split off mem i/o; remove unused test_pen; bump version number; drop separate mptfmin.h
[mplib] / src / texk / web2c / mpdir / mp.w
1 % $Id$
2 %
3 % Copyright 2008 Taco Hoekwater.
4 %
5 % This program is free software: you can redistribute it and/or modify
6 % it under the terms of the GNU General Public License as published by
7 % the Free Software Foundation, either version 2 of the License, or
8 % (at your option) any later version.
9 %
10 % This program is distributed in the hope that it will be useful,
11 % but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
12 % MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
13 % GNU General Public License for more details.
14 %
15 % You should have received a copy of the GNU General Public License
16 % along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
17 %
18 % TeX is a trademark of the American Mathematical Society.
19 % METAFONT is a trademark of Addison-Wesley Publishing Company.
20 % PostScript is a trademark of Adobe Systems Incorporated.
21
22 % Here is TeX material that gets inserted after \input webmac
23 \def\hang{\hangindent 3em\noindent\ignorespaces}
24 \def\textindent#1{\hangindent2.5em\noindent\hbox to2.5em{\hss#1 }\ignorespaces}
25 \def\ps{PostScript}
26 \def\psqrt#1{\sqrt{\mathstrut#1}}
27 \def\k{_{k+1}}
28 \def\pct!{{\char`\%}} % percent sign in ordinary text
29 \font\tenlogo=logo10 % font used for the METAFONT logo
30 \font\logos=logosl10
31 \def\MF{{\tenlogo META}\-{\tenlogo FONT}}
32 \def\MP{{\tenlogo META}\-{\tenlogo POST}}
33 \def\[#1]{\ignorespaces} % left over from pascal web
34 \def\<#1>{$\langle#1\rangle$}
35 \def\section{\mathhexbox278}
36 \let\swap=\leftrightarrow
37 \def\round{\mathop{\rm round}\nolimits}
38 \mathchardef\vb="026A % synonym for `\|'
39
40 \def\(#1){} % this is used to make section names sort themselves better
41 \def\9#1{} % this is used for sort keys in the index via @@:sort key}{entry@@>
42 \def\title{MetaPost}
43 \pdfoutput=1
44 \pageno=3
45
46 @* \[1] Introduction.
47
48 This is \MP\ by John Hobby, a graphics-language processor based on D. E. Knuth's \MF.
49
50 Much of the original Pascal version of this program was copied with
51 permission from MF.web Version 1.9. It interprets a language very
52 similar to D.E. Knuth's METAFONT, but with changes designed to make it
53 more suitable for PostScript output.
54
55 The main purpose of the following program is to explain the algorithms of \MP\
56 as clearly as possible. However, the program has been written so that it
57 can be tuned to run efficiently in a wide variety of operating environments
58 by making comparatively few changes. Such flexibility is possible because
59 the documentation that follows is written in the \.{WEB} language, which is
60 at a higher level than C.
61
62 A large piece of software like \MP\ has inherent complexity that cannot
63 be reduced below a certain level of difficulty, although each individual
64 part is fairly simple by itself. The \.{WEB} language is intended to make
65 the algorithms as readable as possible, by reflecting the way the
66 individual program pieces fit together and by providing the
67 cross-references that connect different parts. Detailed comments about
68 what is going on, and about why things were done in certain ways, have
69 been liberally sprinkled throughout the program.  These comments explain
70 features of the implementation, but they rarely attempt to explain the
71 \MP\ language itself, since the reader is supposed to be familiar with
72 {\sl The {\logos METAFONT\/}book} as well as the manual
73 @.WEB@>
74 @:METAFONTbook}{\sl The {\logos METAFONT\/}book}@>
75 {\sl A User's Manual for MetaPost}, Computing Science Technical Report 162,
76 AT\AM T Bell Laboratories.
77
78 @ The present implementation is a preliminary version, but the possibilities
79 for new features are limited by the desire to remain as nearly compatible
80 with \MF\ as possible.
81
82 On the other hand, the \.{WEB} description can be extended without changing
83 the core of the program, and it has been designed so that such
84 extensions are not extremely difficult to make.
85 The |banner| string defined here should be changed whenever \MP\
86 undergoes any modifications, so that it will be clear which version of
87 \MP\ might be the guilty party when a problem arises.
88 @^extensions to \MP@>
89 @^system dependencies@>
90
91 @d default_banner "This is MetaPost, Version 1.086" /* printed when \MP\ starts */
92 @d true 1
93 @d false 0
94
95 @(mpmp.h@>=
96 #define metapost_version "1.086"
97 #define metapost_magic (('M'*256) + 'P')*65536 + 1086
98
99 @ The external library header for \MP\ is |mplib.h|. It contains a
100 few typedefs and the header defintions for the externally used
101 fuctions.
102
103 The most important of the typedefs is the definition of the structure 
104 |MP_options|, that acts as a small, configurable front-end to the fairly 
105 large |MP_instance| structure.
106  
107 @(mplib.h@>=
108 typedef struct MP_instance * MP;
109 @<Exported types@>
110 typedef struct MP_options {
111   @<Option variables@>
112 } MP_options;
113 @<Exported function headers@>
114
115 @ The internal header file is much longer: it not only lists the complete
116 |MP_instance|, but also a lot of functions that have to be available to
117 the \ps\ backend, that is defined in a separate \.{WEB} file. 
118
119 The variables from |MP_options| are included inside the |MP_instance| 
120 wholesale.
121
122 @(mpmp.h@>=
123 #include <setjmp.h>
124 typedef struct psout_data_struct * psout_data;
125 #ifndef HAVE_BOOLEAN
126 typedef int boolean;
127 #endif
128 #ifndef INTEGER_TYPE
129 typedef int integer;
130 #endif
131 @<Declare helpers@>
132 @<Types in the outer block@>
133 @<Constants in the outer block@>
134 #  ifndef LIBAVL_ALLOCATOR
135 #    define LIBAVL_ALLOCATOR
136     struct libavl_allocator {
137         void *(*libavl_malloc) (struct libavl_allocator *, size_t libavl_size);
138         void (*libavl_free) (struct libavl_allocator *, void *libavl_block);
139     };
140 #  endif
141 typedef struct MP_instance {
142   @<Option variables@>
143   @<Global variables@>
144 } MP_instance;
145 @<Internal library declarations@>
146
147 @ @c 
148 #include "config.h"
149 #include <stdio.h>
150 #include <stdlib.h>
151 #include <string.h>
152 #include <stdarg.h>
153 #include <assert.h>
154 #ifdef HAVE_UNISTD_H
155 #include <unistd.h> /* for access() */
156 #endif
157 #include <time.h> /* for struct tm \& co */
158 #include "mplib.h"
159 #include "psout.h" /* external header */
160 #include "mpmp.h" /* internal header */
161 #include "mppsout.h" /* internal header */
162 extern font_number mp_read_font_info (MP mp, char *fname); /* tfmin.w */
163 @h
164 @<Declarations@>
165 @<Basic printing procedures@>
166 @<Error handling procedures@>
167
168 @ Here are the functions that set up the \MP\ instance.
169
170 @<Declarations@> =
171 MP_options *mp_options (void);
172 MP mp_initialize (MP_options *opt);
173
174 @ @c
175 MP_options *mp_options (void) {
176   MP_options *opt;
177   size_t l = sizeof(MP_options);
178   opt = malloc(l);
179   if (opt!=NULL) {
180     memset (opt,0,l);
181     opt->ini_version = true;
182   }
183   return opt;
184
185
186 @ @<Internal library declarations@>=
187 @<Declare subroutines for parsing file names@>
188
189 @ The whole instance structure is initialized with zeroes,
190 this greatly reduces the number of statements needed in 
191 the |Allocate or initialize variables| block.
192
193 @d set_callback_option(A) do { mp->A = mp_##A;
194   if (opt->A!=NULL) mp->A = opt->A;
195 } while (0)
196
197 @c
198 static MP mp_do_new (jmp_buf *buf) {
199   MP mp = malloc(sizeof(MP_instance));
200   if (mp==NULL) {
201     xfree(buf);
202         return NULL;
203   }
204   memset(mp,0,sizeof(MP_instance));
205   mp->jump_buf = buf;
206   return mp;
207 }
208
209 @ @c
210 static void mp_free (MP mp) {
211   int k; /* loop variable */
212   @<Dealloc variables@>
213   if (mp->noninteractive) {
214     @<Finish non-interactive use@>;
215   }
216   xfree(mp->jump_buf);
217   xfree(mp);
218 }
219
220 @ @c
221 static void mp_do_initialize ( MP mp) {
222   @<Local variables for initialization@>
223   @<Set initial values of key variables@>
224 }
225
226 @ This procedure gets things started properly.
227 @c
228 MP mp_initialize (MP_options *opt) { 
229   MP mp;
230   jmp_buf *buf = malloc(sizeof(jmp_buf));
231   if (buf == NULL || setjmp(*buf) != 0) 
232     return NULL;
233   mp = mp_do_new(buf);
234   if (mp == NULL)
235     return NULL;
236   mp->userdata=opt->userdata;
237   @<Set |ini_version|@>;
238   mp->noninteractive=opt->noninteractive;
239   set_callback_option(find_file);
240   set_callback_option(open_file);
241   set_callback_option(read_ascii_file);
242   set_callback_option(read_binary_file);
243   set_callback_option(close_file);
244   set_callback_option(eof_file);
245   set_callback_option(flush_file);
246   set_callback_option(write_ascii_file);
247   set_callback_option(write_binary_file);
248   set_callback_option(shipout_backend);
249   if (opt->banner && *(opt->banner)) {
250     mp->banner = xstrdup(opt->banner);
251   } else {
252     mp->banner = xstrdup(default_banner);
253   }
254   if (opt->command_line && *(opt->command_line))
255     mp->command_line = xstrdup(opt->command_line);
256   if (mp->noninteractive) {
257     @<Prepare function pointers for non-interactive use@>;
258   } 
259   /* open the terminal for output */
260   t_open_out; 
261   @<Find constant sizes@>;
262   @<Allocate or initialize variables@>
263   mp_reallocate_memory(mp,mp->mem_max);
264   mp_reallocate_paths(mp,1000);
265   mp_reallocate_fonts(mp,8);
266   mp->history=mp_fatal_error_stop; /* in case we quit during initialization */
267   @<Check the ``constant'' values...@>;
268   if ( mp->bad>0 ) {
269         char ss[256];
270     mp_snprintf(ss,256,"Ouch---my internal constants have been clobbered!\n"
271                    "---case %i",(int)mp->bad);
272     do_fprintf(mp->err_out,(char *)ss);
273 @.Ouch...clobbered@>
274     return mp;
275   }
276   mp_do_initialize(mp); /* erase preloaded mem */
277   if (mp->ini_version) {
278     @<Run inimpost commands@>;
279   }
280   if (!mp->noninteractive) {
281     @<Initialize the output routines@>;
282     @<Get the first line of input and prepare to start@>;
283     @<Initializations after first line is read@>;
284   } else {
285     mp->history=mp_spotless;
286   }
287   return mp;
288 }
289
290 @ @<Initializations after first line is read@>=
291 mp_set_job_id(mp);
292 mp_init_map_file(mp, mp->troff_mode);
293 mp->history=mp_spotless; /* ready to go! */
294 if (mp->troff_mode) {
295   mp->internal[mp_gtroffmode]=unity; 
296   mp->internal[mp_prologues]=unity; 
297 }
298 if ( mp->start_sym>0 ) { /* insert the `\&{everyjob}' symbol */
299   mp->cur_sym=mp->start_sym; mp_back_input(mp);
300 }
301
302 @ @<Exported function headers@>=
303 extern MP_options *mp_options (void);
304 extern MP mp_initialize (MP_options *opt) ;
305 extern int mp_status(MP mp);
306 extern void *mp_userdata(MP mp);
307
308 @ @c
309 int mp_status(MP mp) { return mp->history; }
310
311 @ @c
312 void *mp_userdata(MP mp) { return mp->userdata; }
313
314 @ The overall \MP\ program begins with the heading just shown, after which
315 comes a bunch of procedure declarations and function declarations.
316 Finally we will get to the main program, which begins with the
317 comment `|start_here|'. If you want to skip down to the
318 main program now, you can look up `|start_here|' in the index.
319 But the author suggests that the best way to understand this program
320 is to follow pretty much the order of \MP's components as they appear in the
321 \.{WEB} description you are now reading, since the present ordering is
322 intended to combine the advantages of the ``bottom up'' and ``top down''
323 approaches to the problem of understanding a somewhat complicated system.
