo(skip_byte(mp->ll)); 
23874     skip_byte(mp->ll)=stop_flag; mp->ll=mp->ll-mp->lll;
23875   } while (mp->lll!=0)
23876 @d skip_error(A) { print_err("Too far to skip");
23877 @.Too far to skip@>
23878   help1("At most 127 lig/kern steps can separate skipto1 from 1::.");
23879   mp_error(mp); cancel_skips((A));
23880   }
23881
23882 @<Process a |skip_to| command and |goto done|@>=
23883
23884   c=mp_get_code(mp);
23885   if ( mp->nl-mp->skip_table[c]>128 ) { /* |skip_table[c]<<nl<=undefined_label| */
23886     skip_error(mp->skip_table[c]); mp->skip_table[c]=undefined_label;
23887   }
23888   if ( mp->skip_table[c]==undefined_label ) skip_byte(mp->nl-1)=qi(0);
23889   else skip_byte(mp->nl-1)=qi(mp->nl-mp->skip_table[c]-1);
23890   mp->skip_table[c]=mp->nl-1; goto DONE;
23891 }
23892
23893 @ @<Record a label in a lig/kern subprogram and |goto continue|@>=
23894
23895   if ( mp->cur_cmd==colon ) {
23896     if ( c==256 ) mp->bch_label=mp->nl;
23897     else mp_set_tag(mp, c,lig_tag,mp->nl);
23898   } else if ( mp->skip_table[c]<undefined_label ) {
23899     mp->ll=mp->skip_table[c]; mp->skip_table[c]=undefined_label;
23900     do {  
23901       mp->lll=qo(skip_byte(mp->ll));
23902       if ( mp->nl-mp->ll>128 ) {
23903         skip_error(mp->ll); goto CONTINUE;
23904       }
23905       skip_byte(mp->ll)=qi(mp->nl-mp->ll-1); mp->ll=mp->ll-mp->lll;
23906     } while (mp->lll!=0);
23907   }
23908   goto CONTINUE;
23909 }
23910
23911 @ @<Compile a ligature/kern...@>=
23912
23913   next_char(mp->nl)=qi(c); skip_byte(mp->nl)=qi(0);
23914   if ( mp->cur_mod<128 ) { /* ligature op */
23915     op_byte(mp->nl)=qi(mp->cur_mod); rem_byte(mp->nl)=qi(mp_get_code(mp));
23916   } else { 
23917     mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
23918     if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
23919       exp_err("Improper kern");
23920 @.Improper kern@>
23921       help2("The amount of kern should be a known numeric value.")
23922         ("I'm zeroing this one. Proceed, with fingers crossed.");
23923       mp_put_get_flush_error(mp, 0);
23924     }
23925     mp->kern[mp->nk]=mp->cur_exp;
23926     k=0; 
23927     while ( mp->kern[k]!=mp->cur_exp ) incr(k);
23928     if ( k==mp->nk ) {
23929       if ( mp->nk==max_tfm_int ) mp_fatal_error(mp, "too many TFM kerns");
23930       incr(mp->nk);
23931     }
23932     op_byte(mp->nl)=kern_flag+(k / 256);
23933     rem_byte(mp->nl)=qi((k % 256));
23934   }
23935   mp->lk_started=true;
23936 }
23937
23938 @ @d missing_extensible_punctuation(A) 
23939   { mp_missing_err(mp, (A));
23940 @.Missing `\char`\#'@>
23941   help1("I'm processing `extensible c: t,m,b,r'."); mp_back_error(mp);
23942   }
23943
23944 @<Define an extensible recipe@>=
23945
23946   if ( mp->ne==256 ) mp_fatal_error(mp, "too many extensible recipies");
23947   c=mp_get_code(mp); mp_set_tag(mp, c,ext_tag,mp->ne);
23948   if ( mp->cur_cmd!=colon ) missing_extensible_punctuation(":");
23949   ext_top(mp->ne)=qi(mp_get_code(mp));
23950   if ( mp->cur_cmd!=comma ) missing_extensible_punctuation(",");
23951   ext_mid(mp->ne)=qi(mp_get_code(mp));
23952   if ( mp->cur_cmd!=comma ) missing_extensible_punctuation(",");
23953   ext_bot(mp->ne)=qi(mp_get_code(mp));
23954   if ( mp->cur_cmd!=comma ) missing_extensible_punctuation(",");
23955   ext_rep(mp->ne)=qi(mp_get_code(mp));
23956   incr(mp->ne);
23957 }
23958
23959 @ The header could contain ASCII zeroes, so can't use |strdup|.
23960
23961 @<Store a list of header bytes@>=
23962 do {  
23963   if ( j>=mp->header_size ) {
23964     int l = mp->header_size + (mp->header_size >> 2);
23965     char *t = xmalloc(l,sizeof(char));
23966     memset(t,0,l); 
23967     memcpy(t,mp->header_byte,mp->header_size);
23968     xfree (mp->header_byte);
23969     mp->header_byte = t;
23970     mp->header_size = l;
23971   }
23972   mp->header_byte[j]=mp_get_code(mp); 
23973   incr(j); incr(mp->header_last);
23974 } while (mp->cur_cmd==comma)
23975
23976 @ @<Store a list of font dimensions@>=
23977 do {  
23978   if ( j>max_tfm_int ) mp_fatal_error(mp, "too many fontdimens");
23979   while ( j>mp->np ) { incr(mp->np); mp->param[mp->np]=0; };
23980   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
23981   if ( mp->cur_type!=mp_known ){ 
23982     exp_err("Improper font parameter");
23983 @.Improper font parameter@>
23984     help1("I'm zeroing this one. Proceed, with fingers crossed.");
23985     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
23986   }
23987   mp->param[j]=mp->cur_exp; incr(j);
23988 } while (mp->cur_cmd==comma)
23989
23990 @ OK: We've stored all the data that is needed for the \.{TFM} file.
23991 All that remains is to output it in the correct format.
23992
23993 An interesting problem needs to be solved in this connection, because
23994 the \.{TFM} format allows at most 256~widths, 16~heights, 16~depths,
23995 and 64~italic corrections. If the data has more distinct values than
23996 this, we want to meet the necessary restrictions by perturbing the
23997 given values as little as possible.
23998
23999 \MP\ solves this problem in two steps. First the values of a given
24000 kind (widths, heights, depths, or italic corrections) are sorted;
24001 then the list of sorted values is perturbed, if necessary.
24002
24003 The sorting operation is facilitated by having a special node of
24004 essentially infinite |value| at the end of the current list.
24005
24006 @<Initialize table entries...@>=
24007 value(inf_val)=fraction_four;
24008
24009 @ Straight linear insertion is good enough for sorting, since the lists
24010 are usually not terribly long. As we work on the data, the current list
24011 will start at |link(temp_head)| and end at |inf_val|; the nodes in this
24012 list will be in increasing order of their |value| fields.
24013
24014 Given such a list, the |sort_in| function takes a value and returns a pointer
24015 to where that value can be found in the list. The value is inserted in
24016 the proper place, if necessary.
24017
24018 At the time we need to do these operations, most of \MP's work has been
24019 completed, so we will have plenty of memory to play with. The value nodes
24020 that are allocated for sorting will never be returned to free storage.
24021
24022 @d clear_the_list link(temp_head)=inf_val
24023
24024 @c pointer mp_sort_in (MP mp,scaled v) {
24025   pointer p,q,r; /* list manipulation registers */
24026   p=temp_head;
24027   while (1) { 
24028     q=link(p);
24029     if ( v<=value(q) ) break;
24030     p=q;
24031   }
24032   if ( v<value(q) ) {
24033     r=mp_get_node(mp, value_node_size); value(r)=v; link(r)=q; link(p)=r;
24034   }
24035   return link(p);
24036 }
24037
24038 @ Now we come to the interesting part, where we reduce the list if necessary
24039 until it has the required size. The |min_cover| routine is basic to this
24040 process; it computes the minimum number~|m| such that the values of the
24041 current sorted list can be covered by |m|~intervals of width~|d|. It
24042 also sets the global value |perturbation| to the smallest value $d'>d$
24043 such that the covering found by this algorithm would be different.
24044
24045 In particular, |min_cover(0)| returns the number of distinct values in the
24046 current list and sets |perturbation| to the minimum distance between
24047 adjacent values.
24048
24049 @c integer mp_min_cover (MP mp,scaled d) {
24050   pointer p; /* runs through the current list */
24051   scaled l; /* the least element covered by the current interval */
24052   integer m; /* lower bound on the size of the minimum cover */
24053   m=0; p=link(temp_head); mp->perturbation=el_gordo;
24054   while ( p!=inf_val ){ 
24055     incr(m); l=value(p);
24056     do {  p=link(p); } while (value(p)<=l+d);
24057     if ( value(p)-l<mp->perturbation ) 
24058       mp->perturbation=value(p)-l;
24059   }
24060   return m;
24061 }
24062
24063 @ @<Glob...@>=
24064 scaled perturbation; /* quantity related to \.{TFM} rounding */
24065 integer excess; /* the list is this much too long */
24066
24067 @ The smallest |d| such that a given list can be covered with |m| intervals
24068 is determined by the |threshold| routine, which is sort of an inverse
24069 to |min_cover|. The idea is to increase the interval size rapidly until
24070 finding the range, then to go sequentially until the exact borderline has
24071 been discovered.
24072
24073 @c scaled mp_threshold (MP mp,integer m) {
24074   scaled d; /* lower bound on the smallest interval size */
24075   mp->excess=mp_min_cover(mp, 0)-m;
24076   if ( mp->excess<=0 ) {
24077     return 0;
24078   } else  { 
24079     do {  
24080       d=mp->perturbation;
24081     } while (mp_min_cover(mp, d+d)>m);
24082     while ( mp_min_cover(mp, d)>m ) 
24083       d=mp->perturbation;
24084     return d;
24085   }
24086 }
24087
24088 @ The |skimp| procedure reduces the current list to at most |m| entries,
24089 by changing values if necessary. It also sets |info(p):=k| if |value(p)|
24090 is the |k|th distinct value on the resulting list, and it sets
24091 |perturbation| to the maximum amount by which a |value| field has
24092 been changed. The size of the resulting list is returned as the
24093 value of |skimp|.
24094
24095 @c integer mp_skimp (MP mp,integer m) {
24096   scaled d; /* the size of intervals being coalesced */
24097   pointer p,q,r; /* list manipulation registers */
24098   scaled l; /* the least value in the current interval */
24099   scaled v; /* a compromise value */
24100   d=mp_threshold(mp, m); mp->perturbation=0;
24101   q=temp_head; m=0; p=link(temp_head);
24102   while ( p!=inf_val ) {
24103     incr(m); l=value(p); info(p)=m;
24104     if ( value(link(p))<=l+d ) {
24105       @<Replace an interval of values by its midpoint@>;
24106     }
24107     q=p; p=link(p);
24108   }
24109   return m;
24110 }
24111
24112 @ @<Replace an interval...@>=
24113
24114   do {  
24115     p=link(p); info(p)=m;
24116     decr(mp->excess); if ( mp->excess==0 ) d=0;
24117   } while (value(link(p))<=l+d);
24118   v=l+halfp(value(p)-l);
24119   if ( value(p)-v>mp->perturbation ) 
24120     mp->perturbation=value(p)-v;
24121   r=q;
24122   do {  
24123     r=link(r); value(r)=v;
24124   } while (r!=p);
24125   link(q)=p; /* remove duplicate values from the current list */
24126 }
24127
24128 @ A warning message is issued whenever something is perturbed by
24129 more than 1/16\thinspace pt.
24130
24131 @c void mp_tfm_warning (MP mp,small_number m) { 
24132   mp_print_nl(mp, "(some "); 
24133   mp_print(mp, mp->int_name[m]);
24134 @.some charwds...@>
24135 @.some chardps...@>
24136 @.some charhts...@>
24137 @.some charics...@>
24138   mp_print(mp, " values had to be adjusted by as much as ");
24139   mp_print_scaled(mp, mp->perturbation); mp_print(mp, "pt)");
24140 }
24141
24142 @ Here's an example of how we use these routines.
24143 The width data needs to be perturbed only if there are 256 distinct
24144 widths, but \MP\ must check for this case even though it is
24145 highly unusual.
24146
24147 An integer variable |k| will be defined when we use this code.
24148 The |dimen_head| array will contain pointers to the sorted
24149 lists of dimensions.
24150
24151 @<Massage the \.{TFM} widths@>=
24152 clear_the_list;
24153 for (k=mp->bc;k<=mp->ec;k++)  {
24154   if ( mp->char_exists[k] )
24155     mp->tfm_width[k]=mp_sort_in(mp, mp->tfm_width[k]);
24156 }
24157 mp->nw=mp_skimp(mp, 255)+1; mp->dimen_head[1]=link(temp_head);
24158 if ( mp->perturbation>=010000 ) mp_tfm_warning(mp, mp_char_wd)
24159
24160 @ @<Glob...@>=
24161 pointer dimen_head[5]; /* lists of \.{TFM} dimensions */
24162
24163 @ Heights, depths, and italic corrections are different from widths
24164 not only because their list length is more severely restricted, but
24165 also because zero values do not need to be put into the lists.