324
325 @ Some of the code below is intended to be used only when diagnosing the
326 strange behavior that sometimes occurs when \MP\ is being installed or
327 when system wizards are fooling around with \MP\ without quite knowing
328 what they are doing. Such code will not normally be compiled; it is
329 delimited by the preprocessor test `|#ifdef DEBUG .. #endif|'.
330
331 @ This program has two important variations: (1) There is a long and slow
332 version called \.{INIMP}, which does the extra calculations needed to
333 @.INIMP@>
334 initialize \MP's internal tables; and (2)~there is a shorter and faster
335 production version, which cuts the initialization to a bare minimum.
336
337 Which is which is decided at runtime.
338
339 @ The following parameters can be changed at compile time to extend or
340 reduce \MP's capacity. They may have different values in \.{INIMP} and
341 in production versions of \MP.
342 @.INIMP@>
343 @^system dependencies@>
344
345 @<Constants...@>=
346 #define file_name_size 255 /* file names shouldn't be longer than this */
347 #define bistack_size 1500 /* size of stack for bisection algorithms;
348   should probably be left at this value */
349
350 @ Like the preceding parameters, the following quantities can be changed
351 to extend or reduce \MP's capacity. But if they are changed,
352 it is necessary to rerun the initialization program \.{INIMP}
353 @.INIMP@>
354 to generate new tables for the production \MP\ program.
355 One can't simply make helter-skelter changes to the following constants,
356 since certain rather complex initialization
357 numbers are computed from them. 
358
359 @ @<Glob...@>=
360 int max_strings; /* maximum number of strings; must not exceed |max_halfword| */
361 int pool_size; /* maximum number of characters in strings, including all
362   error messages and help texts, and the names of all identifiers */
363 int mem_max; /* greatest index in \MP's internal |mem| array;
364   must be strictly less than |max_halfword|;
365   must be equal to |mem_top| in \.{INIMP}, otherwise |>=mem_top| */
366 int mem_top; /* largest index in the |mem| array dumped by \.{INIMP};
367   must not be greater than |mem_max| */
368 int hash_prime; /* a prime number equal to about 85\pct! of |hash_size| */
369
370 @ @<Option variables@>=
371 int error_line; /* width of context lines on terminal error messages */
372 int half_error_line; /* width of first lines of contexts in terminal
373   error messages; should be between 30 and |error_line-15| */
374 int max_print_line; /* width of longest text lines output; should be at least 60 */
375 unsigned hash_size; /* maximum number of symbolic tokens,
376   must be less than |max_halfword-3*param_size| */
377 int param_size; /* maximum number of simultaneous macro parameters */
378 int max_in_open; /* maximum number of input files and error insertions that
379   can be going on simultaneously */
380 int main_memory; /* only for options, to set up |mem_max| and |mem_top| */
381 void *userdata; /* this allows the calling application to setup local */
382 char *banner; /* the banner that is printed to the screen and log */
383
384 @ @<Dealloc variables@>=
385 xfree(mp->banner);
386
387
388 @d set_value(a,b,c) do { a=c; if (b>c) a=b; } while (0)
389
390 @<Allocate or ...@>=
391 mp->max_strings=500;
392 mp->pool_size=10000;
393 set_value(mp->error_line,opt->error_line,79);
394 set_value(mp->half_error_line,opt->half_error_line,50);
395 if (mp->half_error_line>mp->error_line-15 ) 
396   mp->half_error_line = mp->error_line-15;
397 set_value(mp->max_print_line,opt->max_print_line,100);
398
399 @ In case somebody has inadvertently made bad settings of the ``constants,''
400 \MP\ checks them using a global variable called |bad|.
401
402 This is the second of many sections of \MP\ where global variables are
403 defined.
404
405 @<Glob...@>=
406 integer bad; /* is some ``constant'' wrong? */
407
408 @ Later on we will say `\ignorespaces|if (mem_max>=max_halfword) bad=10;|',
409 or something similar. (We can't do that until |max_halfword| has been defined.)
410
411 In case you are wondering about the non-consequtive values of |bad|: some
412 of the things that used to be WEB constants are now runtime variables
413 with checking at assignment time.
414
415 @<Check the ``constant'' values for consistency@>=
416 mp->bad=0;
417 if ( mp->mem_top<=1100 ) mp->bad=4;
418
419 @ Some |goto| labels are used by the following definitions. The label
420 `|restart|' is occasionally used at the very beginning of a procedure; and
421 the label `|reswitch|' is occasionally used just prior to a |case|
422 statement in which some cases change the conditions and we wish to branch
423 to the newly applicable case.  Loops that are set up with the |loop|
424 construction defined below are commonly exited by going to `|done|' or to
425 `|found|' or to `|not_found|', and they are sometimes repeated by going to
426 `|continue|'.  If two or more parts of a subroutine start differently but
427 end up the same, the shared code may be gathered together at
428 `|common_ending|'.
429
430 @ Here are some macros for common programming idioms.
431
432 @d incr(A)   (A)=(A)+1 /* increase a variable by unity */
433 @d decr(A)   (A)=(A)-1 /* decrease a variable by unity */
434 @d negate(A) (A)=-(A) /* change the sign of a variable */
435 @d double(A) (A)=(A)+(A)
436 @d odd(A)   ((A)%2==1)
437 @d do_nothing   /* empty statement */
438
439 @* \[2] The character set.
440 In order to make \MP\ readily portable to a wide variety of
441 computers, all of its input text is converted to an internal eight-bit
442 code that includes standard ASCII, the ``American Standard Code for
443 Information Interchange.''  This conversion is done immediately when each
444 character is read in. Conversely, characters are converted from ASCII to
445 the user's external representation just before they are output to a
446 text file.
447 @^ASCII code@>
448
449 Such an internal code is relevant to users of \MP\ only with respect to
450 the \&{char} and \&{ASCII} operations, and the comparison of strings.
451
452 @ Characters of text that have been converted to \MP's internal form
453 are said to be of type |ASCII_code|, which is a subrange of the integers.
454
455 @<Types...@>=
456 typedef unsigned char ASCII_code; /* eight-bit numbers */
457
458 @ The present specification of \MP\ has been written under the assumption
459 that the character set contains at least the letters and symbols associated
460 with ASCII codes 040 through 0176; all of these characters are now
461 available on most computer terminals.
462
463 @<Types...@>=
464 typedef unsigned char text_char; /* the data type of characters in text files */
465
466 @ @<Local variables for init...@>=
467 integer i;
468
469 @ The \MP\ processor converts between ASCII code and
470 the user's external character set by means of arrays |xord| and |xchr|
471 that are analogous to Pascal's |ord| and |chr| functions.
472
473 @(mpmp.h@>=
474 #define xchr(A) mp->xchr[(A)]
475 #define xord(A) mp->xord[(A)]
476
477 @ @<Glob...@>=
478 ASCII_code xord[256];  /* specifies conversion of input characters */
479 text_char xchr[256];  /* specifies conversion of output characters */
480
481 @ The core system assumes all 8-bit is acceptable.  If it is not,
482 a change file has to alter the below section.
483 @^system dependencies@>
484
485 Additionally, people with extended character sets can
486 assign codes arbitrarily, giving an |xchr| equivalent to whatever
487 characters the users of \MP\ are allowed to have in their input files.
488 Appropriate changes to \MP's |char_class| table should then be made.
489 (Unlike \TeX, each installation of \MP\ has a fixed assignment of category
490 codes, called the |char_class|.) Such changes make portability of programs
491 more difficult, so they should be introduced cautiously if at all.
492 @^character set dependencies@>
493 @^system dependencies@>
494
495 @<Set initial ...@>=
496 for (i=0;i<=0377;i++) { xchr(i)=(text_char)i; }
497
498 @ The following system-independent code makes the |xord| array contain a
499 suitable inverse to the information in |xchr|. Note that if |xchr[i]=xchr[j]|
500 where |i<j<0177|, the value of |xord[xchr[i]]| will turn out to be
501 |j| or more; hence, standard ASCII code numbers will be used instead of
502 codes below 040 in case there is a coincidence.
503
504 @<Set initial ...@>=
505 for (i=0;i<=255;i++) { 
506    xord(xchr(i))=0177;
507 }
508 for (i=0200;i<=0377;i++) { xord(xchr(i))=(ASCII_code)i;}
509 for (i=0;i<=0176;i++) { xord(xchr(i))=(ASCII_code)i;}
510
511 @* \[3] Input and output.
512 The bane of portability is the fact that different operating systems treat
513 input and output quite differently, perhaps because computer scientists
514 have not given sufficient attention to this problem. People have felt somehow
515 that input and output are not part of ``real'' programming. Well, it is true
516 that some kinds of programming are more fun than others. With existing
517 input/output conventions being so diverse and so messy, the only sources of
518 joy in such parts of the code are the rare occasions when one can find a
519 way to make the program a little less bad than it might have been. We have
520 two choices, either to attack I/O now and get it over with, or to postpone
521 I/O until near the end. Neither prospect is very attractive, so let's
522 get it over with.
523
524 The basic operations we need to do are (1)~inputting and outputting of
525 text, to or from a file or the user's terminal; (2)~inputting and
526 outputting of eight-bit bytes, to or from a file; (3)~instructing the
527 operating system to initiate (``open'') or to terminate (``close'') input or
528 output from a specified file; (4)~testing whether the end of an input
529 file has been reached; (5)~display of bits on the user's screen.
530 The bit-display operation will be discussed in a later section; we shall
531 deal here only with more traditional kinds of I/O.
532
533 @ Finding files happens in a slightly roundabout fashion: the \MP\
534 instance object contains a field that holds a function pointer that finds a
535 file, and returns its name, or NULL. For this, it receives three
536 parameters: the non-qualified name |fname|, the intended |fopen|
537 operation type |fmode|, and the type of the file |ftype|.
538
539 The file types that are passed on in |ftype| can be  used to 
540 differentiate file searches if a library like kpathsea is used,
541 the fopen mode is passed along for the same reason.
542
543 @<Types...@>=
544 typedef unsigned char eight_bits ; /* unsigned one-byte quantity */
545
546 @ @<Exported types@>=
547 enum mp_filetype {
548   mp_filetype_terminal = 0, /* the terminal */
549   mp_filetype_error, /* the terminal */
550   mp_filetype_program , /* \MP\ language input */
551   mp_filetype_log,  /* the log file */
552   mp_filetype_postscript, /* the postscript output */
553   mp_filetype_memfile, /* memory dumps */
554   mp_filetype_metrics, /* TeX font metric files */
555   mp_filetype_fontmap, /* PostScript font mapping files */
556   mp_filetype_font, /*  PostScript type1 font programs */
557   mp_filetype_encoding, /*  PostScript font encoding files */
558   mp_filetype_text  /* first text file for readfrom and writeto primitives */
559 };
560 typedef char *(*mp_file_finder)(MP, const char *, const char *, int);
561 typedef void *(*mp_file_opener)(MP, const char *, const char *, int);
562 typedef char *(*mp_file_reader)(MP, void *, size_t *);
563 typedef void (*mp_binfile_reader)(MP, void *, void **, size_t *);
564 typedef void (*mp_file_closer)(MP, void *);
565 typedef int (*mp_file_eoftest)(MP, void *);
566 typedef void (*mp_file_flush)(MP, void *);
567 typedef void (*mp_file_writer)(MP, void *, const char *);
568 typedef void (*mp_binfile_writer)(MP, void *, void *, size_t);
569
570 @ @<Option variables@>=
571 mp_file_finder find_file;
572 mp_file_opener open_file;
573 mp_file_reader read_ascii_file;
574 mp_binfile_reader read_binary_file;
575 mp_file_closer close_file;
576 mp_file_eoftest eof_file;
577 mp_file_flush flush_file;
578 mp_file_writer write_ascii_file;
579 mp_binfile_writer write_binary_file;
580
581 @ The default function for finding files is |mp_find_file|. It is 
582 pretty stupid: it will only find files in the current directory.
583
584 This function may disappear altogether, it is currently only
585 used for the default font map file.
586
587 @c
588 static char *mp_find_file (MP mp, const char *fname, const char *fmode, int ftype)  {
589   (void) mp;
590   if (fmode[0] != 'r' || (! access (fname,R_OK)) || ftype) {  
591      return mp_strdup(fname);
592   }
593   return NULL;
594 }
595
596 @ Because |mp_find_file| is used so early, it has to be in the helpers
597 section.