24166
24167 @<Massage the \.{TFM} heights, depths, and italic corrections@>=
24168 clear_the_list;
24169 for (k=mp->bc;k<=mp->ec;k++) {
24170   if ( mp->char_exists[k] ) {
24171     if ( mp->tfm_height[k]==0 ) mp->tfm_height[k]=zero_val;
24172     else mp->tfm_height[k]=mp_sort_in(mp, mp->tfm_height[k]);
24173   }
24174 }
24175 mp->nh=mp_skimp(mp, 15)+1; mp->dimen_head[2]=link(temp_head);
24176 if ( mp->perturbation>=010000 ) mp_tfm_warning(mp, mp_char_ht);
24177 clear_the_list;
24178 for (k=mp->bc;k<=mp->ec;k++) {
24179   if ( mp->char_exists[k] ) {
24180     if ( mp->tfm_depth[k]==0 ) mp->tfm_depth[k]=zero_val;
24181     else mp->tfm_depth[k]=mp_sort_in(mp, mp->tfm_depth[k]);
24182   }
24183 }
24184 mp->nd=mp_skimp(mp, 15)+1; mp->dimen_head[3]=link(temp_head);
24185 if ( mp->perturbation>=010000 ) mp_tfm_warning(mp, mp_char_dp);
24186 clear_the_list;
24187 for (k=mp->bc;k<=mp->ec;k++) {
24188   if ( mp->char_exists[k] ) {
24189     if ( mp->tfm_ital_corr[k]==0 ) mp->tfm_ital_corr[k]=zero_val;
24190     else mp->tfm_ital_corr[k]=mp_sort_in(mp, mp->tfm_ital_corr[k]);
24191   }
24192 }
24193 mp->ni=mp_skimp(mp, 63)+1; mp->dimen_head[4]=link(temp_head);
24194 if ( mp->perturbation>=010000 ) mp_tfm_warning(mp, mp_char_ic)
24195
24196 @ @<Initialize table entries...@>=
24197 value(zero_val)=0; info(zero_val)=0;
24198
24199 @ Bytes 5--8 of the header are set to the design size, unless the user has
24200 some crazy reason for specifying them differently.
24201
24202 Error messages are not allowed at the time this procedure is called,
24203 so a warning is printed instead.
24204
24205 The value of |max_tfm_dimen| is calculated so that
24206 $$\hbox{|make_scaled(16*max_tfm_dimen,internal[mp_design_size])|}
24207  < \\{three\_bytes}.$$
24208
24209 @d three_bytes 0100000000 /* $2^{24}$ */
24210
24211 @c 
24212 void mp_fix_design_size (MP mp) {
24213   scaled d; /* the design size */
24214   d=mp->internal[mp_design_size];
24215   if ( (d<unity)||(d>=fraction_half) ) {
24216     if ( d!=0 )
24217       mp_print_nl(mp, "(illegal design size has been changed to 128pt)");
24218 @.illegal design size...@>
24219     d=040000000; mp->internal[mp_design_size]=d;
24220   }
24221   if ( mp->header_byte[4]<0 ) if ( mp->header_byte[5]<0 )
24222     if ( mp->header_byte[6]<0 ) if ( mp->header_byte[7]<0 ) {
24223      mp->header_byte[4]=d / 04000000;
24224      mp->header_byte[5]=(d / 4096) % 256;
24225      mp->header_byte[6]=(d / 16) % 256;
24226      mp->header_byte[7]=(d % 16)*16;
24227   };
24228   mp->max_tfm_dimen=16*mp->internal[mp_design_size]-mp->internal[mp_design_size] / 010000000;
24229   if ( mp->max_tfm_dimen>=fraction_half ) mp->max_tfm_dimen=fraction_half-1;
24230 }
24231
24232 @ The |dimen_out| procedure computes a |fix_word| relative to the
24233 design size. If the data was out of range, it is corrected and the
24234 global variable |tfm_changed| is increased by~one.
24235
24236 @c integer mp_dimen_out (MP mp,scaled x) { 
24237   if ( abs(x)>mp->max_tfm_dimen ) {
24238     incr(mp->tfm_changed);
24239     if ( x>0 ) x=three_bytes-1; else x=1-three_bytes;
24240   } else {
24241     x=mp_make_scaled(mp, x*16,mp->internal[mp_design_size]);
24242   }
24243   return x;
24244 }
24245
24246 @ @<Glob...@>=
24247 scaled max_tfm_dimen; /* bound on widths, heights, kerns, etc. */
24248 integer tfm_changed; /* the number of data entries that were out of bounds */
24249
24250 @ If the user has not specified any of the first four header bytes,
24251 the |fix_check_sum| procedure replaces them by a ``check sum'' computed
24252 from the |tfm_width| data relative to the design size.
24253 @^check sum@>
24254
24255 @c void mp_fix_check_sum (MP mp) {
24256   eight_bits k; /* runs through character codes */
24257   eight_bits B1,B2,B3,B4; /* bytes of the check sum */
24258   integer x;  /* hash value used in check sum computation */
24259   if ( mp->header_byte[0]==0 && mp->header_byte[1]==0 &&
24260        mp->header_byte[2]==0 && mp->header_byte[3]==0 ) {
24261     @<Compute a check sum in |(b1,b2,b3,b4)|@>;
24262     mp->header_byte[0]=B1; mp->header_byte[1]=B2;
24263     mp->header_byte[2]=B3; mp->header_byte[3]=B4; 
24264     return;
24265   }
24266 }
24267
24268 @ @<Compute a check sum in |(b1,b2,b3,b4)|@>=
24269 B1=mp->bc; B2=mp->ec; B3=mp->bc; B4=mp->ec; mp->tfm_changed=0;
24270 for (k=mp->bc;k<=mp->ec;k++) { 
24271   if ( mp->char_exists[k] ) {
24272     x=mp_dimen_out(mp, value(mp->tfm_width[k]))+(k+4)*020000000; /* this is positive */
24273     B1=(B1+B1+x) % 255;
24274     B2=(B2+B2+x) % 253;
24275     B3=(B3+B3+x) % 251;
24276     B4=(B4+B4+x) % 247;
24277   }
24278 }
24279
24280 @ Finally we're ready to actually write the \.{TFM} information.
24281 Here are some utility routines for this purpose.
24282
24283 @d tfm_out(A) do { /* output one byte to |tfm_file| */
24284   unsigned char s=(A); 
24285   (mp->write_binary_file)(mp->tfm_file,(void *)&s,1); 
24286   } while (0)
24287
24288 @c void mp_tfm_two (MP mp,integer x) { /* output two bytes to |tfm_file| */
24289   tfm_out(x / 256); tfm_out(x % 256);
24290 }
24291 void mp_tfm_four (MP mp,integer x) { /* output four bytes to |tfm_file| */
24292   if ( x>=0 ) tfm_out(x / three_bytes);
24293   else { 
24294     x=x+010000000000; /* use two's complement for negative values */
24295     x=x+010000000000;
24296     tfm_out((x / three_bytes) + 128);
24297   };
24298   x=x % three_bytes; tfm_out(x / unity);
24299   x=x % unity; tfm_out(x / 0400);
24300   tfm_out(x % 0400);
24301 }
24302 void mp_tfm_qqqq (MP mp,four_quarters x) { /* output four quarterwords to |tfm_file| */
24303   tfm_out(qo(x.b0)); tfm_out(qo(x.b1)); 
24304   tfm_out(qo(x.b2)); tfm_out(qo(x.b3));
24305 }
24306
24307 @ @<Finish the \.{TFM} file@>=
24308 if ( mp->job_name==NULL ) mp_open_log_file(mp);
24309 mp_pack_job_name(mp, ".tfm");
24310 while ( ! mp_b_open_out(mp, &mp->tfm_file, mp_filetype_metrics) )
24311   mp_prompt_file_name(mp, "file name for font metrics",".tfm");
24312 mp->metric_file_name=xstrdup(mp->name_of_file);
24313 @<Output the subfile sizes and header bytes@>;
24314 @<Output the character information bytes, then
24315   output the dimensions themselves@>;
24316 @<Output the ligature/kern program@>;
24317 @<Output the extensible character recipes and the font metric parameters@>;
24318   if ( mp->internal[mp_tracing_stats]>0 )
24319   @<Log the subfile sizes of the \.{TFM} file@>;
24320 mp_print_nl(mp, "Font metrics written on "); 
24321 mp_print(mp, mp->metric_file_name); mp_print_char(mp, '.');
24322 @.Font metrics written...@>
24323 (mp->close_file)(mp->tfm_file)
24324
24325 @ Integer variables |lh|, |k|, and |lk_offset| will be defined when we use
24326 this code.
24327
24328 @<Output the subfile sizes and header bytes@>=
24329 k=mp->header_last;
24330 LH=(k+3) / 4; /* this is the number of header words */
24331 if ( mp->bc>mp->ec ) mp->bc=1; /* if there are no characters, |ec=0| and |bc=1| */
24332 @<Compute the ligature/kern program offset and implant the
24333   left boundary label@>;
24334 mp_tfm_two(mp,6+LH+(mp->ec-mp->bc+1)+mp->nw+mp->nh+mp->nd+mp->ni+mp->nl
24335      +lk_offset+mp->nk+mp->ne+mp->np);
24336   /* this is the total number of file words that will be output */
24337 mp_tfm_two(mp, LH); mp_tfm_two(mp, mp->bc); mp_tfm_two(mp, mp->ec); 
24338 mp_tfm_two(mp, mp->nw); mp_tfm_two(mp, mp->nh);
24339 mp_tfm_two(mp, mp->nd); mp_tfm_two(mp, mp->ni); mp_tfm_two(mp, mp->nl+lk_offset); 
24340 mp_tfm_two(mp, mp->nk); mp_tfm_two(mp, mp->ne);
24341 mp_tfm_two(mp, mp->np);
24342 for (k=0;k< 4*LH;k++)   { 
24343   tfm_out(mp->header_byte[k]);
24344 }
24345
24346 @ @<Output the character information bytes...@>=
24347 for (k=mp->bc;k<=mp->ec;k++) {
24348   if ( ! mp->char_exists[k] ) {
24349     mp_tfm_four(mp, 0);
24350   } else { 
24351     tfm_out(info(mp->tfm_width[k])); /* the width index */
24352     tfm_out((info(mp->tfm_height[k]))*16+info(mp->tfm_depth[k]));
24353     tfm_out((info(mp->tfm_ital_corr[k]))*4+mp->char_tag[k]);
24354     tfm_out(mp->char_remainder[k]);
24355   };
24356 }
24357 mp->tfm_changed=0;
24358 for (k=1;k<=4;k++) { 
24359   mp_tfm_four(mp, 0); p=mp->dimen_head[k];
24360   while ( p!=inf_val ) {
24361     mp_tfm_four(mp, mp_dimen_out(mp, value(p))); p=link(p);
24362   }
24363 }
24364
24365
24366 @ We need to output special instructions at the beginning of the
24367 |lig_kern| array in order to specify the right boundary character
24368 and/or to handle starting addresses that exceed 255. The |label_loc|
24369 and |label_char| arrays have been set up to record all the
24370 starting addresses; we have $-1=|label_loc|[0]<|label_loc|[1]\le\cdots
24371 \le|label_loc|[|label_ptr]|$.