598
599 @<Declarations@>=
600 static char *mp_find_file (MP mp, const char *fname, const char *fmode, int ftype) ;
601 static void *mp_open_file (MP mp , const char *fname, const char *fmode, int ftype) ;
602 static char *mp_read_ascii_file (MP mp, void *f, size_t *size) ;
603 static void mp_read_binary_file (MP mp, void *f, void **d, size_t *size) ;
604 static void mp_close_file (MP mp, void *f) ;
605 static int mp_eof_file (MP mp, void *f) ;
606 static void mp_flush_file (MP mp, void *f) ;
607 static void mp_write_ascii_file (MP mp, void *f, const char *s) ;
608 static void mp_write_binary_file (MP mp, void *f, void *s, size_t t) ;
609
610 @ The function to open files can now be very short.
611
612 @c
613 void *mp_open_file(MP mp, const char *fname, const char *fmode, int ftype)  {
614   char realmode[3];
615   (void) mp;
616   realmode[0] = *fmode;
617   realmode[1] = 'b';
618   realmode[2] = 0;
619   if (ftype==mp_filetype_terminal) {
620     return (fmode[0] == 'r' ? stdin : stdout);
621   } else if (ftype==mp_filetype_error) {
622     return stderr;
623   } else if (fname != NULL && (fmode[0] != 'r' || (! access (fname,R_OK)))) {
624     return (void *)fopen(fname, realmode);
625   }
626   return NULL;
627 }
628
629 @ This is a legacy interface: (almost) all file names pass through |name_of_file|.
630
631 @<Glob...@>=
632 char name_of_file[file_name_size+1]; /* the name of a system file */
633 int name_length;/* this many characters are actually
634   relevant in |name_of_file| (the rest are blank) */
635
636 @ @<Option variables@>=
637 int print_found_names; /* configuration parameter */
638
639 @ If this parameter is true, the terminal and log will report the found
640 file names for input files instead of the requested ones. 
641 It is off by default because it creates an extra filename lookup.
642
643 @<Allocate or initialize ...@>=
644 mp->print_found_names = (opt->print_found_names>0 ? true : false);
645
646 @ \MP's file-opening procedures return |false| if no file identified by
647 |name_of_file| could be opened.
648
649 The |OPEN_FILE| macro takes care of the |print_found_names| parameter.
650 It is not used for opening a mem file for read, because that file name 
651 is never printed.
652
653 @d OPEN_FILE(A) do {
654   if (mp->print_found_names) {
655     char *s = (mp->find_file)(mp,mp->name_of_file,A,ftype);
656     if (s!=NULL) {
657       *f = (mp->open_file)(mp,mp->name_of_file,A, ftype); 
658       strncpy(mp->name_of_file,s,file_name_size);
659       xfree(s);
660     } else {
661       *f = NULL;
662     }
663   } else {
664     *f = (mp->open_file)(mp,mp->name_of_file,A, ftype); 
665   }
666 } while (0);
667 return (*f ? true : false)
668
669 @c 
670 static boolean mp_a_open_in (MP mp, void **f, int ftype) {
671   /* open a text file for input */
672   OPEN_FILE("r");
673 }
674 @#
675 boolean mp_w_open_in (MP mp, void **f) {
676   /* open a word file for input */
677   *f = (mp->open_file)(mp,mp->name_of_file,"r",mp_filetype_memfile); 
678   return (*f ? true : false);
679 }
680 @#
681 static boolean mp_a_open_out (MP mp, void **f, int ftype) {
682   /* open a text file for output */
683   OPEN_FILE("w");
684 }
685 @#
686 static boolean mp_b_open_out (MP mp, void **f, int ftype) {
687   /* open a binary file for output */
688   OPEN_FILE("w");
689 }
690 @#
691 boolean mp_w_open_out (MP mp, void **f) {
692   /* open a word file for output */
693   int ftype = mp_filetype_memfile;
694   OPEN_FILE("w");
695 }
696
697 @ @<Internal library ...@>=
698 boolean mp_w_open_out (MP mp, void **f);
699
700 @ @c
701 static char *mp_read_ascii_file (MP mp, void *ff, size_t *size) {
702   int c;
703   size_t len = 0, lim = 128;
704   char *s = NULL;
705   FILE *f = (FILE *)ff;
706   *size = 0;
707   (void) mp; /* for -Wunused */
708   if (f==NULL)
709     return NULL;
710   c = fgetc(f);
711   if (c==EOF)
712     return NULL;
713   s = malloc(lim); 
714   if (s==NULL) return NULL;
715   while (c!=EOF && c!='\n' && c!='\r') { 
716     if (len==lim) {
717       s =realloc(s, (lim+(lim>>2)));
718       if (s==NULL) return NULL;
719       lim+=(lim>>2);
720     }
721         s[len++] = c;
722     c =fgetc(f);
723   }
724   if (c=='\r') {
725     c = fgetc(f);
726     if (c!=EOF && c!='\n')
727        ungetc(c,f);
728   }
729   s[len] = 0;
730   *size = len;
731   return s;
732 }
733
734 @ @c
735 void mp_write_ascii_file (MP mp, void *f, const char *s) {
736   (void) mp;
737   if (f!=NULL) {
738     fputs(s,(FILE *)f);
739   }
740 }
741
742 @ @c
743 void mp_read_binary_file (MP mp, void *f, void **data, size_t *size) {
744   size_t len = 0;
745   (void) mp;
746   if (f!=NULL)
747     len = fread(*data,1,*size,(FILE *)f);
748   *size = len;
749 }
750
751 @ @c
752 void mp_write_binary_file (MP mp, void *f, void *s, size_t size) {
753   (void) mp;
754   if (f!=NULL)
755     (void)fwrite(s,size,1,(FILE *)f);
756 }
757
758
759 @ @c
760 void mp_close_file (MP mp, void *f) {
761   (void) mp;
762   if (f!=NULL)
763     fclose((FILE *)f);
764 }
765
766 @ @c
767 int mp_eof_file (MP mp, void *f) {
768   (void) mp;
769   if (f!=NULL)
770     return feof((FILE *)f);
771    else 
772     return 1;
773 }
774
775 @ @c
776 void mp_flush_file (MP mp, void *f) {
777   (void) mp;
778   if (f!=NULL)
779     fflush((FILE *)f);
780 }
781
782 @ Input from text files is read one line at a time, using a routine called
783 |input_ln|. This function is defined in terms of global variables called
784 |buffer|, |first|, and |last| that will be described in detail later; for
785 now, it suffices for us to know that |buffer| is an array of |ASCII_code|
786 values, and that |first| and |last| are indices into this array
787 representing the beginning and ending of a line of text.
788
789 @<Glob...@>=
790 size_t buf_size; /* maximum number of characters simultaneously present in
791                     current lines of open files */
792 ASCII_code *buffer; /* lines of characters being read */
793 size_t first; /* the first unused position in |buffer| */
794 size_t last; /* end of the line just input to |buffer| */
795 size_t max_buf_stack; /* largest index used in |buffer| */
796
797 @ @<Allocate or initialize ...@>=
798 mp->buf_size = 200;
799 mp->buffer = xmalloc((mp->buf_size+1),sizeof(ASCII_code));
800
801 @ @<Dealloc variables@>=
802 xfree(mp->buffer);
803
804 @ @c
805 static void mp_reallocate_buffer(MP mp, size_t l) {
806   ASCII_code *buffer;
807   if (l>max_halfword) {
808     mp_confusion(mp,"buffer size"); /* can't happen (I hope) */
809   }
810   buffer = xmalloc((l+1),sizeof(ASCII_code));
811   memcpy(buffer,mp->buffer,(mp->buf_size+1));
812   xfree(mp->buffer);
813   mp->buffer = buffer ;
814   mp->buf_size = l;
815 }
816
817 @ The |input_ln| function brings the next line of input from the specified
818 field into available positions of the buffer array and returns the value
819 |true|, unless the file has already been entirely read, in which case it
820 returns |false| and sets |last:=first|.  In general, the |ASCII_code|
821 numbers that represent the next line of the file are input into
822 |buffer[first]|, |buffer[first+1]|, \dots, |buffer[last-1]|; and the
823 global variable |last| is set equal to |first| plus the length of the
824 line. Trailing blanks are removed from the line; thus, either |last=first|
825 (in which case the line was entirely blank) or |buffer[last-1]<>" "|.
826 @^inner loop@>
827
828 The variable |max_buf_stack|, which is used to keep track of how large
829 the |buf_size| parameter must be to accommodate the present job, is
830 also kept up to date by |input_ln|.
831
832 @c 
833 static boolean mp_input_ln (MP mp, void *f ) {
834   /* inputs the next line or returns |false| */
835   char *s;
836   size_t size = 0; 
837   mp->last=mp->first; /* cf.\ Matthew 19\thinspace:\thinspace30 */
838   s = (mp->read_ascii_file)(mp,f, &size);
839   if (s==NULL)
840         return false;
841   if (size>0) {
842     mp->last = mp->first+size;
843     if ( mp->last>=mp->max_buf_stack ) { 
844       mp->max_buf_stack=mp->last+1;
845       while ( mp->max_buf_stack>=mp->buf_size ) {
846         mp_reallocate_buffer(mp,(mp->buf_size+(mp->buf_size>>2)));
847       }
848     }
849     memcpy((mp->buffer+mp->first),s,size);
850     /* while ( mp->buffer[mp->last]==' ' ) mp->last--; */
851   } 
852   free(s);
853   return true;
854 }
855
856 @ The user's terminal acts essentially like other files of text, except
857 that it is used both for input and for output. When the terminal is
858 considered an input file, the file variable is called |term_in|, and when it
859 is considered an output file the file variable is |term_out|.
860 @^system dependencies@>
861
862 @<Glob...@>=
863 void * term_in; /* the terminal as an input file */
864 void * term_out; /* the terminal as an output file */
865 void * err_out; /* the terminal as an output file */
866
867 @ Here is how to open the terminal files. In the default configuration,
868 nothing happens except that the command line (if there is one) is copied
869 to the input buffer.  The variable |command_line| will be filled by the 
870 |main| procedure. The copying can not be done earlier in the program 
871 logic because in the |INI| version, the |buffer| is also used for primitive 
872 initialization.
873
874 @d t_open_out  do {/* open the terminal for text output */
875     mp->term_out = (mp->open_file)(mp,"terminal", "w", mp_filetype_terminal);
876     mp->err_out = (mp->open_file)(mp,"error", "w", mp_filetype_error);
877 } while (0)
878 @d t_open_in  do { /* open the terminal for text input */
879     mp->term_in = (mp->open_file)(mp,"terminal", "r", mp_filetype_terminal);
880     if (mp->command_line!=NULL) {
881       mp->last = strlen(mp->command_line);
882       strncpy((char *)mp->buffer,mp->command_line,mp->last);
883       xfree(mp->command_line);
884     } else {
885           mp->last = 0;
886     }
887 } while (0)
888
889 @<Option variables@>=
890 char *command_line;
891
892 @ Sometimes it is necessary to synchronize the input/output mixture that
893 happens on the user's terminal, and three system-dependent
894 procedures are used for this
895 purpose. The first of these, |update_terminal|, is called when we want
896 to make sure that everything we have output to the terminal so far has
897 actually left the computer's internal buffers and been sent.
898 The second, |clear_terminal|, is called when we wish to cancel any
899 input that the user may have typed ahead (since we are about to
900 issue an unexpected error message). The third, |wake_up_terminal|,
901 is supposed to revive the terminal if the user has disabled it by
902 some instruction to the operating system.  The following macros show how
903 these operations can be specified:
904 @^system dependencies@>
905
906 @(mpmp.h@>=
907 #define update_terminal  (mp->flush_file)(mp,mp->term_out) /* empty the terminal output buffer */
908 #define clear_terminal   do_nothing /* clear the terminal input buffer */
909 #define wake_up_terminal (mp->flush_file)(mp,mp->term_out) 
910                     /* cancel the user's cancellation of output */
911
912 @ We need a special routine to read the first line of \MP\ input from
913 the user's terminal. This line is different because it is read before we
914 have opened the transcript file; there is sort of a ``chicken and
915 egg'' problem here. If the user types `\.{input cmr10}' on the first
916 line, or if some macro invoked by that line does such an \.{input},
917 the transcript file will be named `\.{cmr10.log}'; but if no \.{input}
918 commands are performed during the first line of terminal input, the transcript
919 file will acquire its default name `\.{mpout.log}'. (The transcript file
920 will not contain error messages generated by the first line before the
921 first \.{input} command.)