24372
24373 @<Compute the ligature/kern program offset...@>=
24374 mp->bchar=mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_boundary_char]);
24375 if ((mp->bchar<0)||(mp->bchar>255))
24376   { mp->bchar=-1; mp->lk_started=false; lk_offset=0; }
24377 else { mp->lk_started=true; lk_offset=1; };
24378 @<Find the minimum |lk_offset| and adjust all remainders@>;
24379 if ( mp->bch_label<undefined_label )
24380   { skip_byte(mp->nl)=qi(255); next_char(mp->nl)=qi(0);
24381   op_byte(mp->nl)=qi(((mp->bch_label+lk_offset)/ 256));
24382   rem_byte(mp->nl)=qi(((mp->bch_label+lk_offset)% 256));
24383   incr(mp->nl); /* possibly |nl=lig_table_size+1| */
24384   }
24385
24386 @ @<Find the minimum |lk_offset|...@>=
24387 k=mp->label_ptr; /* pointer to the largest unallocated label */
24388 if ( mp->label_loc[k]+lk_offset>255 ) {
24389   lk_offset=0; mp->lk_started=false; /* location 0 can do double duty */
24390   do {  
24391     mp->char_remainder[mp->label_char[k]]=lk_offset;
24392     while ( mp->label_loc[k-1]==mp->label_loc[k] ) {
24393        decr(k); mp->char_remainder[mp->label_char[k]]=lk_offset;
24394     }
24395     incr(lk_offset); decr(k);
24396   } while (! (lk_offset+mp->label_loc[k]<256));
24397     /* N.B.: |lk_offset=256| satisfies this when |k=0| */
24398 };
24399 if ( lk_offset>0 ) {
24400   while ( k>0 ) {
24401     mp->char_remainder[mp->label_char[k]]
24402      =mp->char_remainder[mp->label_char[k]]+lk_offset;
24403     decr(k);
24404   }
24405 }
24406
24407 @ @<Output the ligature/kern program@>=
24408 for (k=0;k<= 255;k++ ) {
24409   if ( mp->skip_table[k]<undefined_label ) {
24410      mp_print_nl(mp, "(local label "); mp_print_int(mp, k); mp_print(mp, ":: was missing)");
24411 @.local label l:: was missing@>
24412     cancel_skips(mp->skip_table[k]);
24413   }
24414 }
24415 if ( mp->lk_started ) { /* |lk_offset=1| for the special |bchar| */
24416   tfm_out(255); tfm_out(mp->bchar); mp_tfm_two(mp, 0);
24417 } else {
24418   for (k=1;k<=lk_offset;k++) {/* output the redirection specs */
24419     mp->ll=mp->label_loc[mp->label_ptr];
24420     if ( mp->bchar<0 ) { tfm_out(254); tfm_out(0);   }
24421     else { tfm_out(255); tfm_out(mp->bchar);   };
24422     mp_tfm_two(mp, mp->ll+lk_offset);
24423     do {  
24424       decr(mp->label_ptr);
24425     } while (! (mp->label_loc[mp->label_ptr]<mp->ll));
24426   }
24427 }
24428 for (k=0;k<=mp->nl-1;k++) mp_tfm_qqqq(mp, mp->lig_kern[k]);
24429 for (k=0;k<=mp->nk-1;k++) mp_tfm_four(mp, mp_dimen_out(mp, mp->kern[k]))
24430
24431 @ @<Output the extensible character recipes...@>=
24432 for (k=0;k<=mp->ne-1;k++) 
24433   mp_tfm_qqqq(mp, mp->exten[k]);
24434 for (k=1;k<=mp->np;k++) {
24435   if ( k==1 ) {
24436     if ( abs(mp->param[1])<fraction_half ) {
24437       mp_tfm_four(mp, mp->param[1]*16);
24438     } else  { 
24439       incr(mp->tfm_changed);
24440       if ( mp->param[1]>0 ) mp_tfm_four(mp, el_gordo);
24441       else mp_tfm_four(mp, -el_gordo);
24442     }
24443   } else {
24444     mp_tfm_four(mp, mp_dimen_out(mp, mp->param[k]));
24445   }
24446 }
24447 if ( mp->tfm_changed>0 )  { 
24448   if ( mp->tfm_changed==1 ) mp_print_nl(mp, "(a font metric dimension");
24449 @.a font metric dimension...@>
24450   else  { 
24451     mp_print_nl(mp, "("); mp_print_int(mp, mp->tfm_changed);
24452 @.font metric dimensions...@>
24453     mp_print(mp, " font metric dimensions");
24454   }
24455   mp_print(mp, " had to be decreased)");
24456 }
24457
24458 @ @<Log the subfile sizes of the \.{TFM} file@>=
24459
24460   char s[200];
24461   wlog_ln(" ");
24462   if ( mp->bch_label<undefined_label ) decr(mp->nl);
24463   snprintf(s,128,"(You used %iw,%ih,%id,%ii,%il,%ik,%ie,%ip metric file positions)",
24464                  mp->nw, mp->nh, mp->nd, mp->ni, mp->nl, mp->nk, mp->ne,mp->np);
24465   wlog_ln(s);
24466 }
24467
24468 @* \[43] Reading font metric data.
24469
24470 \MP\ isn't a typesetting program but it does need to find the bounding box
24471 of a sequence of typeset characters.  Thus it needs to read \.{TFM} files as
24472 well as write them.
24473
24474 @<Glob...@>=
24475 void * tfm_infile;
24476
24477 @ All the width, height, and depth information is stored in an array called
24478 |font_info|.  This array is allocated sequentially and each font is stored
24479 as a series of |char_info| words followed by the width, height, and depth
24480 tables.  Since |font_name| entries are permanent, their |str_ref| values are
24481 set to |max_str_ref|.
24482
24483 @<Types...@>=
24484 typedef unsigned int font_number; /* |0..font_max| */
24485
24486 @ The |font_info| array is indexed via a group directory arrays.
24487 For example, the |char_info| data for character~|c| in font~|f| will be
24488 in |font_info[char_base[f]+c].qqqq|.
24489
24490 @<Glob...@>=
24491 font_number font_max; /* maximum font number for included text fonts */
24492 size_t      font_mem_size; /* number of words for \.{TFM} information for text fonts */
24493 memory_word *font_info; /* height, width, and depth data */
24494 char        **font_enc_name; /* encoding names, if any */
24495 boolean     *font_ps_name_fixed; /* are the postscript names fixed already?  */
24496 int         next_fmem; /* next unused entry in |font_info| */
24497 font_number last_fnum; /* last font number used so far */
24498 scaled      *font_dsize;  /* 16 times the ``design'' size in \ps\ points */
24499 char        **font_name;  /* name as specified in the \&{infont} command */
24500 char        **font_ps_name;  /* PostScript name for use when |internal[mp_prologues]>0| */
24501 font_number last_ps_fnum; /* last valid |font_ps_name| index */
24502 eight_bits  *font_bc;
24503 eight_bits  *font_ec;  /* first and last character code */
24504 int         *char_base;  /* base address for |char_info| */
24505 int         *width_base; /* index for zeroth character width */
24506 int         *height_base; /* index for zeroth character height */
24507 int         *depth_base; /* index for zeroth character depth */
24508 pointer     *font_sizes;
24509
24510 @ @<Allocate or initialize ...@>=
24511 mp->font_mem_size = 10000; 
24512 mp->font_info = xmalloc ((mp->font_mem_size+1),sizeof(memory_word));
24513 memset (mp->font_info,0,sizeof(memory_word)*(mp->font_mem_size+1));
24514 mp->font_enc_name = NULL;
24515 mp->font_ps_name_fixed = NULL;
24516 mp->font_dsize = NULL;
24517 mp->font_name = NULL;
24518 mp->font_ps_name = NULL;
24519 mp->font_bc = NULL;
24520 mp->font_ec = NULL;
24521 mp->last_fnum = null_font;
24522 mp->char_base = NULL;
24523 mp->width_base = NULL;
24524 mp->height_base = NULL;
24525 mp->depth_base = NULL;
24526 mp->font_sizes = null;
24527
24528 @ @<Dealloc variables@>=
24529 xfree(mp->font_info);
24530 xfree(mp->font_enc_name);
24531 xfree(mp->font_ps_name_fixed);
24532 xfree(mp->font_dsize);
24533 xfree(mp->font_name);
24534 xfree(mp->font_ps_name);
24535 xfree(mp->font_bc);
24536 xfree(mp->font_ec);
24537 xfree(mp->char_base);
24538 xfree(mp->width_base);
24539 xfree(mp->height_base);
24540 xfree(mp->depth_base);
24541 xfree(mp->font_sizes);
24542
24543
24544 @c 
24545 void mp_reallocate_fonts (MP mp, font_number l) {
24546   font_number f;
24547   XREALLOC(mp->font_enc_name,      l, char *);
24548   XREALLOC(mp->font_ps_name_fixed, l, boolean);
24549   XREALLOC(mp->font_dsize,         l, scaled);
24550   XREALLOC(mp->font_name,          l, char *);
24551   XREALLOC(mp->font_ps_name,       l, char *);
24552   XREALLOC(mp->font_bc,            l, eight_bits);
24553   XREALLOC(mp->font_ec,            l, eight_bits);
24554   XREALLOC(mp->char_base,          l, int);
24555   XREALLOC(mp->width_base,         l, int);
24556   XREALLOC(mp->height_base,        l, int);
24557   XREALLOC(mp->depth_base,         l, int);
24558   XREALLOC(mp->font_sizes,         l, pointer);
24559   for (f=(mp->last_fnum+1);f<=l;f++) {
24560     mp->font_enc_name[f]=NULL;
24561     mp->font_ps_name_fixed[f] = false;
24562     mp->font_name[f]=NULL;
24563     mp->font_ps_name[f]=NULL;
24564     mp->font_sizes[f]=null;
24565   }
24566   mp->font_max = l;
24567 }
24568
24569 @ @<Declare |mp_reallocate| functions@>=
24570 void mp_reallocate_fonts (MP mp, font_number l);
24571
24572
24573 @ A |null_font| containing no characters is useful for error recovery.  Its
24574 |font_name| entry starts out empty but is reset each time an erroneous font is
24575 found.  This helps to cut down on the number of duplicate error messages without
24576 wasting a lot of space.
24577
24578 @d null_font 0 /* the |font_number| for an empty font */
24579
24580 @<Set initial...@>=
24581 mp->font_dsize[null_font]=0;
24582 mp->font_bc[null_font]=1;
24583 mp->font_ec[null_font]=0;
24584 mp->char_base[null_font]=0;
24585 mp->width_base[null_font]=0;
24586 mp->height_base[null_font]=0;
24587 mp->depth_base[null_font]=0;
24588 mp->next_fmem=0;
24589 mp->last_fnum=null_font;
24590 mp->last_ps_fnum=null_font;
24591 mp->font_name[null_font]="nullfont";
24592 mp->font_ps_name[null_font]="";
24593
24594 @ Each |char_info| word is of type |four_quarters|.  The |b0| field contains
24595 the |width index|; the |b1| field contains the height
24596 index; the |b2| fields contains the depth index, and the |b3| field used only
24597 for temporary storage. (It is used to keep track of which characters occur in
24598 an edge structure that is being shipped out.)
24599 The corresponding words in the width, height, and depth tables are stored as
24600 |scaled| values in units of \ps\ points.
24601
24602 With the macros below, the |char_info| word for character~|c| in font~|f| is
24603 |char_info(f)(c)| and the width is
24604 $$\hbox{|char_width(f)(char_info(f)(c)).sc|.}$$
24605
24606 @d char_info_end(A) (A)].qqqq
24607 @d char_info(A) mp->font_info[mp->char_base[(A)]+char_info_end
24608 @d char_width_end(A) (A).b0].sc
24609 @d char_width(A) mp->font_info[mp->width_base[(A)]+char_width_end
24610 @d char_height_end(A) (A).b1].sc
24611 @d char_height(A) mp->font_info[mp->height_base[(A)]+char_height_end
24612 @d char_depth_end(A) (A).b2].sc
24613 @d char_depth(A) mp->font_info[mp->depth_base[(A)]+char_depth_end
24614 @d ichar_exists(A) ((A).b0>0)
24615
24616 @ The |font_ps_name| for a built-in font should be what PostScript expects.
24617 A preliminary name is obtained here from the \.{TFM} name as given in the
24618 |fname| argument.  This gets updated later from an external table if necessary.
24619
24620 @<Declare text measuring subroutines@>=
24621 @<Declare subroutines for parsing file names@>;
24622 font_number mp_read_font_info (MP mp, char*fname) {
24623   boolean file_opened; /* has |tfm_infile| been opened? */
24624   font_number n; /* the number to return */
24625   halfword lf,tfm_lh,bc,ec,nw,nh,nd; /* subfile size parameters */
24626   size_t whd_size; /* words needed for heights, widths, and depths */
24627   int i,ii; /* |font_info| indices */
24628   int jj; /* counts bytes to be ignored */
24629   scaled z; /* used to compute the design size */
24630   fraction d;
24631   /* height, width, or depth as a fraction of design size times $2^{-8}$ */
24632   eight_bits h_and_d; /* height and depth indices being unpacked */
24633   unsigned char tfbyte; /* a byte read from the file */
24634   n=null_font;
24635   @<Open |tfm_infile| for input@>;
24636   @<Read data from |tfm_infile|; if there is no room, say so and |goto done|;
24637     otherwise |goto bad_tfm| or |goto done| as appropriate@>;
24638 BAD_TFM:
24639   @<Complain that the \.{TFM} file is bad@>;
24640 DONE:
24641   if ( file_opened ) (mp->close_file)(mp->tfm_infile);
24642   if ( n!=null_font ) { 
24643     mp->font_ps_name[n]=fname;
24644     mp->font_name[n]=fname;
24645   }
24646   return n;
24647 }
24648
24649 @ \MP\ doesn't bother to check the entire \.{TFM} file for errors or explain
24650 precisely what is wrong if it does find a problem.  Programs called \.{TFtoPL}
24651 @.TFtoPL@> @.PLtoTF@>
24652 and \.{PLtoTF} can be used to debug \.{TFM} files.
24653
24654 @<Complain that the \.{TFM} file is bad@>=
24655 print_err("Font ");
24656 mp_print(mp, fname);
24657 if ( file_opened ) mp_print(mp, " not usable: TFM file is bad");
24658 else mp_print(mp, " not usable: TFM file not found");
24659 help3("I wasn't able to read the size data for this font so this")
24660   ("`infont' operation won't produce anything. If the font name")
24661   ("is right, you might ask an expert to make a TFM file");
24662 if ( file_opened )
24663   mp->help_line[0]="is right, try asking an expert to fix the TFM file";
24664 mp_error(mp)
24665
24666 @ @<Read data from |tfm_infile|; if there is no room, say so...@>=
24667 @<Read the \.{TFM} size fields@>;
24668 @<Use the size fields to allocate space in |font_info|@>;
24669 @<Read the \.{TFM} header@>;
24670 @<Read the character data and the width, height, and depth tables and
24671   |goto done|@>
24672
24673 @ A bad \.{TFM} file can be shorter than it claims to be.  The code given here
24674 might try to read past the end of the file if this happens.  Changes will be
24675 needed if it causes a system error to refer to |tfm_infile^| or call
24676 |get_tfm_infile| when |eof(tfm_infile)| is true.  For example, the definition
24677 @^system dependencies@>
24678 of |tfget| could be changed to
24679 ``|begin get(tfm_infile); if eof(tfm_infile) then goto bad_tfm; end|.''