922
923 The first line is even more special. It's nice to let the user start
924 running a \MP\ job by typing a command line like `\.{MP cmr10}'; in
925 such a case, \MP\ will operate as if the first line of input were
926 `\.{cmr10}', i.e., the first line will consist of the remainder of the
927 command line, after the part that invoked \MP.
928
929 @ Different systems have different ways to get started. But regardless of
930 what conventions are adopted, the routine that initializes the terminal
931 should satisfy the following specifications:
932
933 \yskip\textindent{1)}It should open file |term_in| for input from the
934   terminal. (The file |term_out| will already be open for output to the
935   terminal.)
936
937 \textindent{2)}If the user has given a command line, this line should be
938   considered the first line of terminal input. Otherwise the
939   user should be prompted with `\.{**}', and the first line of input
940   should be whatever is typed in response.
941
942 \textindent{3)}The first line of input, which might or might not be a
943   command line, should appear in locations |first| to |last-1| of the
944   |buffer| array.
945
946 \textindent{4)}The global variable |loc| should be set so that the
947   character to be read next by \MP\ is in |buffer[loc]|. This
948   character should not be blank, and we should have |loc<last|.
949
950 \yskip\noindent(It may be necessary to prompt the user several times
951 before a non-blank line comes in. The prompt is `\.{**}' instead of the
952 later `\.*' because the meaning is slightly different: `\.{input}' need
953 not be typed immediately after~`\.{**}'.)
954
955 @d loc mp->cur_input.loc_field /* location of first unread character in |buffer| */
956
957 @c 
958 boolean mp_init_terminal (MP mp) { /* gets the terminal input started */
959   t_open_in; 
960   if (mp->last!=0) {
961     loc = 0; mp->first = 0;
962         return true;
963   }
964   while (1) { 
965     if (!mp->noninteractive) {
966           wake_up_terminal; do_fprintf(mp->term_out,"**"); update_terminal;
967 @.**@>
968     }
969     if ( ! mp_input_ln(mp, mp->term_in ) ) { /* this shouldn't happen */
970       do_fprintf(mp->term_out,"\n! End of file on the terminal... why?");
971 @.End of file on the terminal@>
972       return false;
973     }
974     loc=(halfword)mp->first;
975     while ( (loc<(int)mp->last)&&(mp->buffer[loc]==' ') ) 
976       incr(loc);
977     if ( loc<(int)mp->last ) { 
978       return true; /* return unless the line was all blank */
979     }
980     if (!mp->noninteractive) {
981           do_fprintf(mp->term_out,"Please type the name of your input file.\n");
982     }
983   }
984 }
985
986 @ @<Declarations@>=
987 static boolean mp_init_terminal (MP mp) ;
988
989
990 @* \[4] String handling.
991 Symbolic token names and diagnostic messages are variable-length strings
992 of eight-bit characters. Many strings \MP\ uses are simply literals
993 in the compiled source, like the error messages and the names of the
994 internal parameters. Other strings are used or defined from the \MP\ input 
995 language, and these have to be interned.
996
997 \MP\ uses strings more extensively than \MF\ does, but the necessary
998 operations can still be handled with a fairly simple data structure.
999 The array |str_pool| contains all of the (eight-bit) ASCII codes in all
1000 of the strings, and the array |str_start| contains indices of the starting
1001 points of each string. Strings are referred to by integer numbers, so that
1002 string number |s| comprises the characters |str_pool[j]| for
1003 |str_start[s]<=j<str_start[ss]| where |ss=next_str[s]|.  The string pool
1004 is allocated sequentially and |str_pool[pool_ptr]| is the next unused
1005 location.  The first string number not currently in use is |str_ptr|
1006 and |next_str[str_ptr]| begins a list of free string numbers.  String
1007 pool entries |str_start[str_ptr]| up to |pool_ptr| are reserved for a
1008 string currently being constructed.
1009
1010 String numbers 0 to 255 are reserved for strings that correspond to single
1011 ASCII characters. This is in accordance with the conventions of \.{WEB},
1012 @.WEB@>
1013 which converts single-character strings into the ASCII code number of the
1014 single character involved, while it converts other strings into integers
1015 and builds a string pool file. Thus, when the string constant \.{"."} appears
1016 in the program below, \.{WEB} converts it into the integer 46, which is the
1017 ASCII code for a period, while \.{WEB} will convert a string like \.{"hello"}
1018 into some integer greater than~255. String number 46 will presumably be the
1019 single character `\..'\thinspace; but some ASCII codes have no standard visible
1020 representation, and \MP\ may need to be able to print an arbitrary
1021 ASCII character, so the first 256 strings are used to specify exactly what
1022 should be printed for each of the 256 possibilities.
1023
1024 @<Types...@>=
1025 typedef int pool_pointer; /* for variables that point into |str_pool| */
1026 typedef int str_number; /* for variables that point into |str_start| */
1027
1028 @ @<Glob...@>=
1029 ASCII_code *str_pool; /* the characters */
1030 pool_pointer *str_start; /* the starting pointers */
1031 str_number *next_str; /* for linking strings in order */
1032 pool_pointer pool_ptr; /* first unused position in |str_pool| */
1033 str_number str_ptr; /* number of the current string being created */
1034 pool_pointer init_pool_ptr; /* the starting value of |pool_ptr| */
1035 str_number init_str_use; /* the initial number of strings in use */
1036 pool_pointer max_pool_ptr; /* the maximum so far of |pool_ptr| */
1037 str_number max_str_ptr; /* the maximum so far of |str_ptr| */
1038
1039 @ @<Allocate or initialize ...@>=
1040 mp->str_pool  = xmalloc ((mp->pool_size +1),sizeof(ASCII_code));
1041 mp->str_start = xmalloc ((mp->max_strings+1),sizeof(pool_pointer));
1042 mp->next_str  = xmalloc ((mp->max_strings+1),sizeof(str_number));
1043
1044 @ @<Dealloc variables@>=
1045 xfree(mp->str_pool);
1046 xfree(mp->str_start);
1047 xfree(mp->next_str);
1048
1049 @ Most printing is done from |char *|s, but sometimes not. Here are
1050 functions that convert an internal string into a |char *| for use
1051 by the printing routines, and vice versa.
1052
1053 @d str(A) mp_str(mp,A)
1054 @d rts(A) mp_rts(mp,A)
1055 @d null_str rts("")
1056
1057 @<Internal ...@>=
1058 int mp_xstrcmp (const char *a, const char *b);
1059 char * mp_str (MP mp, str_number s);
1060
1061 @ @<Declarations@>=
1062 static str_number mp_rts (MP mp, const char *s);
1063 static str_number mp_make_string (MP mp);
1064
1065 @ @c 
1066 int mp_xstrcmp (const char *a, const char *b) {
1067         if (a==NULL && b==NULL) 
1068           return 0;
1069     if (a==NULL)
1070       return -1;
1071     if (b==NULL)
1072       return 1;
1073     return strcmp(a,b);
1074 }
1075
1076 @ The attempt to catch interrupted strings that is in |mp_rts|, is not 
1077 very good: it does not handle nesting over more than one level.
1078
1079 @c
1080 char * mp_str (MP mp, str_number ss) {
1081   char *s;
1082   size_t len;
1083   if (ss==mp->str_ptr) {
1084     return NULL;
1085   } else {
1086     len = (size_t)length(ss);
1087     s = xmalloc(len+1,sizeof(char));
1088     strncpy(s,(char *)(mp->str_pool+(mp->str_start[ss])),len);
1089     s[len] = 0;
1090     return (char *)s;
1091   }
1092 }
1093 str_number mp_rts (MP mp, const char *s) {
1094   int r; /* the new string */ 
1095   int old; /* a possible string in progress */
1096   int i=0;
1097   if (strlen(s)==0) {
1098     return 256;
1099   } else if (strlen(s)==1) {
1100     return s[0];
1101   } else {
1102    old=0;
1103    str_room((integer)strlen(s));
1104    if (mp->str_start[mp->str_ptr]<mp->pool_ptr)
1105      old = mp_make_string(mp);
1106    while (*s) {
1107      append_char(*s);
1108      s++;
1109    }
1110    r = mp_make_string(mp);
1111    if (old!=0) {
1112       str_room(length(old));
1113       while (i<length(old)) {
1114         append_char((mp->str_start[old]+i));
1115       } 
1116       mp_flush_string(mp,old);
1117     }
1118     return r;
1119   }
1120 }
1121
1122 @ Except for |strs_used_up|, the following string statistics are only
1123 maintained when code between |stat| $\ldots$ |tats| delimiters is not
1124 commented out:
1125
1126 @<Glob...@>=
1127 integer strs_used_up; /* strings in use or unused but not reclaimed */
1128 integer pool_in_use; /* total number of cells of |str_pool| actually in use */
1129 integer strs_in_use; /* total number of strings actually in use */
1130 integer max_pl_used; /* maximum |pool_in_use| so far */
1131 integer max_strs_used; /* maximum |strs_in_use| so far */
1132
1133 @ Several of the elementary string operations are performed using \.{WEB}
1134 macros instead of functions, because many of the
1135 operations are done quite frequently and we want to avoid the
1136 overhead of procedure calls. For example, here is
1137 a simple macro that computes the length of a string.
1138 @.WEB@>
1139
1140 @d str_stop(A) mp->str_start[mp->next_str[(A)]] /* one cell past the end of string \# */
1141 @d length(A) (str_stop((A))-mp->str_start[(A)]) /* the number of characters in string \# */
1142
1143 @ The length of the current string is called |cur_length|.  If we decide that
1144 the current string is not needed, |flush_cur_string| resets |pool_ptr| so that
1145 |cur_length| becomes zero.
1146
1147 @d cur_length   (mp->pool_ptr - mp->str_start[mp->str_ptr])
1148 @d flush_cur_string   mp->pool_ptr=mp->str_start[mp->str_ptr]
1149
1150 @ Strings are created by appending character codes to |str_pool|.
1151 The |append_char| macro, defined here, does not check to see if the
1152 value of |pool_ptr| has gotten too high; this test is supposed to be
1153 made before |append_char| is used.
1154
1155 To test if there is room to append |l| more characters to |str_pool|,
1156 we shall write |str_room(l)|, which tries to make sure there is enough room
1157 by compacting the string pool if necessary.  If this does not work,
1158 |do_compaction| aborts \MP\ and gives an apologetic error message.
1159
1160 @d append_char(A)   /* put |ASCII_code| \# at the end of |str_pool| */
1161 { mp->str_pool[mp->pool_ptr]=(ASCII_code)(A); incr(mp->pool_ptr);
1162 }
1163 @d str_room(A)   /* make sure that the pool hasn't overflowed */
1164   { if ( mp->pool_ptr+(A) > mp->max_pool_ptr ) {
1165     if ( mp->pool_ptr+(A) > mp->pool_size ) mp_do_compaction(mp, (A));
1166     else mp->max_pool_ptr=mp->pool_ptr+(A); }
1167   }
1168
1169 @ The following routine is similar to |str_room(1)| but it uses the
1170 argument |mp->pool_size| to prevent |do_compaction| from aborting when
1171 string space is exhausted.
1172
1173 @<Declarations@>=
1174 static void mp_unit_str_room (MP mp);
1175
1176 @ @c
1177 void mp_unit_str_room (MP mp) { 
1178   if ( mp->pool_ptr>=mp->pool_size ) mp_do_compaction(mp, mp->pool_size);
1179   if ( mp->pool_ptr>=mp->max_pool_ptr ) mp->max_pool_ptr=mp->pool_ptr+1;
1180 }
1181
1182 @ \MP's string expressions are implemented in a brute-force way: Every
1183 new string or substring that is needed is simply copied into the string pool.
1184 Space is eventually reclaimed by a procedure called |do_compaction| with
1185 the aid of a simple system system of reference counts.
1186 @^reference counts@>
1187
1188 The number of references to string number |s| will be |str_ref[s]|. The
1189 special value |str_ref[s]=max_str_ref=127| is used to denote an unknown
1190 positive number of references; such strings will never be recycled. If
1191 a string is ever referred to more than 126 times, simultaneously, we
1192 put it in this category. Hence a single byte suffices to store each |str_ref|.