24680
24681 @d tfget do { 
24682   size_t wanted=1; 
24683   void *tfbyte_ptr = &tfbyte;
24684   (mp->read_binary_file)(mp->tfm_infile,&tfbyte_ptr,&wanted); 
24685   if (wanted==0) goto BAD_TFM; 
24686 } while (0)
24687 @d read_two(A) { (A)=tfbyte;
24688   if ( (A)>127 ) goto BAD_TFM;
24689   tfget; (A)=(A)*0400+tfbyte;
24690 }
24691 @d tf_ignore(A) { for (jj=(A);jj>=1;jj--) tfget; }
24692
24693 @<Read the \.{TFM} size fields@>=
24694 tfget; read_two(lf);
24695 tfget; read_two(tfm_lh);
24696 tfget; read_two(bc);
24697 tfget; read_two(ec);
24698 if ( (bc>1+ec)||(ec>255) ) goto BAD_TFM;
24699 tfget; read_two(nw);
24700 tfget; read_two(nh);
24701 tfget; read_two(nd);
24702 whd_size=(ec+1-bc)+nw+nh+nd;
24703 if ( lf<(int)(6+tfm_lh+whd_size) ) goto BAD_TFM;
24704 tf_ignore(10)
24705
24706 @ Offsets are added to |char_base[n]| and |width_base[n]| so that is not
24707 necessary to apply the |so|  and |qo| macros when looking up the width of a
24708 character in the string pool.  In order to ensure nonnegative |char_base|
24709 values when |bc>0|, it may be necessary to reserve a few unused |font_info|
24710 elements.
24711
24712 @<Use the size fields to allocate space in |font_info|@>=
24713 if ( mp->next_fmem<bc) mp->next_fmem=bc;  /* ensure nonnegative |char_base| */
24714 if (mp->last_fnum==mp->font_max)
24715   mp_reallocate_fonts(mp,(mp->font_max+(mp->font_max>>2)));
24716 while (mp->next_fmem+whd_size>=mp->font_mem_size) {
24717   size_t l = mp->font_mem_size+(mp->font_mem_size>>2);
24718   memory_word *font_info;
24719   font_info = xmalloc ((l+1),sizeof(memory_word));
24720   memset (font_info,0,sizeof(memory_word)*(l+1));
24721   memcpy (font_info,mp->font_info,sizeof(memory_word)*(mp->font_mem_size+1));
24722   xfree(mp->font_info);
24723   mp->font_info = font_info;
24724   mp->font_mem_size = l;
24725 }
24726 incr(mp->last_fnum);
24727 n=mp->last_fnum;
24728 mp->font_bc[n]=bc;
24729 mp->font_ec[n]=ec;
24730 mp->char_base[n]=mp->next_fmem-bc;
24731 mp->width_base[n]=mp->next_fmem+ec-bc+1;
24732 mp->height_base[n]=mp->width_base[n]+nw;
24733 mp->depth_base[n]=mp->height_base[n]+nh;
24734 mp->next_fmem=mp->next_fmem+whd_size;
24735
24736
24737 @ @<Read the \.{TFM} header@>=
24738 if ( tfm_lh<2 ) goto BAD_TFM;
24739 tf_ignore(4);
24740 tfget; read_two(z);
24741 tfget; z=z*0400+tfbyte;
24742 tfget; z=z*0400+tfbyte; /* now |z| is 16 times the design size */
24743 mp->font_dsize[n]=mp_take_fraction(mp, z,267432584);
24744   /* times ${72\over72.27}2^{28}$ to convert from \TeX\ points */
24745 tf_ignore(4*(tfm_lh-2))
24746
24747 @ @<Read the character data and the width, height, and depth tables...@>=
24748 ii=mp->width_base[n];
24749 i=mp->char_base[n]+bc;
24750 while ( i<ii ) { 
24751   tfget; mp->font_info[i].qqqq.b0=qi(tfbyte);
24752   tfget; h_and_d=tfbyte;
24753   mp->font_info[i].qqqq.b1=h_and_d / 16;
24754   mp->font_info[i].qqqq.b2=h_and_d % 16;
24755   tfget; tfget;
24756   incr(i);
24757 }
24758 while ( i<mp->next_fmem ) {
24759   @<Read a four byte dimension, scale it by the design size, store it in
24760     |font_info[i]|, and increment |i|@>;
24761 }
24762 goto DONE
24763
24764 @ The raw dimension read into |d| should have magnitude at most $2^{24}$ when
24765 interpreted as an integer, and this includes a scale factor of $2^{20}$.  Thus
24766 we can multiply it by sixteen and think of it as a |fraction| that has been
24767 divided by sixteen.  This cancels the extra scale factor contained in
24768 |font_dsize[n|.
24769
24770 @<Read a four byte dimension, scale it by the design size, store it in...@>=
24771
24772 tfget; d=tfbyte;
24773 if ( d>=0200 ) d=d-0400;
24774 tfget; d=d*0400+tfbyte;
24775 tfget; d=d*0400+tfbyte;
24776 tfget; d=d*0400+tfbyte;
24777 mp->font_info[i].sc=mp_take_fraction(mp, d*16,mp->font_dsize[n]);
24778 incr(i);
24779 }
24780
24781 @ This function does no longer use the file name parser, because |fname| is
24782 a C string already.
24783 @<Open |tfm_infile| for input@>=
24784 file_opened=false;
24785 mp_ptr_scan_file(mp, fname);
24786 if ( strlen(mp->cur_area)==0 ) { xfree(mp->cur_area); mp->cur_area=xstrdup(MP_font_area);}
24787 if ( strlen(mp->cur_ext)==0 )  { xfree(mp->cur_ext); mp->cur_ext=xstrdup(".tfm"); }
24788 pack_cur_name;
24789 mp->tfm_infile = (mp->open_file)( mp->name_of_file, "rb",mp_filetype_metrics);
24790 if ( !mp->tfm_infile  ) goto BAD_TFM;
24791 file_opened=true
24792
24793 @ When we have a font name and we don't know whether it has been loaded yet,
24794 we scan the |font_name| array before calling |read_font_info|.
24795
24796 @<Declare text measuring subroutines@>=
24797 font_number mp_find_font (MP mp, char *f) {
24798   font_number n;
24799   for (n=0;n<=mp->last_fnum;n++) {
24800     if (mp_xstrcmp(f,mp->font_name[n])==0 )
24801       return n;
24802   }
24803   return mp_read_font_info(mp, f);
24804 }
24805
24806 @ One simple application of |find_font| is the implementation of the |font_size|
24807 operator that gets the design size for a given font name.
24808
24809 @<Find the design size of the font whose name is |cur_exp|@>=
24810 mp_flush_cur_exp(mp, (mp->font_dsize[mp_find_font(mp, str(mp->cur_exp))]+8) / 16)
24811
24812 @ If we discover that the font doesn't have a requested character, we omit it
24813 from the bounding box computation and expect the \ps\ interpreter to drop it.
24814 This routine issues a warning message if the user has asked for it.
24815
24816 @<Declare text measuring subroutines@>=
24817 void mp_lost_warning (MP mp,font_number f, pool_pointer k) { 
24818   if ( mp->internal[mp_tracing_lost_chars]>0 ) { 
24819     mp_begin_diagnostic(mp);
24820     if ( mp->selector==log_only ) incr(mp->selector);
24821     mp_print_nl(mp, "Missing character: There is no ");
24822 @.Missing character@>
24823     mp_print_str(mp, mp->str_pool[k]); 
24824     mp_print(mp, " in font ");
24825     mp_print(mp, mp->font_name[f]); mp_print_char(mp, '!'); 
24826     mp_end_diagnostic(mp, false);
24827   }
24828 }
24829
24830 @ The whole purpose of saving the height, width, and depth information is to be
24831 able to find the bounding box of an item of text in an edge structure.  The
24832 |set_text_box| procedure takes a text node and adds this information.
24833
24834 @<Declare text measuring subroutines@>=
24835 void mp_set_text_box (MP mp,pointer p) {
24836   font_number f; /* |font_n(p)| */
24837   ASCII_code bc,ec; /* range of valid characters for font |f| */
24838   pool_pointer k,kk; /* current character and character to stop at */
24839   four_quarters cc; /* the |char_info| for the current character */
24840   scaled h,d; /* dimensions of the current character */
24841   width_val(p)=0;
24842   height_val(p)=-el_gordo;
24843   depth_val(p)=-el_gordo;
24844   f=font_n(p);
24845   bc=mp->font_bc[f];
24846   ec=mp->font_ec[f];
24847   kk=str_stop(text_p(p));
24848   k=mp->str_start[text_p(p)];
24849   while ( k<kk ) {
24850     @<Adjust |p|'s bounding box to contain |str_pool[k]|; advance |k|@>;
24851   }
24852   @<Set the height and depth to zero if the bounding box is empty@>;
24853 }
24854
24855 @ @<Adjust |p|'s bounding box to contain |str_pool[k]|; advance |k|@>=
24856
24857   if ( (mp->str_pool[k]<bc)||(mp->str_pool[k]>ec) ) {
24858     mp_lost_warning(mp, f,k);
24859   } else { 
24860     cc=char_info(f)(mp->str_pool[k]);
24861     if ( ! ichar_exists(cc) ) {
24862       mp_lost_warning(mp, f,k);
24863     } else { 
24864       width_val(p)=width_val(p)+char_width(f)(cc);
24865       h=char_height(f)(cc);
24866       d=char_depth(f)(cc);
24867       if ( h>height_val(p) ) height_val(p)=h;
24868       if ( d>depth_val(p) ) depth_val(p)=d;
24869     }
24870   }
24871   incr(k);
24872 }
24873
24874 @ Let's hope modern compilers do comparisons correctly when the difference would
24875 overflow.
24876
24877 @<Set the height and depth to zero if the bounding box is empty@>=
24878 if ( height_val(p)<-depth_val(p) ) { 
24879   height_val(p)=0;
24880   depth_val(p)=0;
24881 }
24882
24883 @ The new primitives fontmapfile and fontmapline.
24884
24885 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
24886 void mp_do_mapfile (MP mp) ;
24887 void mp_do_mapline (MP mp) ;
24888
24889 @ @c void mp_do_mapfile (MP mp) { 
24890   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
24891   if ( mp->cur_type!=mp_string_type ) {
24892     @<Complain about improper map operation@>;
24893   } else {
24894     mp_map_file(mp,mp->cur_exp);
24895   }
24896 }
24897 void mp_do_mapline (MP mp) { 
24898   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
24899   if ( mp->cur_type!=mp_string_type ) {
24900      @<Complain about improper map operation@>;
24901   } else { 
24902      mp_map_line(mp,mp->cur_exp);
24903   }
24904 }
24905
24906 @ @<Complain about improper map operation@>=
24907
24908   exp_err("Unsuitable expression");
24909   help1("Only known strings can be map files or map lines.");
24910   mp_put_get_error(mp);
24911 }
24912
24913 @ To print |scaled| value to PDF output we need some subroutines to ensure
24914 accurary.
24915
24916 @d max_integer   0x7FFFFFFF /* $2^{31}-1$ */
24917
24918 @<Glob...@>=
24919 scaled one_bp; /* scaled value corresponds to 1bp */
24920 scaled one_hundred_bp; /* scaled value corresponds to 100bp */
24921 scaled one_hundred_inch; /* scaled value corresponds to 100in */
24922 integer ten_pow[10]; /* $10^0..10^9$ */
24923 integer scaled_out; /* amount of |scaled| that was taken out in |divide_scaled| */
24924
24925 @ @<Set init...@>=
24926 mp->one_bp = 65782; /* 65781.76 */
24927 mp->one_hundred_bp = 6578176;
24928 mp->one_hundred_inch = 473628672;
24929 mp->ten_pow[0] = 1;
24930 for (i = 1;i<= 9; i++ ) {
24931   mp->ten_pow[i] = 10*mp->ten_pow[i - 1];
24932 }
24933
24934 @ The following function divides |s| by |m|. |dd| is number of decimal digits.
24935
24936 @c scaled mp_divide_scaled (MP mp,scaled s, scaled m, integer  dd) {
24937   scaled q,r;
24938   integer sign,i;
24939   sign = 1;
24940   if ( s < 0 ) { sign = -sign; s = -s; }
24941   if ( m < 0 ) { sign = -sign; m = -m; }
24942   if ( m == 0 )
24943     mp_confusion(mp, "arithmetic: divided by zero");
24944   else if ( m >= (max_integer / 10) )
24945     mp_confusion(mp, "arithmetic: number too big");
24946   q = s / m;
24947   r = s % m;
24948   for (i = 1;i<=dd;i++) {
24949     q = 10*q + (10*r) / m;
24950     r = (10*r) % m;
24951   }
24952   if ( 2*r >= m ) { incr(q); r = r - m; }
24953   mp->scaled_out = sign*(s - (r / mp->ten_pow[dd]));
24954   return (sign*q);
24955 }
24956
24957 @* \[44] Shipping pictures out.
24958 The |ship_out| procedure, to be described below, is given a pointer to
24959 an edge structure. Its mission is to output a file containing the \ps\
24960 description of an edge structure.
24961
24962 @ Each time an edge structure is shipped out we write a new \ps\ output
24963 file named according to the current \&{charcode}.
24964 @:char_code_}{\&{charcode} primitive@>
24965
24966 This is the only backend function that remains in the main |mpost.w| file. 
24967 There are just too many variable accesses needed for status reporting 
24968 etcetera to make it worthwile to move the code to |psout.w|.
24969
24970 @<Internal library declarations@>=
24971 void mp_open_output_file (MP mp) ;
24972
24973 @ @c void mp_open_output_file (MP mp) {
24974   integer c; /* \&{charcode} rounded to the nearest integer */
24975   int old_setting; /* previous |selector| setting */
24976   pool_pointer i; /*  indexes into |filename_template|  */
24977   integer cc; /* a temporary integer for template building  */
24978   integer f,g=0; /* field widths */
24979   if ( mp->job_name==NULL ) mp_open_log_file(mp);
24980   c=mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_char_code]);
24981   if ( mp->filename_template==0 ) {
24982     char *s; /* a file extension derived from |c| */
24983     if ( c<0 ) 
24984       s=xstrdup(".ps");
24985     else 
24986       @<Use |c| to compute the file extension |s|@>;
24987     mp_pack_job_name(mp, s);
24988     xfree(s);
24989     while ( ! mp_a_open_out(mp, (void *)&mp->ps_file, mp_filetype_postscript) )
24990       mp_prompt_file_name(mp, "file name for output",s);
24991   } else { /* initializations */
24992     str_number s, n; /* a file extension derived from |c| */
24993     old_setting=mp->selector; 
24994     mp->selector=new_string;
24995     f = 0;
24996     i = mp->str_start[mp->filename_template];
24997     n = rts(""); /* initialize */
24998     while ( i<str_stop(mp->filename_template) ) {
24999        if ( mp->str_pool[i]=='%' ) {
25000       CONTINUE:
25001         incr(i);
25002         if ( i<str_stop(mp->filename_template) ) {
25003           if ( mp->str_pool[i]=='j' ) {
25004             mp_print(mp, mp->job_name);
25005           } else if ( mp->str_pool[i]=='d' ) {
25006              cc= mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_day]);
25007              print_with_leading_zeroes(cc);
25008           } else if ( mp->str_pool[i]=='m' ) {
25009              cc= mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_month]);
25010              print_with_leading_zeroes(cc);
25011           } else if ( mp->str_pool[i]=='y' ) {
25012              cc= mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_year]);
25013              print_with_leading_zeroes(cc);
25014           } else if ( mp->str_pool[i]=='H' ) {
25015              cc= mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_time]) / 60;
25016              print_with_leading_zeroes(cc);
25017           }  else if ( mp->str_pool[i]=='M' ) {
25018              cc= mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_time]) % 60;
25019              print_with_leading_zeroes(cc);
25020           } else if ( mp->str_pool[i]=='c' ) {
25021             if ( c<0 ) mp_print(mp, "ps");
25022             else print_with_leading_zeroes(c);
25023           } else if ( (mp->str_pool[i]>='0') && 
25024                       (mp->str_pool[i]<='9') ) {
25025             if ( (f<10)  )
25026               f = (f*10) + mp->str_pool[i]-'0';
25027             goto CONTINUE;
25028           } else {
25029             mp_print_str(mp, mp->str_pool[i]);
25030           }
25031         }
25032       } else {
25033         if ( mp->str_pool[i]=='.' )
25034           if (length(n)==0)
25035             n = mp_make_string(mp);
25036         mp_print_str(mp, mp->str_pool[i]);
25037       };
25038       incr(i);
25039     };
25040     s = mp_make_string(mp);
25041     mp->selector= old_setting;
25042     if (length(n)==0) {
25043        n=s;
25044        s=rts("");
25045     };
25046     mp_pack_file_name(mp, str(n),"",str(s));
25047     while ( ! mp_a_open_out(mp, (void *)&mp->ps_file, mp_filetype_postscript) )
25048       mp_prompt_file_name(mp, "file name for output",str(s));
25049     delete_str_ref(n);
25050     delete_str_ref(s);
25051   }
25052   @<Store the true output file name if appropriate@>;
25053   @<Begin the progress report for the output of picture~|c|@>;
25054 }
25055
25056 @ The file extension created here could be up to five characters long in
25057 extreme cases so it may have to be shortened on some systems.
25058 @^system dependencies@>
25059
25060 @<Use |c| to compute the file extension |s|@>=
25061
25062   s = xmalloc(7,1);
25063   snprintf(s,7,".%i",(int)c);
25064 }
25065
25066 @ The user won't want to see all the output file names so we only save the
25067 first and last ones and a count of how many there were.  For this purpose
25068 files are ordered primarily by \&{charcode} and secondarily by order of
25069 creation.
25070 @:char_code_}{\&{charcode} primitive@>
25071
25072 @<Store the true output file name if appropriate@>=
25073 if ((c<mp->first_output_code)&&(mp->first_output_code>=0)) {
25074   mp->first_output_code=c;
25075   xfree(mp->first_file_name);
25076   mp->first_file_name=xstrdup(mp->name_of_file);
25077 }
25078 if ( c>=mp->last_output_code ) {
25079   mp->last_output_code=c;
25080   xfree(mp->last_file_name);
25081   mp->last_file_name=xstrdup(mp->name_of_file);
25082 }
25083
25084 @ @<Glob...@>=
25085 char * first_file_name;
25086 char * last_file_name; /* full file names */
25087 integer first_output_code;integer last_output_code; /* rounded \&{charcode} values */
25088 @:char_code_}{\&{charcode} primitive@>
25089 integer total_shipped; /* total number of |ship_out| operations completed */
25090
25091 @ @<Set init...@>=
25092 mp->first_file_name=xstrdup("");
25093 mp->last_file_name=xstrdup("");
25094 mp->first_output_code=32768;
25095 mp->last_output_code=-32768;
25096 mp->total_shipped=0;
25097
25098 @ @<Dealloc variables@>=
25099 xfree(mp->first_file_name);
25100 xfree(mp->last_file_name);
25101
25102 @ @<Begin the progress report for the output of picture~|c|@>=
25103 if ( (int)mp->term_offset>mp->max_print_line-6 ) mp_print_ln(mp);
25104 else if ( (mp->term_offset>0)||(mp->file_offset>0) ) mp_print_char(mp, ' ');
25105 mp_print_char(mp, '[');
25106 if ( c>=0 ) mp_print_int(mp, c)
25107
25108 @ @<End progress report@>=
25109 mp_print_char(mp, ']');
25110 update_terminal;
25111 incr(mp->total_shipped)
25112
25113 @ @<Explain what output files were written@>=
25114 if ( mp->total_shipped>0 ) { 
25115   mp_print_nl(mp, "");
25116   mp_print_int(mp, mp->total_shipped);
25117   mp_print(mp, " output file");
25118   if ( mp->total_shipped>1 ) mp_print_char(mp, 's');
25119   mp_print(mp, " written: ");
25120   mp_print(mp, mp->first_file_name);
25121   if ( mp->total_shipped>1 ) {
25122     if ( 31+strlen(mp->first_file_name)+
25123          strlen(mp->last_file_name)> (unsigned)mp->max_print_line) 
25124       mp_print_ln(mp);
25125     mp_print(mp, " .. ");
25126     mp_print(mp, mp->last_file_name);
25127   }
25128 }
25129
25130 @ @<Internal library declarations@>=
25131 boolean mp_has_font_size(MP mp, font_number f );
25132
25133 @ @c 
25134 boolean mp_has_font_size(MP mp, font_number f ) {
25135   return (mp->font_sizes[f]!=null);
25136 }
25137
25138 @ The \&{special} command saves up lines of text to be printed during the next
25139 |ship_out| operation.  The saved items are stored as a list of capsule tokens.
25140
25141 @<Glob...@>=
25142 pointer last_pending; /* the last token in a list of pending specials */
25143
25144 @ @<Set init...@>=
25145 mp->last_pending=spec_head;
25146
25147 @ @<Cases of |do_statement|...@>=
25148 case special_command: 
25149   if ( mp->cur_mod==0 ) mp_do_special(mp); else 
25150   if ( mp->cur_mod==1 ) mp_do_mapfile(mp); else 
25151   mp_do_mapline(mp);
25152   break;
25153
25154 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
25155 void mp_do_special (MP mp) ;
25156
25157 @ @c void mp_do_special (MP mp) { 
25158   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
25159   if ( mp->cur_type!=mp_string_type ) {
25160     @<Complain about improper special operation@>;
25161   } else { 
25162     link(mp->last_pending)=mp_stash_cur_exp(mp);
25163     mp->last_pending=link(mp->last_pending);
25164     link(mp->last_pending)=null;
25165   }
25166 }
25167
25168 @ @<Complain about improper special operation@>=
25169
25170   exp_err("Unsuitable expression");
25171   help1("Only known strings are allowed for output as specials.");
25172   mp_put_get_error(mp);
25173 }
25174
25175 @ On the export side, we need an extra object type for special strings.
25176
25177 @<Graphical object codes@>=
25178 mp_special_code=8, 
25179
25180 @ @<Export pending specials@>=
25181 p=link(spec_head);
25182 while ( p!=null ) {
25183   hq = mp_new_graphic_object(mp,mp_special_code);
25184   gr_pre_script(hq)  = str(value(p));
25185   if (hh->body==NULL) hh->body=hq; else gr_link(hp) = hq;
25186   hp = hq;
25187   p=link(p);
25188 }
25189 mp_flush_token_list(mp, link(spec_head));
25190 link(spec_head)=null;
25191 mp->last_pending=spec_head
25192
25193 @ We are now ready for the main output procedure.  Note that the |selector|
25194 setting is saved in a global variable so that |begin_diagnostic| can access it.
25195
25196 @<Declare the \ps\ output procedures@>=
25197 void mp_ship_out (MP mp, pointer h) ;
25198
25199 @ Once again, the |gr_XXXX| macros are defined in |mppsout.h|
25200
25201 @c
25202 struct mp_edge_object *mp_gr_export(MP mp, pointer h) {
25203   pointer p; /* the current graphical object */
25204   integer t; /* a temporary value */
25205   struct mp_edge_object *hh; /* the first graphical object */
25206   struct mp_graphic_object *hp; /* the current graphical object */
25207   struct mp_graphic_object *hq; /* something |hp| points to  */
25208   mp_set_bbox(mp, h, true);
25209   hh = mp_xmalloc(mp,1,sizeof(struct mp_edge_object));
25210   hh->body = NULL;
25211   hh->_minx = minx_val(h);
25212   hh->_miny = miny_val(h);
25213   hh->_maxx = maxx_val(h);
25214   hh->_maxy = maxy_val(h);
25215   @<Export pending specials@>;
25216   p=link(dummy_loc(h));
25217   while ( p!=null ) { 
25218     hq = mp_new_graphic_object(mp,type(p));
25219     switch (type(p)) {
25220     case mp_fill_code:
25221       gr_pen_p(hq)        = mp_export_knot_list(mp,pen_p(p));
25222       if ((pen_p(p)==null) || pen_is_elliptical(pen_p(p)))  {
25223           gr_path_p(hq)       = mp_export_knot_list(mp,path_p(p));
25224       } else {
25225         pointer pc, pp;
25226         pc = mp_copy_path(mp, path_p(p));
25227         pp = mp_make_envelope(mp, pc, pen_p(p),ljoin_val(p),0,miterlim_val(p));
25228         gr_path_p(hq)       = mp_export_knot_list(mp,pp);
25229         mp_toss_knot_list(mp, pp);
25230         pc = mp_htap_ypoc(mp, path_p(p));
25231         pp = mp_make_envelope(mp, pc, pen_p(p),ljoin_val(p),0,miterlim_val(p));
25232         gr_htap_p(hq)       = mp_export_knot_list(mp,pp);
25233         mp_toss_knot_list(mp, pp);
25234       }
25235       @<Export object color@>;
25236       @<Export object scripts@>;
25237       gr_ljoin_val(hq)    = ljoin_val(p);
25238       gr_miterlim_val(hq) = miterlim_val(p);
25239       break;
25240     case mp_stroked_code:
25241       gr_pen_p(hq)        = mp_export_knot_list(mp,pen_p(p));
25242       if (pen_is_elliptical(pen_p(p)))  {
25243               gr_path_p(hq)       = mp_export_knot_list(mp,path_p(p));
25244       } else {
25245         pointer pc;
25246         pc=mp_copy_path(mp, path_p(p));
25247         t=lcap_val(p);
25248         if ( left_type(pc)!=mp_endpoint ) { 
25249           left_type(mp_insert_knot(mp, pc,x_coord(pc),y_coord(pc)))=mp_endpoint;
25250           right_type(pc)=mp_endpoint;
25251           pc=link(pc);
25252           t=1;
25253         }
25254         pc=mp_make_envelope(mp,pc,pen_p(p),ljoin_val(p),t,miterlim_val(p));
25255         gr_path_p(hq)       = mp_export_knot_list(mp,pc);
25256         mp_toss_knot_list(mp, pc);
25257       }
25258       @<Export object color@>;
25259       @<Export object scripts@>;
25260       gr_ljoin_val(hq)    = ljoin_val(p);
25261       gr_miterlim_val(hq) = miterlim_val(p);
25262       gr_lcap_val(hq)     = lcap_val(p);
25263       gr_dash_scale(hq)   = dash_scale(p);
25264       gr_dash_p(hq)       = mp_export_dashes(mp,dash_p(p));
25265       break;
25266     case mp_text_code:
25267       gr_text_p(hq)       = str(text_p(p));
25268       gr_font_n(hq)       = font_n(p);
25269       @<Export object color@>;
25270       @<Export object scripts@>;
25271       gr_width_val(hq)    = width_val(p);
25272       gr_height_val(hq)   = height_val(p);
25273       gr_depth_val(hq)    = depth_val(p);
25274       gr_tx_val(hq)       = tx_val(p);
25275       gr_ty_val(hq)       = ty_val(p);
25276       gr_txx_val(hq)      = txx_val(p);
25277       gr_txy_val(hq)      = txy_val(p);
25278       gr_tyx_val(hq)      = tyx_val(p);
25279       gr_tyy_val(hq)      = tyy_val(p);
25280       break;
25281     case mp_start_clip_code: 
25282     case mp_start_bounds_code:
25283       gr_path_p(hq) = mp_export_knot_list(mp,path_p(p));
25284       break;
25285     case mp_stop_clip_code: 
25286     case mp_stop_bounds_code:
25287       /* nothing to do here */
25288       break;
25289     } 
25290     if (hh->body==NULL) hh->body=hq; else  gr_link(hp) = hq;
25291     hp = hq;
25292     p=link(p);
25293   }
25294   return hh;
25295 }
25296
25297 @ This function is now nearly trivial.