1193
1194 @d max_str_ref 127 /* ``infinite'' number of references */
1195 @d add_str_ref(A) { if ( mp->str_ref[(A)]<max_str_ref ) incr(mp->str_ref[(A)]); }
1196
1197 @<Glob...@>=
1198 int *str_ref;
1199
1200 @ @<Allocate or initialize ...@>=
1201 mp->str_ref = xmalloc ((mp->max_strings+1),sizeof(int));
1202
1203 @ @<Dealloc variables@>=
1204 xfree(mp->str_ref);
1205
1206 @ Here's what we do when a string reference disappears:
1207
1208 @d delete_str_ref(A)  { 
1209     if ( mp->str_ref[(A)]<max_str_ref ) {
1210        if ( mp->str_ref[(A)]>1 ) decr(mp->str_ref[(A)]); 
1211        else mp_flush_string(mp, (A));
1212     }
1213   }
1214
1215 @<Declarations@>=
1216 static void mp_flush_string (MP mp,str_number s) ;
1217
1218 @ We can't flush the first set of static strings at all, so there 
1219 is no point in trying
1220
1221 @c
1222 void mp_flush_string (MP mp,str_number s) { 
1223   if (length(s)>1) {
1224     mp->pool_in_use=mp->pool_in_use-length(s);
1225     decr(mp->strs_in_use);
1226     if ( mp->next_str[s]!=mp->str_ptr ) {
1227       mp->str_ref[s]=0;
1228     } else { 
1229       mp->str_ptr=s;
1230       decr(mp->strs_used_up);
1231     }
1232     mp->pool_ptr=mp->str_start[mp->str_ptr];
1233   }
1234 }
1235
1236 @ C literals cannot be simply added, they need to be set so they can't
1237 be flushed.
1238
1239 @d intern(A) mp_intern(mp,(A))
1240
1241 @c
1242 str_number mp_intern (MP mp, const char *s) {
1243   str_number r ;
1244   r = rts(s);
1245   mp->str_ref[r] = max_str_ref;
1246   return r;
1247 }
1248
1249 @ @<Declarations@>=
1250 static str_number mp_intern (MP mp, const char *s);
1251
1252
1253 @ Once a sequence of characters has been appended to |str_pool|, it
1254 officially becomes a string when the function |make_string| is called.
1255 This function returns the identification number of the new string as its
1256 value.
1257
1258 When getting the next unused string number from the linked list, we pretend
1259 that
1260 $$ \hbox{|max_str_ptr+1|, |max_str_ptr+2|, $\ldots$, |mp->max_strings|} $$
1261 are linked sequentially even though the |next_str| entries have not been
1262 initialized yet.  We never allow |str_ptr| to reach |mp->max_strings|;
1263 |do_compaction| is responsible for making sure of this.
1264
1265 @<Declarations@>=
1266 static str_number mp_make_string (MP mp);
1267
1268 @ @c 
1269 str_number mp_make_string (MP mp) { /* current string enters the pool */
1270   str_number s; /* the new string */
1271 RESTART: 
1272   s=mp->str_ptr;
1273   mp->str_ptr=mp->next_str[s];
1274   if ( mp->str_ptr>mp->max_str_ptr ) {
1275     if ( mp->str_ptr==mp->max_strings ) { 
1276       mp->str_ptr=s;
1277       mp_do_compaction(mp, 0);
1278       goto RESTART;
1279     } else {
1280       mp->max_str_ptr=mp->str_ptr;
1281       mp->next_str[mp->str_ptr]=mp->max_str_ptr+1;
1282     }
1283   }
1284   mp->str_ref[s]=1;
1285   mp->str_start[mp->str_ptr]=mp->pool_ptr;
1286   incr(mp->strs_used_up);
1287   incr(mp->strs_in_use);
1288   mp->pool_in_use=mp->pool_in_use+length(s);
1289   if ( mp->pool_in_use>mp->max_pl_used ) 
1290     mp->max_pl_used=mp->pool_in_use;
1291   if ( mp->strs_in_use>mp->max_strs_used ) 
1292     mp->max_strs_used=mp->strs_in_use;
1293   return s;
1294 }
1295
1296 @ The most interesting string operation is string pool compaction.  The idea
1297 is to recover unused space in the |str_pool| array by recopying the strings
1298 to close the gaps created when some strings become unused.  All string
1299 numbers~$k$ where |str_ref[k]=0| are to be linked into the list of free string
1300 numbers after |str_ptr|.  If this fails to free enough pool space we issue an
1301 |overflow| error unless |needed=mp->pool_size|.  Calling |do_compaction|
1302 with |needed=mp->pool_size| supresses all overflow tests.
1303
1304 The compaction process starts with |last_fixed_str| because all lower numbered
1305 strings are permanently allocated with |max_str_ref| in their |str_ref| entries.
1306
1307 @<Glob...@>=
1308 str_number last_fixed_str; /* last permanently allocated string */
1309 str_number fixed_str_use; /* number of permanently allocated strings */
1310
1311 @ @<Internal library ...@>=
1312 void mp_do_compaction (MP mp, pool_pointer needed) ;
1313
1314 @ @c
1315 void mp_do_compaction (MP mp, pool_pointer needed) {
1316   str_number str_use; /* a count of strings in use */
1317   str_number r,s,t; /* strings being manipulated */
1318   pool_pointer p,q; /* destination and source for copying string characters */
1319   @<Advance |last_fixed_str| as far as possible and set |str_use|@>;
1320   r=mp->last_fixed_str;
1321   s=mp->next_str[r];
1322   p=mp->str_start[s];
1323   while ( s!=mp->str_ptr ) { 
1324     while ( mp->str_ref[s]==0 ) {
1325       @<Advance |s| and add the old |s| to the list of free string numbers;
1326         then |break| if |s=str_ptr|@>;
1327     }
1328     r=s; s=mp->next_str[s];
1329     incr(str_use);
1330     @<Move string |r| back so that |str_start[r]=p|; make |p| the location
1331      after the end of the string@>;
1332   }
1333 DONE:   
1334   @<Move the current string back so that it starts at |p|@>;
1335   if ( needed<mp->pool_size ) {
1336     @<Make sure that there is room for another string with |needed| characters@>;
1337   }
1338   @<Account for the compaction and make sure the statistics agree with the
1339      global versions@>;
1340   mp->strs_used_up=str_use;
1341 }
1342
1343 @ @<Advance |last_fixed_str| as far as possible and set |str_use|@>=
1344 t=mp->next_str[mp->last_fixed_str];
1345 while (t!=mp->str_ptr && mp->str_ref[t]==max_str_ref) {
1346   incr(mp->fixed_str_use);
1347   mp->last_fixed_str=t;
1348   t=mp->next_str[t];
1349 }
1350 str_use=mp->fixed_str_use
1351
1352 @ Because of the way |flush_string| has been written, it should never be
1353 necessary to |break| here.  The extra line of code seems worthwhile to
1354 preserve the generality of |do_compaction|.
1355
1356 @<Advance |s| and add the old |s| to the list of free string numbers;...@>=
1357 {
1358 t=s;
1359 s=mp->next_str[s];
1360 mp->next_str[r]=s;
1361 mp->next_str[t]=mp->next_str[mp->str_ptr];
1362 mp->next_str[mp->str_ptr]=t;
1363 if ( s==mp->str_ptr ) goto DONE;
1364 }
1365
1366 @ The string currently starts at |str_start[r]| and ends just before
1367 |str_start[s]|.  We don't change |str_start[s]| because it might be needed
1368 to locate the next string.
1369
1370 @<Move string |r| back so that |str_start[r]=p|; make |p| the location...@>=
1371 q=mp->str_start[r];
1372 mp->str_start[r]=p;
1373 while ( q<mp->str_start[s] ) { 
1374   mp->str_pool[p]=mp->str_pool[q];
1375   incr(p); incr(q);
1376 }
1377
1378 @ Pointers |str_start[str_ptr]| and |pool_ptr| have not been updated.  When
1379 we do this, anything between them should be moved.
1380
1381 @ @<Move the current string back so that it starts at |p|@>=
1382 q=mp->str_start[mp->str_ptr];
1383 mp->str_start[mp->str_ptr]=p;
1384 while ( q<mp->pool_ptr ) { 
1385   mp->str_pool[p]=mp->str_pool[q];
1386   incr(p); incr(q);
1387 }
1388 mp->pool_ptr=p
1389
1390 @ We must remember that |str_ptr| is not allowed to reach |mp->max_strings|.
1391
1392 @<Make sure that there is room for another string with |needed| char...@>=
1393 if ( str_use>=mp->max_strings-1 )
1394   mp_reallocate_strings (mp,str_use);
1395 if ( mp->pool_ptr+needed>mp->max_pool_ptr ) {
1396   mp_reallocate_pool(mp, mp->pool_ptr+needed);
1397   mp->max_pool_ptr=mp->pool_ptr+needed;
1398 }
1399
1400 @ @<Internal library ...@>=
1401 void mp_reallocate_strings (MP mp, str_number str_use) ;
1402 void mp_reallocate_pool(MP mp, pool_pointer needed) ;
1403
1404 @ @c 
1405 void mp_reallocate_strings (MP mp, str_number str_use) { 
1406   while ( str_use>=mp->max_strings-1 ) {
1407     int l = mp->max_strings + (mp->max_strings/4);
1408     XREALLOC (mp->str_ref,   l, int);
1409     XREALLOC (mp->str_start, l, pool_pointer);
1410     XREALLOC (mp->next_str,  l, str_number);
1411     mp->max_strings = l;
1412   }
1413 }
1414 void mp_reallocate_pool(MP mp, pool_pointer needed) {
1415   while ( needed>mp->pool_size ) {
1416     int l = mp->pool_size + (mp->pool_size/4);
1417         XREALLOC (mp->str_pool, l, ASCII_code);
1418     mp->pool_size = l;
1419   }
1420 }
1421
1422 @ @<Account for the compaction and make sure the statistics agree with...@>=
1423 if ( (mp->str_start[mp->str_ptr]!=mp->pool_in_use)||(str_use!=mp->strs_in_use) )
1424   mp_confusion(mp, "string");
1425 @:this can't happen string}{\quad string@>
1426 incr(mp->pact_count);
1427 mp->pact_chars=mp->pact_chars+mp->pool_ptr-str_stop(mp->last_fixed_str);
1428 mp->pact_strs=mp->pact_strs+str_use-mp->fixed_str_use;
1429
1430 @ A few more global variables are needed to keep track of statistics when
1431 |stat| $\ldots$ |tats| blocks are not commented out.
1432
1433 @<Glob...@>=
1434 integer pact_count; /* number of string pool compactions so far */
1435 integer pact_chars; /* total number of characters moved during compactions */
1436 integer pact_strs; /* total number of strings moved during compactions */
1437
1438 @ @<Initialize compaction statistics@>=
1439 mp->pact_count=0;
1440 mp->pact_chars=0;
1441 mp->pact_strs=0;
1442
1443 @ The following subroutine compares string |s| with another string of the
1444 same length that appears in |buffer| starting at position |k|;
1445 the result is |true| if and only if the strings are equal.
1446
1447 @c 
1448 static boolean mp_str_eq_buf (MP mp,str_number s, integer k) {
1449   /* test equality of strings */
1450   pool_pointer j; /* running index */
1451   j=mp->str_start[s];
1452   while ( j<str_stop(s) ) { 
1453     if ( mp->str_pool[j++]!=mp->buffer[k++] ) 
1454       return false;
1455   }
1456   return true;
1457 }
1458
1459 @ Here is a similar routine, but it compares two strings in the string pool,
1460 and it does not assume that they have the same length. If the first string
1461 is lexicographically greater than, less than, or equal to the second,
1462 the result is respectively positive, negative, or zero.
1463
1464 @c 
1465 static integer mp_str_vs_str (MP mp, str_number s, str_number t) {
1466   /* test equality of strings */
1467   pool_pointer j,k; /* running indices */
1468   integer ls,lt; /* lengths */
1469   integer l; /* length remaining to test */
1470   ls=length(s); lt=length(t);
1471   if ( ls<=lt ) l=ls; else l=lt;
1472   j=mp->str_start[s]; k=mp->str_start[t];
1473   while ( l-->0 ) { 
1474     if ( mp->str_pool[j]!=mp->str_pool[k] ) {
1475        return (mp->str_pool[j]-mp->str_pool[k]); 
1476     }
1477     j++; k++;
1478   }
1479   return (ls-lt);
1480 }
1481
1482 @ The initial values of |str_pool|, |str_start|, |pool_ptr|,
1483 and |str_ptr| are computed by the \.{INIMP} program, based in part
1484 on the information that \.{WEB} has output while processing \MP.
1485 @.INIMP@>
1486 @^string pool@>
1487
1488 @c 
1489 void mp_get_strings_started (MP mp) { 
1490   /* initializes the string pool,
1491     but returns |false| if something goes wrong */
1492   int k; /* small indices or counters */
1493   str_number g; /* a new string */
1494   mp->pool_ptr=0; mp->str_ptr=0; mp->max_pool_ptr=0; mp->max_str_ptr=0;
1495   mp->str_start[0]=0;
1496   mp->next_str[0]=1;
1497   mp->pool_in_use=0; mp->strs_in_use=0;
1498   mp->max_pl_used=0; mp->max_strs_used=0;
1499   @<Initialize compaction statistics@>;
1500   mp->strs_used_up=0;
1501   @<Make the first 256 strings@>;
1502   g=mp_make_string(mp); /* string 256 == "" */
1503   mp->str_ref[g]=max_str_ref;
1504   mp->last_fixed_str=mp->str_ptr-1;
1505   mp->fixed_str_use=mp->str_ptr;
1506   return;
1507 }
1508
1509 @ @<Declarations@>=
1510 static void mp_get_strings_started (MP mp);
1511
1512 @ The first 256 strings will consist of a single character only.
1513
1514 @<Make the first 256...@>=
1515 for (k=0;k<=255;k++) { 
1516   append_char(k);
1517   g=mp_make_string(mp); 
1518   mp->str_ref[g]=max_str_ref;
1519 }
1520
1521 @ The first 128 strings will contain 95 standard ASCII characters, and the
1522 other 33 characters will be printed in three-symbol form like `\.{\^\^A}'
1523 unless a system-dependent change is made here. Installations that have
1524 an extended character set, where for example |xchr[032]=@t\.{'^^Z'}@>|,
1525 would like string 032 to be printed as the single character 032 instead
1526 of the three characters 0136, 0136, 0132 (\.{\^\^Z}). On the other hand,
1527 even people with an extended character set will want to represent string
1528 015 by \.{\^\^M}, since 015 is ASCII's ``carriage return'' code; the idea is
1529 to produce visible strings instead of tabs or line-feeds or carriage-returns
1530 or bell-rings or characters that are treated anomalously in text files.
1531
1532 The boolean expression defined here should be |true| unless \MP\ internal
1533 code number~|k| corresponds to a non-troublesome visible symbol in the
1534 local character set.
1535 If character |k| cannot be printed, and |k<0200|, then character |k+0100| or
1536 |k-0100| must be printable; moreover, ASCII codes |[060..071, 0141..0146]|
1537 must be printable.
1538 @^character set dependencies@>
1539 @^system dependencies@>
1540
1541 @<Character |k| cannot be printed@>=
1542   (k<' ')||(k==127)
1543
1544 @* \[5] On-line and off-line printing.
1545 Messages that are sent to a user's terminal and to the transcript-log file
1546 are produced by several `|print|' procedures. These procedures will
1547 direct their output to a variety of places, based on the setting of
1548 the global variable |selector|, which has the following possible
1549 values:
1550
1551 \yskip
1552 \hang |term_and_log|, the normal setting, prints on the terminal and on the
1553   transcript file.
1554
1555 \hang |log_only|, prints only on the transcript file.
1556
1557 \hang |term_only|, prints only on the terminal.
1558
1559 \hang |no_print|, doesn't print at all. This is used only in rare cases
1560   before the transcript file is open.
1561
1562 \hang |pseudo|, puts output into a cyclic buffer that is used
1563   by the |show_context| routine; when we get to that routine we shall discuss
1564   the reasoning behind this curious mode.
1565
1566 \hang |new_string|, appends the output to the current string in the
1567   string pool.
1568
1569 \hang |>=write_file| prints on one of the files used for the \&{write}
1570 @:write_}{\&{write} primitive@>
1571   command.
1572
1573 \yskip
1574 \noindent The symbolic names `|term_and_log|', etc., have been assigned
1575 numeric codes that satisfy the convenient relations |no_print+1=term_only|,
1576 |no_print+2=log_only|, |term_only+2=log_only+1=term_and_log|.  These
1577 relations are not used when |selector| could be |pseudo|, or |new_string|.
1578 We need not check for unprintable characters when |selector<pseudo|.
1579
1580 Three additional global variables, |tally|, |term_offset| and |file_offset|
1581 record the number of characters that have been printed
1582 since they were most recently cleared to zero. We use |tally| to record
1583 the length of (possibly very long) stretches of printing; |term_offset|,
1584 and |file_offset|, on the other hand, keep track of how many
1585 characters have appeared so far on the current line that has been output
1586 to the terminal, the transcript file, or the \ps\ output file, respectively.
1587
1588 @d new_string 0 /* printing is deflected to the string pool */
1589 @d pseudo 2 /* special |selector| setting for |show_context| */
1590 @d no_print 3 /* |selector| setting that makes data disappear */
1591 @d term_only 4 /* printing is destined for the terminal only */
1592 @d log_only 5 /* printing is destined for the transcript file only */
1593 @d term_and_log 6 /* normal |selector| setting */
1594 @d write_file 7 /* first write file selector */
1595
1596 @<Glob...@>=
1597 void * log_file; /* transcript of \MP\ session */
1598 void * ps_file; /* the generic font output goes here */
1599 unsigned int selector; /* where to print a message */
1600 unsigned char dig[23]; /* digits in a number, for rounding */
1601 integer tally; /* the number of characters recently printed */
1602 unsigned int term_offset;
1603   /* the number of characters on the current terminal line */
1604 unsigned int file_offset;
1605   /* the number of characters on the current file line */
1606 ASCII_code *trick_buf; /* circular buffer for pseudoprinting */
1607 integer trick_count; /* threshold for pseudoprinting, explained later */
1608 integer first_count; /* another variable for pseudoprinting */
1609
1610 @ @<Allocate or initialize ...@>=
1611 mp->trick_buf = xmalloc((mp->error_line+1),sizeof(ASCII_code));
1612
1613 @ @<Dealloc variables@>=
1614 xfree(mp->trick_buf);
1615
1616 @ @<Initialize the output routines@>=
1617 mp->selector=term_only; mp->tally=0; mp->term_offset=0; mp->file_offset=0; 
1618
1619 @ Macro abbreviations for output to the terminal and to the log file are
1620 defined here for convenience. Some systems need special conventions
1621 for terminal output, and it is possible to adhere to those conventions
1622 by changing |wterm|, |wterm_ln|, and |wterm_cr| here.
1623 @^system dependencies@>
1624
1625 @(mpmp.h@>=
1626 #define do_fprintf(f,b) (mp->write_ascii_file)(mp,f,b)
1627 #define wterm(A)     do_fprintf(mp->term_out,(A))
1628 #define wterm_chr(A) { unsigned char ss[2]; ss[0]=(A); ss[1]='\0'; wterm((char *)ss);}
1629 #define wterm_cr     do_fprintf(mp->term_out,"\n")
1630 #define wterm_ln(A)  { wterm_cr; do_fprintf(mp->term_out,(A)); }
1631 #define wlog(A)        do_fprintf(mp->log_file,(A))
1632 #define wlog_chr(A)  { unsigned char ss[2]; ss[0]=(A); ss[1]='\0'; wlog((char *)ss);}
1633 #define wlog_cr      do_fprintf(mp->log_file, "\n")
1634 #define wlog_ln(A)   { wlog_cr; do_fprintf(mp->log_file,(A)); }
1635
1636
1637 @ To end a line of text output, we call |print_ln|.  Cases |0..max_write_files|
1638 use an array |wr_file| that will be declared later.
1639
1640 @d mp_print_text(A) mp_print_str(mp,text((A)))
1641
1642 @<Internal library ...@>=
1643 void mp_print (MP mp, const char *s);
1644 void mp_print_ln (MP mp);
1645 void mp_print_visible_char (MP mp, ASCII_code s); 
1646 void mp_print_char (MP mp, ASCII_code k);
1647 void mp_print_str (MP mp, str_number s);
1648 void mp_print_nl (MP mp, const char *s);
1649 void mp_print_two (MP mp,scaled x, scaled y) ;
1650 void mp_print_scaled (MP mp,scaled s);
1651
1652 @ @<Basic print...@>=
1653 void mp_print_ln (MP mp) { /* prints an end-of-line */
1654  switch (mp->selector) {
1655   case term_and_log: 
1656     wterm_cr; wlog_cr;
1657     mp->term_offset=0;  mp->file_offset=0;
1658     break;
1659   case log_only: 
1660     wlog_cr; mp->file_offset=0;
1661     break;
1662   case term_only: 
1663     wterm_cr; mp->term_offset=0;
1664     break;
1665   case no_print:
1666   case pseudo: 
1667   case new_string: 
1668     break;
1669   default: 
1670     do_fprintf(mp->wr_file[(mp->selector-write_file)],"\n");
1671   }
1672 } /* note that |tally| is not affected */
1673
1674 @ The |print_visible_char| procedure sends one character to the desired
1675 destination, using the |xchr| array to map it into an external character
1676 compatible with |input_ln|.  (It assumes that it is always called with
1677 a visible ASCII character.)  All printing comes through |print_ln| or
1678 |print_char|, which ultimately calls |print_visible_char|, hence these
1679 routines are the ones that limit lines to at most |max_print_line| characters.
1680 But we must make an exception for the \ps\ output file since it is not safe
1681 to cut up lines arbitrarily in \ps.
1682
1683 Procedure |unit_str_room| needs to be declared |forward| here because it calls
1684 |do_compaction| and |do_compaction| can call the error routines.  Actually,
1685 |unit_str_room| avoids |overflow| errors but it can call |confusion|.
1686
1687 @<Basic printing...@>=
1688 void mp_print_visible_char (MP mp, ASCII_code s) { /* prints a single character */
1689   switch (mp->selector) {
1690   case term_and_log: 
1691     wterm_chr(xchr(s)); wlog_chr(xchr(s));
1692     incr(mp->term_offset); incr(mp->file_offset);
1693     if ( mp->term_offset==(unsigned)mp->max_print_line ) { 
1694        wterm_cr; mp->term_offset=0;
1695     };
1696     if ( mp->file_offset==(unsigned)mp->max_print_line ) { 
1697        wlog_cr; mp->file_offset=0;
1698     };
1699     break;
1700   case log_only: 
1701     wlog_chr(xchr(s)); incr(mp->file_offset);
1702     if ( mp->file_offset==(unsigned)mp->max_print_line ) mp_print_ln(mp);
1703     break;
1704   case term_only: 
1705     wterm_chr(xchr(s)); incr(mp->term_offset);
1706     if ( mp->term_offset==(unsigned)mp->max_print_line ) mp_print_ln(mp);
1707     break;
1708   case no_print: 
1709     break;
1710   case pseudo: 
1711     if ( mp->tally<mp->trick_count ) 
1712       mp->trick_buf[mp->tally % mp->error_line]=s;
1713     break;
1714   case new_string: 
1715     if ( mp->pool_ptr>=mp->max_pool_ptr ) { 
1716       mp_unit_str_room(mp);
1717       if ( mp->pool_ptr>=mp->pool_size ) 
1718         goto DONE; /* drop characters if string space is full */
1719     };
1720     append_char(s);
1721     break;
1722   default:
1723     { text_char ss[2]; ss[0] = xchr(s); ss[1]=0;
1724       do_fprintf(mp->wr_file[(mp->selector-write_file)],(char *)ss);
1725     }
1726   }
1727 DONE:
1728   incr(mp->tally);
1729 }
1730
1731 @ The |print_char| procedure sends one character to the desired destination.
1732 File names and string expressions might contain |ASCII_code| values that
1733 can't be printed using |print_visible_char|.  These characters will be
1734 printed in three- or four-symbol form like `\.{\^\^A}' or `\.{\^\^e4}'.
1735 (This procedure assumes that it is safe to bypass all checks for unprintable
1736 characters when |selector| is in the range |0..max_write_files-1|.