25298
25299 @c
25300 void mp_ship_out (MP mp, pointer h) { /* output edge structure |h| */
25301   struct mp_edge_object *hh; /* the first graphical object */
25302   hh = mp_gr_export(mp,h);
25303   mp_gr_ship_out (mp, hh);
25304   mp_xfree(hh);
25305   @<End progress report@>;
25306   if ( mp->internal[mp_tracing_output]>0 ) 
25307    mp_print_edges(mp, h," (just shipped out)",true);
25308 }
25309
25310
25311 @ Once again, the |gr_XXXX| macros are defined in |mppsout.h|
25312
25313 @<Export object color@>=
25314 gr_color_model(hq)  = color_model(p);
25315 gr_cyan_val(hq)     = cyan_val(p);
25316 gr_magenta_val(hq)  = magenta_val(p);
25317 gr_yellow_val(hq)   = yellow_val(p);
25318 gr_black_val(hq)    = black_val(p);
25319 gr_red_val(hq)      = red_val(p);
25320 gr_green_val(hq)    = green_val(p);
25321 gr_blue_val(hq)     = blue_val(p);
25322 gr_grey_val(hq)     = grey_val(p)
25323
25324
25325 @ @<Export object scripts@>=
25326 if (pre_script(p)!=null)
25327   gr_pre_script(hq)   = str(pre_script(p));
25328 if (post_script(p)!=null)
25329   gr_post_script(hq)  = str(post_script(p));
25330
25331 @ Now that we've finished |ship_out|, let's look at the other commands
25332 by which a user can send things to the \.{GF} file.
25333
25334 @ @<Determine if a character has been shipped out@>=
25335
25336   mp->cur_exp=mp_round_unscaled(mp, mp->cur_exp) % 256;
25337   if ( mp->cur_exp<0 ) mp->cur_exp=mp->cur_exp+256;
25338   boolean_reset(mp->char_exists[mp->cur_exp]);
25339   mp->cur_type=mp_boolean_type;
25340 }
25341
25342 @ @<Glob...@>=
25343 psout_data ps;
25344
25345 @ @<Allocate or initialize ...@>=
25346 mp_backend_initialize(mp);
25347
25348 @ @<Dealloc...@>=
25349 mp_backend_free(mp);
25350
25351
25352 @* \[45] Dumping and undumping the tables.
25353 After \.{INIMP} has seen a collection of macros, it
25354 can write all the necessary information on an auxiliary file so
25355 that production versions of \MP\ are able to initialize their
25356 memory at high speed. The present section of the program takes
25357 care of such output and input. We shall consider simultaneously
25358 the processes of storing and restoring,
25359 so that the inverse relation between them is clear.
25360 @.INIMP@>
25361
25362 The global variable |mem_ident| is a string that is printed right
25363 after the |banner| line when \MP\ is ready to start. For \.{INIMP} this
25364 string says simply `\.{(INIMP)}'; for other versions of \MP\ it says,
25365 for example, `\.{(mem=plain 90.4.14)}', showing the year,
25366 month, and day that the mem file was created. We have |mem_ident=0|
25367 before \MP's tables are loaded.
25368
25369 @<Glob...@>=
25370 char * mem_ident;
25371
25372 @ @<Set init...@>=
25373 mp->mem_ident=NULL;
25374
25375 @ @<Initialize table entries...@>=
25376 mp->mem_ident=xstrdup(" (INIMP)");
25377
25378 @ @<Declare act...@>=
25379 void mp_store_mem_file (MP mp) ;
25380
25381 @ @c void mp_store_mem_file (MP mp) {
25382   integer k;  /* all-purpose index */
25383   pointer p,q; /* all-purpose pointers */
25384   integer x; /* something to dump */
25385   four_quarters w; /* four ASCII codes */
25386   memory_word WW;
25387   @<Create the |mem_ident|, open the mem file,
25388     and inform the user that dumping has begun@>;
25389   @<Dump constants for consistency check@>;
25390   @<Dump the string pool@>;
25391   @<Dump the dynamic memory@>;
25392   @<Dump the table of equivalents and the hash table@>;
25393   @<Dump a few more things and the closing check word@>;
25394   @<Close the mem file@>;
25395 }
25396
25397 @ Corresponding to the procedure that dumps a mem file, we also have a function
25398 that reads~one~in. The function returns |false| if the dumped mem is
25399 incompatible with the present \MP\ table sizes, etc.
25400
25401 @d off_base 6666 /* go here if the mem file is unacceptable */
25402 @d too_small(A) { wake_up_terminal;
25403   wterm_ln("---! Must increase the "); wterm((A));
25404 @.Must increase the x@>
25405   goto OFF_BASE;
25406   }
25407
25408 @c 
25409 boolean mp_load_mem_file (MP mp) {
25410   integer k; /* all-purpose index */
25411   pointer p,q; /* all-purpose pointers */
25412   integer x; /* something undumped */
25413   str_number s; /* some temporary string */
25414   four_quarters w; /* four ASCII codes */
25415   memory_word WW;
25416   @<Undump constants for consistency check@>;
25417   @<Undump the string pool@>;
25418   @<Undump the dynamic memory@>;
25419   @<Undump the table of equivalents and the hash table@>;
25420   @<Undump a few more things and the closing check word@>;
25421   return true; /* it worked! */
25422 OFF_BASE: 
25423   wake_up_terminal;
25424   wterm_ln("(Fatal mem file error; I'm stymied)\n");
25425 @.Fatal mem file error@>
25426    return false;
25427 }
25428
25429 @ @<Declarations@>=
25430 boolean mp_load_mem_file (MP mp) ;
25431
25432 @ Mem files consist of |memory_word| items, and we use the following
25433 macros to dump words of different types:
25434
25435 @d dump_wd(A)   { WW=(A);       (mp->write_binary_file)(mp->mem_file,&WW,sizeof(WW)); }
25436 @d dump_int(A)  { int cint=(A); (mp->write_binary_file)(mp->mem_file,&cint,sizeof(cint)); }
25437 @d dump_hh(A)   { WW.hh=(A);    (mp->write_binary_file)(mp->mem_file,&WW,sizeof(WW)); }
25438 @d dump_qqqq(A) { WW.qqqq=(A);  (mp->write_binary_file)(mp->mem_file,&WW,sizeof(WW)); }
25439 @d dump_string(A) { dump_int(strlen(A)+1);
25440                     (mp->write_binary_file)(mp->mem_file,A,strlen(A)+1); }
25441
25442 @<Glob...@>=
25443 void * mem_file; /* for input or output of mem information */
25444
25445 @ The inverse macros are slightly more complicated, since we need to check
25446 the range of the values we are reading in. We say `|undump(a)(b)(x)|' to
25447 read an integer value |x| that is supposed to be in the range |a<=x<=b|.
25448
25449 @d mgeti(A) do {
25450   size_t wanted = sizeof(A);
25451   void *A_ptr = &A;
25452   (mp->read_binary_file)(mp->mem_file,&A_ptr,&wanted);
25453   if (wanted!=sizeof(A)) goto OFF_BASE;
25454 } while (0)
25455
25456 @d mgetw(A) do {
25457   size_t wanted = sizeof(A);
25458   void *A_ptr = &A;
25459   (mp->read_binary_file)(mp->mem_file,&A_ptr,&wanted);
25460   if (wanted!=sizeof(A)) goto OFF_BASE;
25461 } while (0)
25462
25463 @d undump_wd(A)   { mgetw(WW); A=WW; }
25464 @d undump_int(A)  { int cint; mgeti(cint); A=cint; }
25465 @d undump_hh(A)   { mgetw(WW); A=WW.hh; }
25466 @d undump_qqqq(A) { mgetw(WW); A=WW.qqqq; }
25467 @d undump_strings(A,B,C) { 
25468    undump_int(x); if ( (x<(A)) || (x>(B)) ) goto OFF_BASE; else C=str(x); }
25469 @d undump(A,B,C) { undump_int(x); if ( (x<(A)) || (x>(int)(B)) ) goto OFF_BASE; else C=x; }
25470 @d undump_size(A,B,C,D) { undump_int(x);
25471                           if (x<(A)) goto OFF_BASE; 
25472                           if (x>(B)) { too_small((C)); } else { D=x;} }
25473 @d undump_string(A) do { 
25474   size_t wanted; 
25475   integer XX=0; 
25476   undump_int(XX);
25477   wanted = XX;
25478   A = xmalloc(XX,sizeof(char));
25479   (mp->read_binary_file)(mp->mem_file,(void **)&A,&wanted);
25480   if (wanted!=(size_t)XX) goto OFF_BASE;
25481 } while (0)
25482
25483 @ The next few sections of the program should make it clear how we use the
25484 dump/undump macros.
25485
25486 @<Dump constants for consistency check@>=
25487 dump_int(mp->mem_top);
25488 dump_int(mp->hash_size);
25489 dump_int(mp->hash_prime)
25490 dump_int(mp->param_size);
25491 dump_int(mp->max_in_open);
25492
25493 @ Sections of a \.{WEB} program that are ``commented out'' still contribute
25494 strings to the string pool; therefore \.{INIMP} and \MP\ will have
25495 the same strings. (And it is, of course, a good thing that they do.)
25496 @.WEB@>
25497 @^string pool@>
25498
25499 @<Undump constants for consistency check@>=
25500 undump_int(x); mp->mem_top = x;
25501 undump_int(x); if (mp->hash_size != x) goto OFF_BASE;
25502 undump_int(x); if (mp->hash_prime != x) goto OFF_BASE;
25503 undump_int(x); if (mp->param_size != x) goto OFF_BASE;
25504 undump_int(x); if (mp->max_in_open != x) goto OFF_BASE
25505
25506 @ We do string pool compaction to avoid dumping unused strings.
25507
25508 @d dump_four_ASCII 
25509   w.b0=qi(mp->str_pool[k]); w.b1=qi(mp->str_pool[k+1]);
25510   w.b2=qi(mp->str_pool[k+2]); w.b3=qi(mp->str_pool[k+3]);
25511   dump_qqqq(w)
25512
25513 @<Dump the string pool@>=
25514 mp_do_compaction(mp, mp->pool_size);
25515 dump_int(mp->pool_ptr);
25516 dump_int(mp->max_str_ptr);
25517 dump_int(mp->str_ptr);
25518 k=0;
25519 while ( (mp->next_str[k]==k+1) && (k<=mp->max_str_ptr) ) 
25520   incr(k);
25521 dump_int(k);
25522 while ( k<=mp->max_str_ptr ) { 
25523   dump_int(mp->next_str[k]); incr(k);
25524 }
25525 k=0;
25526 while (1)  { 
25527   dump_int(mp->str_start[k]); /* TODO: valgrind warning here */
25528   if ( k==mp->str_ptr ) {
25529     break;
25530   } else { 
25531     k=mp->next_str[k]; 
25532   }
25533 };
25534 k=0;
25535 while (k+4<mp->pool_ptr ) { 
25536   dump_four_ASCII; k=k+4; 
25537 }
25538 k=mp->pool_ptr-4; dump_four_ASCII;
25539 mp_print_ln(mp); mp_print(mp, "at most "); mp_print_int(mp, mp->max_str_ptr);
25540 mp_print(mp, " strings of total length ");
25541 mp_print_int(mp, mp->pool_ptr)
25542
25543 @ @d undump_four_ASCII 
25544   undump_qqqq(w);
25545   mp->str_pool[k]=qo(w.b0); mp->str_pool[k+1]=qo(w.b1);
25546   mp->str_pool[k+2]=qo(w.b2); mp->str_pool[k+3]=qo(w.b3)
25547
25548 @<Undump the string pool@>=
25549 undump_int(mp->pool_ptr);
25550 mp_reallocate_pool(mp, mp->pool_ptr) ;
25551 undump_int(mp->max_str_ptr);
25552 mp_reallocate_strings (mp,mp->max_str_ptr) ;
25553 undump(0,mp->max_str_ptr,mp->str_ptr);
25554 undump(0,mp->max_str_ptr+1,s);
25555 for (k=0;k<=s-1;k++) 
25556   mp->next_str[k]=k+1;
25557 for (k=s;k<=mp->max_str_ptr;k++) 
25558   undump(s+1,mp->max_str_ptr+1,mp->next_str[k]);
25559 mp->fixed_str_use=0;
25560 k=0;
25561 while (1) { 
25562   undump(0,mp->pool_ptr,mp->str_start[k]);
25563   if ( k==mp->str_ptr ) break;
25564   mp->str_ref[k]=max_str_ref;
25565   incr(mp->fixed_str_use);
25566   mp->last_fixed_str=k; k=mp->next_str[k];
25567 }
25568 k=0;
25569 while ( k+4<mp->pool_ptr ) { 
25570   undump_four_ASCII; k=k+4;
25571 }
25572 k=mp->pool_ptr-4; undump_four_ASCII;
25573 mp->init_str_use=mp->fixed_str_use; mp->init_pool_ptr=mp->pool_ptr;
25574 mp->max_pool_ptr=mp->pool_ptr;
25575 mp->strs_used_up=mp->fixed_str_use;
25576 mp->pool_in_use=mp->str_start[mp->str_ptr]; mp->strs_in_use=mp->fixed_str_use;
25577 mp->max_pl_used=mp->pool_in_use; mp->max_strs_used=mp->strs_in_use;
25578 mp->pact_count=0; mp->pact_chars=0; mp->pact_strs=0;
25579
25580 @ By sorting the list of available spaces in the variable-size portion of
25581 |mem|, we are usually able to get by without having to dump very much
25582 of the dynamic memory.