1737 The user might want to write unprintable characters.
1738
1739 @<Basic printing...@>=
1740 void mp_print_char (MP mp, ASCII_code k) { /* prints a single character */
1741   if ( mp->selector<pseudo || mp->selector>=write_file) {
1742     mp_print_visible_char(mp, k);
1743   } else if ( @<Character |k| cannot be printed@> ) { 
1744     mp_print(mp, "^^"); 
1745     if ( k<0100 ) { 
1746       mp_print_visible_char(mp, k+0100); 
1747     } else if ( k<0200 ) { 
1748       mp_print_visible_char(mp, k-0100); 
1749     } else {
1750       int l; /* small index or counter */
1751       l = (k / 16);
1752       mp_print_visible_char(mp, xord(l<10 ? l+'0' : l-10+'a'));
1753       l = (k % 16);
1754       mp_print_visible_char(mp, xord(l<10 ? l+'0' : l-10+'a'));
1755     }
1756   } else {
1757     mp_print_visible_char(mp, k);
1758   }
1759 }
1760
1761 @ An entire string is output by calling |print|. Note that if we are outputting
1762 the single standard ASCII character \.c, we could call |print("c")|, since
1763 |"c"=99| is the number of a single-character string, as explained above. But
1764 |print_char("c")| is quicker, so \MP\ goes directly to the |print_char|
1765 routine when it knows that this is safe. (The present implementation
1766 assumes that it is always safe to print a visible ASCII character.)
1767 @^system dependencies@>
1768
1769 @<Basic print...@>=
1770 static void mp_do_print (MP mp, const char *ss, size_t len) { /* prints string |s| */
1771   size_t j = 0;
1772   while ( j<len ){ 
1773     mp_print_char(mp, xord((int)ss[j])); j++;
1774   }
1775 }
1776
1777
1778 @<Basic print...@>=
1779 void mp_print (MP mp, const char *ss) {
1780   if (ss==NULL) return;
1781   mp_do_print(mp, ss,strlen(ss));
1782 }
1783 void mp_print_str (MP mp, str_number s) {
1784   pool_pointer j; /* current character code position */
1785   if ( (s<0)||(s>mp->max_str_ptr) ) {
1786      mp_do_print(mp,"???",3); /* this can't happen */
1787 @.???@>
1788   }
1789   j=mp->str_start[s];
1790   mp_do_print(mp, (char *)(mp->str_pool+j), (size_t)(str_stop(s)-j));
1791 }
1792
1793
1794 @ Here is the very first thing that \MP\ prints: a headline that identifies
1795 the version number and base name. The |term_offset| variable is temporarily
1796 incorrect, but the discrepancy is not serious since we assume that the banner
1797 and mem identifier together will occupy at most |max_print_line|
1798 character positions.
1799
1800 @<Initialize the output...@>=
1801 wterm (mp->banner);
1802 if (mp->mem_ident!=NULL) 
1803   mp_print(mp,mp->mem_ident); 
1804 mp_print_ln(mp);
1805 update_terminal;
1806
1807 @ The procedure |print_nl| is like |print|, but it makes sure that the
1808 string appears at the beginning of a new line.
1809
1810 @<Basic print...@>=
1811 void mp_print_nl (MP mp, const char *s) { /* prints string |s| at beginning of line */
1812   switch(mp->selector) {
1813   case term_and_log: 
1814     if ( (mp->term_offset>0)||(mp->file_offset>0) ) mp_print_ln(mp);
1815     break;
1816   case log_only: 
1817     if ( mp->file_offset>0 ) mp_print_ln(mp);
1818     break;
1819   case term_only: 
1820     if ( mp->term_offset>0 ) mp_print_ln(mp);
1821     break;
1822   case no_print:
1823   case pseudo:
1824   case new_string: 
1825         break;
1826   } /* there are no other cases */
1827   mp_print(mp, s);
1828 }
1829
1830 @ The following procedure, which prints out the decimal representation of a
1831 given integer |n|, assumes that all integers fit nicely into a |int|.
1832 @^system dependencies@>
1833
1834 @<Basic print...@>=
1835 void mp_print_int (MP mp,integer n) { /* prints an integer in decimal form */
1836   char s[12];
1837   mp_snprintf(s,12,"%d", (int)n);
1838   mp_print(mp,s);
1839 }
1840
1841 @ @<Internal library ...@>=
1842 void mp_print_int (MP mp,integer n);
1843
1844 @ \MP\ also makes use of a trivial procedure to print two digits. The
1845 following subroutine is usually called with a parameter in the range |0<=n<=99|.
1846
1847 @c 
1848 static void mp_print_dd (MP mp,integer n) { /* prints two least significant digits */
1849   n=abs(n) % 100; 
1850   mp_print_char(mp, xord('0'+(n / 10)));
1851   mp_print_char(mp, xord('0'+(n % 10)));
1852 }
1853
1854
1855 @ @<Declarations@>=
1856 static void mp_print_dd (MP mp,integer n);
1857
1858 @ Here is a procedure that asks the user to type a line of input,
1859 assuming that the |selector| setting is either |term_only| or |term_and_log|.
1860 The input is placed into locations |first| through |last-1| of the
1861 |buffer| array, and echoed on the transcript file if appropriate.
1862
1863 This procedure is never called when |interaction<mp_scroll_mode|.
1864
1865 @d prompt_input(A) do { 
1866     if (!mp->noninteractive) {
1867       wake_up_terminal; mp_print(mp, (A)); 
1868     }
1869     mp_term_input(mp);
1870   } while (0) /* prints a string and gets a line of input */
1871
1872 @c 
1873 void mp_term_input (MP mp) { /* gets a line from the terminal */
1874   size_t k; /* index into |buffer| */
1875   if (mp->noninteractive) {
1876     if (!mp_input_ln(mp, mp->term_in ))
1877           longjmp(*(mp->jump_buf),1);  /* chunk finished */
1878     mp->buffer[mp->last]=xord('%'); 
1879   } else {
1880     update_terminal; /* Now the user sees the prompt for sure */
1881     if (!mp_input_ln(mp, mp->term_in )) {
1882           mp_fatal_error(mp, "End of file on the terminal!");
1883 @.End of file on the terminal@>
1884     }
1885     mp->term_offset=0; /* the user's line ended with \<\rm return> */
1886     decr(mp->selector); /* prepare to echo the input */
1887     if ( mp->last!=mp->first ) {
1888       for (k=mp->first;k<=mp->last-1;k++) {
1889         mp_print_char(mp, mp->buffer[k]);
1890       }
1891     }
1892     mp_print_ln(mp); 
1893     mp->buffer[mp->last]=xord('%'); 
1894     incr(mp->selector); /* restore previous status */
1895   }
1896 }
1897
1898 @* \[6] Reporting errors.
1899 When something anomalous is detected, \MP\ typically does something like this:
1900 $$\vbox{\halign{#\hfil\cr
1901 |print_err("Something anomalous has been detected");|\cr
1902 |help3("This is the first line of my offer to help.")|\cr
1903 |("This is the second line. I'm trying to")|\cr
1904 |("explain the best way for you to proceed.");|\cr
1905 |error;|\cr}}$$
1906 A two-line help message would be given using |help2|, etc.; these informal
1907 helps should use simple vocabulary that complements the words used in the
1908 official error message that was printed. (Outside the U.S.A., the help
1909 messages should preferably be translated into the local vernacular. Each
1910 line of help is at most 60 characters long, in the present implementation,
1911 so that |max_print_line| will not be exceeded.)
1912
1913 The |print_err| procedure supplies a `\.!' before the official message,
1914 and makes sure that the terminal is awake if a stop is going to occur.
1915 The |error| procedure supplies a `\..' after the official message, then it
1916 shows the location of the error; and if |interaction=error_stop_mode|,
1917 it also enters into a dialog with the user, during which time the help
1918 message may be printed.
1919 @^system dependencies@>
1920
1921 @ The global variable |interaction| has four settings, representing increasing
1922 amounts of user interaction:
1923
1924 @<Exported types@>=
1925 enum mp_interaction_mode { 
1926  mp_unspecified_mode=0, /* extra value for command-line switch */
1927  mp_batch_mode, /* omits all stops and omits terminal output */
1928  mp_nonstop_mode, /* omits all stops */
1929  mp_scroll_mode, /* omits error stops */
1930  mp_error_stop_mode /* stops at every opportunity to interact */
1931 };
1932
1933 @ @<Option variables@>=
1934 int interaction; /* current level of interaction */
1935 int noninteractive; /* do we have a terminal? */
1936
1937 @ Set it here so it can be overwritten by the commandline
1938
1939 @<Allocate or initialize ...@>=
1940 mp->interaction=opt->interaction;
1941 if (mp->interaction==mp_unspecified_mode || mp->interaction>mp_error_stop_mode) 
1942   mp->interaction=mp_error_stop_mode;
1943 if (mp->interaction<mp_unspecified_mode) 
1944   mp->interaction=mp_batch_mode;
1945
1946
1947
1948 @d print_err(A) mp_print_err(mp,(A))
1949
1950 @<Internal ...@>=
1951 void mp_print_err(MP mp, const char * A);
1952
1953 @ @c
1954 void mp_print_err(MP mp, const char * A) { 
1955   if ( mp->interaction==mp_error_stop_mode ) 
1956     wake_up_terminal;
1957   mp_print_nl(mp, "! "); 
1958   mp_print(mp, A);
1959 @.!\relax@>
1960 }
1961
1962
1963 @ \MP\ is careful not to call |error| when the print |selector| setting
1964 might be unusual. The only possible values of |selector| at the time of
1965 error messages are
1966
1967 \yskip\hang|no_print| (when |interaction=mp_batch_mode|
1968   and |log_file| not yet open);
1969
1970 \hang|term_only| (when |interaction>mp_batch_mode| and |log_file| not yet open);
1971
1972 \hang|log_only| (when |interaction=mp_batch_mode| and |log_file| is open);
1973
1974 \hang|term_and_log| (when |interaction>mp_batch_mode| and |log_file| is open).
1975
1976 @<Initialize the print |selector| based on |interaction|@>=
1977 if ( mp->interaction==mp_batch_mode ) mp->selector=no_print; else mp->selector=term_only
1978
1979 @ A global variable |deletions_allowed| is set |false| if the |get_next|
1980 routine is active when |error| is called; this ensures that |get_next|
1981 will never be called recursively.
1982 @^recursion@>
1983
1984 The global variable |history| records the worst level of error that
1985 has been detected. It has four possible values: |spotless|, |warning_issued|,
1986 |error_message_issued|, and |fatal_error_stop|.
1987
1988 Another global variable, |error_count|, is increased by one when an
1989 |error| occurs without an interactive dialog, and it is reset to zero at
1990 the end of every statement.  If |error_count| reaches 100, \MP\ decides
1991 that there is no point in continuing further.
1992
1993 @<Exported types@>=
1994 enum mp_history_state {
1995   mp_spotless=0, /* |history| value when nothing has been amiss yet */
1996   mp_warning_issued, /* |history| value when |begin_diagnostic| has been called */
1997   mp_error_message_issued, /* |history| value when |error| has been called */
1998   mp_fatal_error_stop, /* |history| value when termination was premature */
1999   mp_system_error_stop /* |history| value when termination was due to disaster */
2000 };
2001
2002 @ @<Glob...@>=
2003 boolean deletions_allowed; /* is it safe for |error| to call |get_next|? */
2004 int history; /* has the source input been clean so far? */
2005 int error_count; /* the number of scrolled errors since the last statement ended */
2006
2007 @ The value of |history| is initially |fatal_error_stop|, but it will
2008 be changed to |spotless| if \MP\ survives the initialization process.
2009
2010 @<Allocate or ...@>=
2011 mp->deletions_allowed=true; /* |history| is initialized elsewhere */
2012
2013 @ Since errors can be detected almost anywhere in \MP, we want to declare the
2014 error procedures near the beginning of the program. But the error procedures
2015 in turn use some other procedures, which need to be declared |forward|
2016 before we get to |error| itself.
2017
2018 It is possible for |error| to be called recursively if some error arises
2019 when |get_next| is being used to delete a token, and/or if some fatal error
2020 occurs while \MP\ is trying to fix a non-fatal one. But such recursion
2021 @^recursion@>
2022 is never more than two levels deep.
2023
2024 @<Declarations@>=
2025 static void mp_get_next (MP mp);
2026 static void mp_term_input (MP mp);
2027 static void mp_show_context (MP mp);
2028 static void mp_begin_file_reading (MP mp);
2029 static void mp_open_log_file (MP mp);
2030 static void mp_clear_for_error_prompt (MP mp);
2031
2032 @ @<Internal ...@>=
2033 void mp_normalize_selector (MP mp);
2034
2035 @ Individual lines of help are recorded in the array |help_line|, which
2036 contains entries in positions |0..(help_ptr-1)|. They should be printed
2037 in reverse order, i.e., with |help_line[0]| appearing last.