25583
25584 We recompute |var_used| and |dyn_used|, so that \.{INIMP} dumps valid
25585 information even when it has not been gathering statistics.
25586
25587 @<Dump the dynamic memory@>=
25588 mp_sort_avail(mp); mp->var_used=0;
25589 dump_int(mp->lo_mem_max); dump_int(mp->rover);
25590 p=0; q=mp->rover; x=0;
25591 do {  
25592   for (k=p;k<= q+1;k++) 
25593     dump_wd(mp->mem[k]);
25594   x=x+q+2-p; mp->var_used=mp->var_used+q-p;
25595   p=q+node_size(q); q=rlink(q);
25596 } while (q!=mp->rover);
25597 mp->var_used=mp->var_used+mp->lo_mem_max-p; 
25598 mp->dyn_used=mp->mem_end+1-mp->hi_mem_min;
25599 for (k=p;k<= mp->lo_mem_max;k++ ) 
25600   dump_wd(mp->mem[k]);
25601 x=x+mp->lo_mem_max+1-p;
25602 dump_int(mp->hi_mem_min); dump_int(mp->avail);
25603 for (k=mp->hi_mem_min;k<=mp->mem_end;k++ ) 
25604   dump_wd(mp->mem[k]);
25605 x=x+mp->mem_end+1-mp->hi_mem_min;
25606 p=mp->avail;
25607 while ( p!=null ) { 
25608   decr(mp->dyn_used); p=link(p);
25609 }
25610 dump_int(mp->var_used); dump_int(mp->dyn_used);
25611 mp_print_ln(mp); mp_print_int(mp, x);
25612 mp_print(mp, " memory locations dumped; current usage is ");
25613 mp_print_int(mp, mp->var_used); mp_print_char(mp, '&'); mp_print_int(mp, mp->dyn_used)
25614
25615 @ @<Undump the dynamic memory@>=
25616 undump(lo_mem_stat_max+1000,hi_mem_stat_min-1,mp->lo_mem_max);
25617 undump(lo_mem_stat_max+1,mp->lo_mem_max,mp->rover);
25618 p=0; q=mp->rover;
25619 do {  
25620   for (k=p;k<= q+1; k++) 
25621     undump_wd(mp->mem[k]);
25622   p=q+node_size(q);
25623   if ( (p>mp->lo_mem_max)||((q>=rlink(q))&&(rlink(q)!=mp->rover)) ) 
25624     goto OFF_BASE;
25625   q=rlink(q);
25626 } while (q!=mp->rover);
25627 for (k=p;k<=mp->lo_mem_max;k++ ) 
25628   undump_wd(mp->mem[k]);
25629 undump(mp->lo_mem_max+1,hi_mem_stat_min,mp->hi_mem_min);
25630 undump(null,mp->mem_top,mp->avail); mp->mem_end=mp->mem_top;
25631 for (k=mp->hi_mem_min;k<= mp->mem_end;k++) 
25632   undump_wd(mp->mem[k]);
25633 undump_int(mp->var_used); undump_int(mp->dyn_used)
25634
25635 @ A different scheme is used to compress the hash table, since its lower region
25636 is usually sparse. When |text(p)<>0| for |p<=hash_used|, we output three
25637 words: |p|, |hash[p]|, and |eqtb[p]|. The hash table is, of course, densely
25638 packed for |p>=hash_used|, so the remaining entries are output in~a~block.
25639
25640 @<Dump the table of equivalents and the hash table@>=
25641 dump_int(mp->hash_used); 
25642 mp->st_count=frozen_inaccessible-1-mp->hash_used;
25643 for (p=1;p<=mp->hash_used;p++) {
25644   if ( text(p)!=0 ) {
25645      dump_int(p); dump_hh(mp->hash[p]); dump_hh(mp->eqtb[p]); incr(mp->st_count);
25646   }
25647 }
25648 for (p=mp->hash_used+1;p<=(int)hash_end;p++) {
25649   dump_hh(mp->hash[p]); dump_hh(mp->eqtb[p]);
25650 }
25651 dump_int(mp->st_count);
25652 mp_print_ln(mp); mp_print_int(mp, mp->st_count); mp_print(mp, " symbolic tokens")
25653
25654 @ @<Undump the table of equivalents and the hash table@>=
25655 undump(1,frozen_inaccessible,mp->hash_used); 
25656 p=0;
25657 do {  
25658   undump(p+1,mp->hash_used,p); 
25659   undump_hh(mp->hash[p]); undump_hh(mp->eqtb[p]);
25660 } while (p!=mp->hash_used);
25661 for (p=mp->hash_used+1;p<=(int)hash_end;p++ )  { 
25662   undump_hh(mp->hash[p]); undump_hh(mp->eqtb[p]);
25663 }
25664 undump_int(mp->st_count)
25665
25666 @ We have already printed a lot of statistics, so we set |mp_tracing_stats:=0|
25667 to prevent them appearing again.
25668
25669 @<Dump a few more things and the closing check word@>=
25670 dump_int(mp->max_internal);
25671 dump_int(mp->int_ptr);
25672 for (k=1;k<= mp->int_ptr;k++ ) { 
25673   dump_int(mp->internal[k]); 
25674   dump_string(mp->int_name[k]);
25675 }
25676 dump_int(mp->start_sym); 
25677 dump_int(mp->interaction); 
25678 dump_string(mp->mem_ident);
25679 dump_int(mp->bg_loc); dump_int(mp->eg_loc); dump_int(mp->serial_no); dump_int(69073);
25680 mp->internal[mp_tracing_stats]=0
25681
25682 @ @<Undump a few more things and the closing check word@>=
25683 undump_int(x);
25684 if (x>mp->max_internal) mp_grow_internals(mp,x);
25685 undump_int(mp->int_ptr);
25686 for (k=1;k<= mp->int_ptr;k++) { 
25687   undump_int(mp->internal[k]);
25688   undump_string(mp->int_name[k]);
25689 }
25690 undump(0,frozen_inaccessible,mp->start_sym);
25691 if (mp->interaction==mp_unspecified_mode) {
25692   undump(mp_unspecified_mode,mp_error_stop_mode,mp->interaction);
25693 } else {
25694   undump(mp_unspecified_mode,mp_error_stop_mode,x);
25695 }
25696 undump_string(mp->mem_ident);
25697 undump(1,hash_end,mp->bg_loc);
25698 undump(1,hash_end,mp->eg_loc);
25699 undump_int(mp->serial_no);
25700 undump_int(x); 
25701 if (x!=69073) goto OFF_BASE
25702
25703 @ @<Create the |mem_ident|...@>=
25704
25705   xfree(mp->mem_ident);
25706   mp->mem_ident = xmalloc(256,1);
25707   snprintf(mp->mem_ident,256," (mem=%s %i.%i.%i)", 
25708            mp->job_name,
25709            (int)(mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_year]) % 100),
25710            (int)mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_month]),
25711            (int)mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_day]));
25712   mp_pack_job_name(mp, mem_extension);
25713   while (! mp_w_open_out(mp, &mp->mem_file) )
25714     mp_prompt_file_name(mp, "mem file name", mem_extension);
25715   mp_print_nl(mp, "Beginning to dump on file ");
25716 @.Beginning to dump...@>
25717   mp_print(mp, mp->name_of_file); 
25718   mp_print_nl(mp, mp->mem_ident);
25719 }
25720
25721 @ @<Dealloc variables@>=
25722 xfree(mp->mem_ident);
25723
25724 @ @<Close the mem file@>=
25725 (mp->close_file)(mp->mem_file)
25726
25727 @* \[46] The main program.
25728 This is it: the part of \MP\ that executes all those procedures we have
25729 written.
25730
25731 Well---almost. We haven't put the parsing subroutines into the
25732 program yet; and we'd better leave space for a few more routines that may
25733 have been forgotten.
25734
25735 @c @<Declare the basic parsing subroutines@>;
25736 @<Declare miscellaneous procedures that were declared |forward|@>;
25737 @<Last-minute procedures@>
25738
25739 @ We've noted that there are two versions of \MP. One, called \.{INIMP},
25740 @.INIMP@>
25741 has to be run first; it initializes everything from scratch, without
25742 reading a mem file, and it has the capability of dumping a mem file.
25743 The other one is called `\.{VIRMP}'; it is a ``virgin'' program that needs
25744 @.VIRMP@>
25745 to input a mem file in order to get started. \.{VIRMP} typically has
25746 a bit more memory capacity than \.{INIMP}, because it does not need the
25747 space consumed by the dumping/undumping routines and the numerous calls on
25748 |primitive|, etc.
25749
25750 The \.{VIRMP} program cannot read a mem file instantaneously, of course;
25751 the best implementations therefore allow for production versions of \MP\ that
25752 not only avoid the loading routine for \PASCAL\ object code, they also have
25753 a mem file pre-loaded. 
25754
25755 @<Glob...@>=
25756 boolean ini_version; /* are we iniMP? */
25757
25758 @ @<Option variables@>=
25759 int ini_version; /* are we iniMP? */
25760
25761 @ @<Set |ini_version|@>=
25762 mp->ini_version = (opt->ini_version ? true : false);
25763
25764 @ Here we do whatever is needed to complete \MP's job gracefully on the
25765 local operating system. The code here might come into play after a fatal
25766 error; it must therefore consist entirely of ``safe'' operations that
25767 cannot produce error messages. For example, it would be a mistake to call
25768 |str_room| or |make_string| at this time, because a call on |overflow|
25769 might lead to an infinite loop.
25770 @^system dependencies@>
25771
25772 This program doesn't bother to close the input files that may still be open.
25773
25774 @<Last-minute...@>=
25775 void mp_close_files_and_terminate (MP mp) {
25776   integer k; /* all-purpose index */
25777   integer LH; /* the length of the \.{TFM} header, in words */
25778   int lk_offset; /* extra words inserted at beginning of |lig_kern| array */
25779   pointer p; /* runs through a list of \.{TFM} dimensions */
25780   @<Close all open files in the |rd_file| and |wr_file| arrays@>;
25781   if ( mp->internal[mp_tracing_stats]>0 )
25782     @<Output statistics about this job@>;
25783   wake_up_terminal; 
25784   @<Do all the finishing work on the \.{TFM} file@>;
25785   @<Explain what output files were written@>;
25786   if ( mp->log_opened ){ 
25787     wlog_cr;
25788     (mp->close_file)(mp->log_file); 
25789     mp->selector=mp->selector-2;
25790     if ( mp->selector==term_only ) {
25791       mp_print_nl(mp, "Transcript written on ");
25792 @.Transcript written...@>
25793       mp_print(mp, mp->log_name); mp_print_char(mp, '.');
25794     }
25795   }
25796   mp_print_ln(mp);
25797 }
25798
25799 @ @<Declarations@>=
25800 void mp_close_files_and_terminate (MP mp) ;
25801
25802 @ @<Close all open files in the |rd_file| and |wr_file| arrays@>=
25803 if (mp->rd_fname!=NULL) {
25804   for (k=0;k<=(int)mp->read_files-1;k++ ) {
25805     if ( mp->rd_fname[k]!=NULL ) {
25806       (mp->close_file)(mp->rd_file[k]);
25807    }
25808  }
25809 }
25810 if (mp->wr_fname!=NULL) {
25811   for (k=0;k<=(int)mp->write_files-1;k++) {
25812     if ( mp->wr_fname[k]!=NULL ) {
25813      (mp->close_file)(mp->wr_file[k]);
25814     }
25815   }
25816 }
25817
25818 @ @<Dealloc ...@>=
25819 for (k=0;k<(int)mp->max_read_files;k++ ) {
25820   if ( mp->rd_fname[k]!=NULL ) {
25821     (mp->close_file)(mp->rd_file[k]);
25822     mp_xfree(mp->rd_fname[k]); 
25823   }
25824 }
25825 mp_xfree(mp->rd_file);
25826 mp_xfree(mp->rd_fname);
25827 for (k=0;k<(int)mp->max_write_files;k++) {
25828   if ( mp->wr_fname[k]!=NULL ) {
25829     (mp->close_file)(mp->wr_file[k]);
25830     mp_xfree(mp->wr_fname[k]); 
25831   }
25832 }
25833 mp_xfree(mp->wr_file);
25834 mp_xfree(mp->wr_fname);
25835
25836
25837 @ We want to produce a \.{TFM} file if and only if |mp_fontmaking| is positive.
25838
25839 We reclaim all of the variable-size memory at this point, so that
25840 there is no chance of another memory overflow after the memory capacity
25841 has already been exceeded.
25842
25843 @<Do all the finishing work on the \.{TFM} file@>=
25844 if ( mp->internal[mp_fontmaking]>0 ) {
25845   @<Make the dynamic memory into one big available node@>;
25846   @<Massage the \.{TFM} widths@>;
25847   mp_fix_design_size(mp); mp_fix_check_sum(mp);
25848   @<Massage the \.{TFM} heights, depths, and italic corrections@>;
25849   mp->internal[mp_fontmaking]=0; /* avoid loop in case of fatal error */
25850   @<Finish the \.{TFM} file@>;
25851 }
25852
25853 @ @<Make the dynamic memory into one big available node@>=
25854 mp->rover=lo_mem_stat_max+1; link(mp->rover)=empty_flag; mp->lo_mem_max=mp->hi_mem_min-1;
25855 if ( mp->lo_mem_max-mp->rover>max_halfword ) mp->lo_mem_max=max_halfword+mp->rover;
25856 node_size(mp->rover)=mp->lo_mem_max-mp->rover; 
25857 llink(mp->rover)=mp->rover; rlink(mp->rover)=mp->rover;
25858 link(mp->lo_mem_max)=null; info(mp->lo_mem_max)=null
25859
25860 @ The present section goes directly to the log file instead of using
25861 |print| commands, because there's no need for these strings to take
25862 up |str_pool| memory when a non-{\bf stat} version of \MP\ is being used.
25863
25864 @<Output statistics...@>=
25865 if ( mp->log_opened ) { 
25866   char s[128];
25867   wlog_ln(" ");
25868   wlog_ln("Here is how much of MetaPost's memory you used:");
25869 @.Here is how much...@>
25870   snprintf(s,128," %i string%s out of %i",(int)mp->max_strs_used-mp->init_str_use,
25871           (mp->max_strs_used!=mp->init_str_use+1 ? "s" : ""),
25872           (int)(mp->max_strings-1-mp->init_str_use));
25873   wlog_ln(s);
25874   snprintf(s,128," %i string characters out of %i",
25875            (int)mp->max_pl_used-mp->init_pool_ptr,
25876            (int)mp->pool_size-mp->init_pool_ptr);
25877   wlog_ln(s);
25878   snprintf(s,128," %i words of memory out of %i",
25879            (int)mp->lo_mem_max+mp->mem_end-mp->hi_mem_min+2,
25880            (int)mp->mem_end+1);
25881   wlog_ln(s);
25882   snprintf(s,128," %i symbolic tokens out of %i", (int)mp->st_count, (int)mp->hash_size);
25883   wlog_ln(s);
25884   snprintf(s,128," %ii, %in, %ip, %ib stack positions out of %ii, %in, %ip, %ib",
25885            (int)mp->max_in_stack,(int)mp->int_ptr,
25886            (int)mp->max_param_stack,(int)mp->max_buf_stack+1,
25887            (int)mp->stack_size,(int)mp->max_internal,(int)mp->param_size,(int)mp->buf_size);
25888   wlog_ln(s);
25889   snprintf(s,128," %i string compactions (moved %i characters, %i strings)",
25890           (int)mp->pact_count,(int)mp->pact_chars,(int)mp->pact_strs);
25891   wlog_ln(s);
25892 }
25893
25894 @ We get to the |final_cleanup| routine when \&{end} or \&{dump} has
25895 been scanned.
25896
25897 @<Last-minute...@>=
25898 void mp_final_cleanup (MP mp) {
25899   small_number c; /* 0 for \&{end}, 1 for \&{dump} */
25900   c=mp->cur_mod;
25901   if ( mp->job_name==NULL ) mp_open_log_file(mp);
25902   while ( mp->input_ptr>0 ) {
25903     if ( token_state ) mp_end_token_list(mp);
25904     else  mp_end_file_reading(mp);
25905   }
25906   while ( mp->loop_ptr!=null ) mp_stop_iteration(mp);
25907   while ( mp->open_parens>0 ) { 
25908     mp_print(mp, " )"); decr(mp->open_parens);
25909   };
25910   while ( mp->cond_ptr!=null ) {
25911     mp_print_nl(mp, "(end occurred when ");
25912 @.end occurred...@>
25913     mp_print_cmd_mod(mp, fi_or_else,mp->cur_if);
25914     /* `\.{if}' or `\.{elseif}' or `\.{else}' */
25915     if ( mp->if_line!=0 ) {
25916       mp_print(mp, " on line "); mp_print_int(mp, mp->if_line);
25917     }
25918     mp_print(mp, " was incomplete)");
25919     mp->if_line=if_line_field(mp->cond_ptr);
25920     mp->cur_if=name_type(mp->cond_ptr); mp->cond_ptr=link(mp->cond_ptr);
25921   }
25922   if ( mp->history!=mp_spotless )
25923     if ( ((mp->history==mp_warning_issued)||(mp->interaction<mp_error_stop_mode)) )
25924       if ( mp->selector==term_and_log ) {
25925     mp->selector=term_only;
25926     mp_print_nl(mp, "(see the transcript file for additional information)");
25927 @.see the transcript file...@>
25928     mp->selector=term_and_log;
25929   }
25930   if ( c==1 ) {
25931     if (mp->ini_version) {
25932       mp_store_mem_file(mp); return;
25933     }
25934     mp_print_nl(mp, "(dump is performed only by INIMP)"); return;
25935 @.dump...only by INIMP@>
25936   }
25937 }
25938
25939 @ @<Declarations@>=
25940 void mp_final_cleanup (MP mp) ;
25941 void mp_init_prim (MP mp) ;
25942 void mp_init_tab (MP mp) ;
25943
25944 @ @<Last-minute...@>=
25945 void mp_init_prim (MP mp) { /* initialize all the primitives */
25946   @<Put each...@>;
25947 }
25948 @#
25949 void mp_init_tab (MP mp) { /* initialize other tables */
25950   integer k; /* all-purpose index */
25951   @<Initialize table entries (done by \.{INIMP} only)@>;
25952 }
25953
25954
25955 @ When we begin the following code, \MP's tables may still contain garbage;
25956 the strings might not even be present. Thus we must proceed cautiously to get
25957 bootstrapped in.
25958
25959 But when we finish this part of the program, \MP\ is ready to call on the
25960 |main_control| routine to do its work.
25961
25962 @<Get the first line...@>=
25963
25964   @<Initialize the input routines@>;
25965   if ( (mp->mem_ident==NULL)||(mp->buffer[loc]=='&') ) {
25966     if ( mp->mem_ident!=NULL ) {
25967       mp_do_initialize(mp); /* erase preloaded mem */
25968     }
25969     if ( ! mp_open_mem_file(mp) ) return mp_fatal_error_stop;
25970     if ( ! mp_load_mem_file(mp) ) {
25971       (mp->close_file)(mp->mem_file); 
25972       return mp_fatal_error_stop;
25973     }
25974     (mp->close_file)( mp->mem_file);
25975     while ( (loc<limit)&&(mp->buffer[loc]==' ') ) incr(loc);
25976   }
25977   mp->buffer[limit]='%';
25978   mp_fix_date_and_time(mp);
25979   mp->sys_random_seed = (scaled)(mp->get_random_seed)(mp);
25980   mp_init_randoms(mp, mp->sys_random_seed);
25981   @<Initialize the print |selector|...@>;
25982   if ( loc<limit ) if ( mp->buffer[loc]!='\\' ) 
25983     mp_start_input(mp); /* \&{input} assumed */
25984 }
25985
25986 @ @<Run inimpost commands@>=
25987 {
25988   mp_get_strings_started(mp);
25989   mp_init_tab(mp); /* initialize the tables */
25990   mp_init_prim(mp); /* call |primitive| for each primitive */
25991   mp->init_str_use=mp->str_ptr; mp->init_pool_ptr=mp->pool_ptr;
25992   mp->max_str_ptr=mp->str_ptr; mp->max_pool_ptr=mp->pool_ptr;
25993   mp_fix_date_and_time(mp);
25994 }
25995
25996
25997 @* \[47] Debugging.
25998 Once \MP\ is working, you should be able to diagnose most errors with
25999 the \.{show} commands and other diagnostic features. But for the initial
26000 stages of debugging, and for the revelation of really deep mysteries, you
26001 can compile \MP\ with a few more aids, including the \PASCAL\ runtime
26002 checks and its debugger. An additional routine called |debug_help|
26003 will also come into play when you type `\.D' after an error message;
26004 |debug_help| also occurs just before a fatal error causes \MP\ to succumb.
26005 @^debugging@>
26006 @^system dependencies@>
26007
26008 The interface to |debug_help| is primitive, but it is good enough when used
26009 with a \PASCAL\ debugger that allows you to set breakpoints and to read
26010 variables and change their values. After getting the prompt `\.{debug \#}', you
26011 type either a negative number (this exits |debug_help|), or zero (this
26012 goes to a location where you can set a breakpoint, thereby entering into
26013 dialog with the \PASCAL\ debugger), or a positive number |m| followed by
26014 an argument |n|. The meaning of |m| and |n| will be clear from the
26015 program below. (If |m=13|, there is an additional argument, |l|.)
26016 @.debug \#@>
26017
26018 @<Last-minute...@>=
26019 void mp_debug_help (MP mp) { /* routine to display various things */
26020   integer k;
26021   int l,m,n;
26022   char *aline;
26023   size_t len;
26024   while (1) { 
26025     wake_up_terminal;
26026     mp_print_nl(mp, "debug # (-1 to exit):"); update_terminal;
26027 @.debug \#@>
26028     m = 0;
26029     aline = (mp->read_ascii_file)(mp->term_in, &len);
26030     if (len) { sscanf(aline,"%i",&m); xfree(aline); }
26031     if ( m<=0 )
26032       return;
26033     n = 0 ;
26034     aline = (mp->read_ascii_file)(mp->term_in, &len);
26035     if (len) { sscanf(aline,"%i",&n); xfree(aline); }
26036     switch (m) {
26037     @<Numbered cases for |debug_help|@>;
26038     default: mp_print(mp, "?"); break;
26039     }
26040   }
26041 }
26042
26043 @ @<Numbered cases...@>=
26044 case 1: mp_print_word(mp, mp->mem[n]); /* display |mem[n]| in all forms */
26045   break;
26046 case 2: mp_print_int(mp, info(n));
26047   break;
26048 case 3: mp_print_int(mp, link(n));
26049   break;
26050 case 4: mp_print_int(mp, eq_type(n)); mp_print_char(mp, ':'); mp_print_int(mp, equiv(n));
26051   break;
26052 case 5: mp_print_variable_name(mp, n);
26053   break;
26054 case 6: mp_print_int(mp, mp->internal[n]);
26055   break;
26056 case 7: mp_do_show_dependencies(mp);
26057   break;
26058 case 9: mp_show_token_list(mp, n,null,100000,0);
26059   break;
26060 case 10: mp_print_str(mp, n);
26061   break;
26062 case 11: mp_check_mem(mp, n>0); /* check wellformedness; print new busy locations if |n>0| */
26063   break;
26064 case 12: mp_search_mem(mp, n); /* look for pointers to |n| */
26065   break;
26066 case 13: 
26067   l = 0;  
26068   aline = (mp->read_ascii_file)(mp->term_in, &len);
26069   if (len) { sscanf(aline,"%i",&l); xfree(aline); }
26070   mp_print_cmd_mod(mp, n,l); 
26071   break;
26072 case 14: for (k=0;k<=n;k++) mp_print_str(mp, mp->buffer[k]);
26073   break;
26074 case 15: mp->panicking=! mp->panicking;
26075   break;
26076
26077
26078 @ Saving the filename template
26079
26080 @<Save the filename template@>=
26081
26082   if ( mp->filename_template!=0 ) delete_str_ref(mp->filename_template);
26083   if ( length(mp->cur_exp)==0 ) mp->filename_template=0;
26084   else { 
26085     mp->filename_template=mp->cur_exp; add_str_ref(mp->filename_template);
26086   }
26087 }
26088
26089 @* \[48] System-dependent changes.
26090 This section should be replaced, if necessary, by any special
26091 modification of the program
26092 that are necessary to make \MP\ work at a particular installation.
26093 It is usually best to design your change file so that all changes to
26094 previous sections preserve the section numbering; then everybody's version
26095 will be consistent with the published program. More extensive changes,
26096 which introduce new sections, can be inserted here; then only the index
26097 itself will get a new section number.
26098 @^system dependencies@>
26099
26100 @* \[49] Index.
26101 Here is where you can find all uses of each identifier in the program,
26102 with underlined entries pointing to where the identifier was defined.
26103 If the identifier is only one letter long, however, you get to see only
26104 the underlined entries. {\sl All references are to section numbers instead of
26105 page numbers.}
26106
26107 This index also lists error messages and other aspects of the program
26108 that you might want to look up some day. For example, the entry
26109 for ``system dependencies'' lists all sections that should receive
26110 special attention from people who are installing \MP\ in a new
26111 operating environment. A list of various things that can't happen appears
26112 under ``this can't happen''.
26113 Approximately 25 sections are listed under ``inner loop''; these account
26114 for more than 60\pct! of \MP's running time, exclusive of input and output.