2038
2039 @d hlp1(A) mp->help_line[0]=A; }
2040 @d hlp2(A,B) mp->help_line[1]=A; hlp1(B)
2041 @d hlp3(A,B,C) mp->help_line[2]=A; hlp2(B,C)
2042 @d hlp4(A,B,C,D) mp->help_line[3]=A; hlp3(B,C,D)
2043 @d hlp5(A,B,C,D,E) mp->help_line[4]=A; hlp4(B,C,D,E)
2044 @d hlp6(A,B,C,D,E,F) mp->help_line[5]=A; hlp5(B,C,D,E,F)
2045 @d help0 mp->help_ptr=0 /* sometimes there might be no help */
2046 @d help1  { mp->help_ptr=1; hlp1 /* use this with one help line */
2047 @d help2  { mp->help_ptr=2; hlp2 /* use this with two help lines */
2048 @d help3  { mp->help_ptr=3; hlp3 /* use this with three help lines */
2049 @d help4  { mp->help_ptr=4; hlp4 /* use this with four help lines */
2050 @d help5  { mp->help_ptr=5; hlp5 /* use this with five help lines */
2051 @d help6  { mp->help_ptr=6; hlp6 /* use this with six help lines */
2052
2053 @<Glob...@>=
2054 const char * help_line[6]; /* helps for the next |error| */
2055 unsigned int help_ptr; /* the number of help lines present */
2056 boolean use_err_help; /* should the |err_help| string be shown? */
2057 str_number err_help; /* a string set up by \&{errhelp} */
2058 str_number filename_template; /* a string set up by \&{filenametemplate} */
2059
2060 @ @<Allocate or ...@>=
2061 mp->use_err_help=false;
2062
2063 @ The |jump_out| procedure just cuts across all active procedure levels and
2064 goes to |end_of_MP|. This is the only nonlocal |goto| statement in the
2065 whole program. It is used when there is no recovery from a particular error.
2066
2067 The program uses a |jump_buf| to handle this, this is initialized at three
2068 spots: the start of |mp_new|, the start of |mp_initialize|, and the start 
2069 of |mp_run|. Those are the only library enty points.
2070
2071 @^system dependencies@>
2072
2073 @<Glob...@>=
2074 jmp_buf *jump_buf;
2075
2076 @ If the array of internals is still |NULL| when |jump_out| is called, a
2077 crash occured during initialization, and it is not safe to run the normal
2078 cleanup routine.
2079
2080 @<Error hand...@>=
2081 static void mp_jump_out (MP mp) { 
2082   if (mp->internal!=NULL && mp->history < mp_system_error_stop) 
2083     mp_close_files_and_terminate(mp);
2084   longjmp(*(mp->jump_buf),1);
2085 }
2086
2087 @ Here now is the general |error| routine.
2088
2089 @<Error hand...@>=
2090 void mp_error (MP mp) { /* completes the job of error reporting */
2091   ASCII_code c; /* what the user types */
2092   integer s1,s2,s3; /* used to save global variables when deleting tokens */
2093   pool_pointer j; /* character position being printed */
2094   if ( mp->history<mp_error_message_issued ) 
2095         mp->history=mp_error_message_issued;
2096   mp_print_char(mp, xord('.')); mp_show_context(mp);
2097   if ((!mp->noninteractive) && (mp->interaction==mp_error_stop_mode )) {
2098     @<Get user's advice and |return|@>;
2099   }
2100   incr(mp->error_count);
2101   if ( mp->error_count==100 ) { 
2102     mp_print_nl(mp,"(That makes 100 errors; please try again.)");
2103 @.That makes 100 errors...@>
2104     mp->history=mp_fatal_error_stop; mp_jump_out(mp);
2105   }
2106   @<Put help message on the transcript file@>;
2107 }
2108 void mp_warn (MP mp, const char *msg) {
2109   unsigned saved_selector = mp->selector;
2110   mp_normalize_selector(mp);
2111   mp_print_nl(mp,"Warning: ");
2112   mp_print(mp,msg);
2113   mp_print_ln(mp);
2114   mp->selector = saved_selector;
2115 }
2116
2117 @ @<Exported function ...@>=
2118 extern void mp_error (MP mp);
2119 extern void mp_warn (MP mp, const char *msg);
2120
2121
2122 @ @<Get user's advice...@>=
2123 while (true) { 
2124 CONTINUE:
2125   mp_clear_for_error_prompt(mp); prompt_input("? ");
2126 @.?\relax@>
2127   if ( mp->last==mp->first ) return;
2128   c=mp->buffer[mp->first];
2129   if ( c>='a' ) c=c+'A'-'a'; /* convert to uppercase */
2130   @<Interpret code |c| and |return| if done@>;
2131 }
2132
2133 @ It is desirable to provide an `\.E' option here that gives the user
2134 an easy way to return from \MP\ to the system editor, with the offending
2135 line ready to be edited. But such an extension requires some system
2136 wizardry, so the present implementation simply types out the name of the
2137 file that should be
2138 edited and the relevant line number.
2139 @^system dependencies@>
2140
2141 @<Exported types@>=
2142 typedef void (*mp_editor_cmd)(MP, char *, int);
2143
2144 @ @<Option variables@>=
2145 mp_editor_cmd run_editor;
2146
2147 @ @<Allocate or initialize ...@>=
2148 set_callback_option(run_editor);
2149
2150 @ @<Declarations@>=
2151 static void mp_run_editor (MP mp, char *fname, int fline);
2152
2153 @ @c 
2154 void mp_run_editor (MP mp, char *fname, int fline) {
2155     mp_print_nl(mp, "You want to edit file ");
2156 @.You want to edit file x@>
2157     mp_print(mp, fname);
2158     mp_print(mp, " at line "); 
2159     mp_print_int(mp, fline);
2160     mp->interaction=mp_scroll_mode; 
2161     mp_jump_out(mp);
2162 }
2163
2164
2165 There is a secret `\.D' option available when the debugging routines haven't
2166 been commented~out.
2167 @^debugging@>
2168
2169 @<Interpret code |c| and |return| if done@>=
2170 switch (c) {
2171 case '0': case '1': case '2': case '3': case '4':
2172 case '5': case '6': case '7': case '8': case '9': 
2173   if ( mp->deletions_allowed ) {
2174     @<Delete |c-"0"| tokens and |continue|@>;
2175   }
2176   break;
2177 case 'E': 
2178   if ( mp->file_ptr>0 ){ 
2179     (mp->run_editor)(mp, 
2180                      str(mp->input_stack[mp->file_ptr].name_field), 
2181                      mp_true_line(mp));
2182   }
2183   break;
2184 case 'H': 
2185   @<Print the help information and |continue|@>;
2186   /* |break;| */
2187 case 'I':
2188   @<Introduce new material from the terminal and |return|@>;
2189   /* |break;| */
2190 case 'Q': case 'R': case 'S':
2191   @<Change the interaction level and |return|@>;
2192   /* |break;| */
2193 case 'X':
2194   mp->interaction=mp_scroll_mode; mp_jump_out(mp);
2195   break;
2196 default:
2197   break;
2198 }
2199 @<Print the menu of available options@>
2200
2201 @ @<Print the menu...@>=
2202
2203   mp_print(mp, "Type <return> to proceed, S to scroll future error messages,");
2204 @.Type <return> to proceed...@>
2205   mp_print_nl(mp, "R to run without stopping, Q to run quietly,");
2206   mp_print_nl(mp, "I to insert something, ");
2207   if ( mp->file_ptr>0 ) 
2208     mp_print(mp, "E to edit your file,");
2209   if ( mp->deletions_allowed )
2210     mp_print_nl(mp, "1 or ... or 9 to ignore the next 1 to 9 tokens of input,");
2211   mp_print_nl(mp, "H for help, X to quit.");
2212 }
2213
2214 @ Here the author of \MP\ apologizes for making use of the numerical
2215 relation between |"Q"|, |"R"|, |"S"|, and the desired interaction settings
2216 |mp_batch_mode|, |mp_nonstop_mode|, |mp_scroll_mode|.
2217 @^Knuth, Donald Ervin@>
2218
2219 @<Change the interaction...@>=
2220
2221   mp->error_count=0; mp->interaction=mp_batch_mode+c-'Q';
2222   mp_print(mp, "OK, entering ");
2223   switch (c) {
2224   case 'Q': mp_print(mp, "batchmode"); decr(mp->selector); break;
2225   case 'R': mp_print(mp, "nonstopmode"); break;
2226   case 'S': mp_print(mp, "scrollmode"); break;
2227   } /* there are no other cases */
2228   mp_print(mp, "..."); mp_print_ln(mp); update_terminal; return;
2229 }
2230
2231 @ When the following code is executed, |buffer[(first+1)..(last-1)]| may
2232 contain the material inserted by the user; otherwise another prompt will
2233 be given. In order to understand this part of the program fully, you need
2234 to be familiar with \MP's input stacks.
2235
2236 @<Introduce new material...@>=
2237
2238   mp_begin_file_reading(mp); /* enter a new syntactic level for terminal input */
2239   if ( mp->last>mp->first+1 ) { 
2240     loc=(halfword)(mp->first+1); mp->buffer[mp->first]=xord(' ');
2241   } else { 
2242    prompt_input("insert>"); loc=(halfword)mp->first;
2243 @.insert>@>
2244   };
2245   mp->first=mp->last+1; mp->cur_input.limit_field=(halfword)mp->last; return;
2246 }
2247
2248 @ We allow deletion of up to 99 tokens at a time.
2249
2250 @<Delete |c-"0"| tokens...@>=
2251
2252   s1=mp->cur_cmd; s2=mp->cur_mod; s3=mp->cur_sym; mp->OK_to_interrupt=false;
2253   if ( (mp->last>mp->first+1) && (mp->buffer[mp->first+1]>='0')&&(mp->buffer[mp->first+1]<='9') )
2254     c=xord(c*10+mp->buffer[mp->first+1]-'0'*11);
2255   else 
2256     c=c-'0';
2257   while ( c>0 ) { 
2258     mp_get_next(mp); /* one-level recursive call of |error| is possible */
2259     @<Decrease the string reference count, if the current token is a string@>;
2260     decr(c);
2261   };
2262   mp->cur_cmd=s1; mp->cur_mod=s2; mp->cur_sym=s3; mp->OK_to_interrupt=true;
2263   help2("I have just deleted some text, as you asked.",
2264        "You can now delete more, or insert, or whatever.");
2265   mp_show_context(mp); 
2266   goto CONTINUE;
2267 }
2268
2269 @ @<Print the help info...@>=
2270
2271   if ( mp->use_err_help ) { 
2272     @<Print the string |err_help|, possibly on several lines@>;
2273     mp->use_err_help=false;
2274   } else { 
2275     if ( mp->help_ptr==0 ) {
2276       help2("Sorry, I don't know how to help in this situation.",
2277             "Maybe you should try asking a human?");
2278      }
2279     do { 
2280       decr(mp->help_ptr); mp_print(mp, mp->help_line[mp->help_ptr]); mp_print_ln(mp);
2281     } while (mp->help_ptr!=0);
2282   };
2283   help4("Sorry, I already gave what help I could...",
2284        "Maybe you should try asking a human?",
2285        "An error might have occurred before I noticed any problems.",
2286        "``If all else fails, read the instructions.''");
2287   goto CONTINUE;
2288 }
2289
2290 @ @<Print the string |err_help|, possibly on several lines@>=
2291 j=mp->str_start[mp->err_help];
2292 while ( j<str_stop(mp->err_help) ) { 
2293   if ( mp->str_pool[j]!='%' ) mp_print_str(mp, mp->str_pool[j]);
2294   else if ( j+1==str_stop(mp->err_help) ) mp_print_ln(mp);
2295   else if ( mp->str_pool[j+1]!='%' ) mp_print_ln(mp);
2296   else  { j++; mp_print_char(mp, xord('%')); };
2297   j++;
2298 }
2299
2300 @ @<Put help message on the transcript file@>=
2301 if ( mp->interaction>mp_batch_mode ) decr(mp->selector); /* avoid terminal output */
2302 if ( mp->use_err_help ) { 
2303   mp_print_nl(mp, "");
2304   @<Print the string |err_help|, possibly on several lines@>;
2305 } else { 
2306   while ( mp->help_ptr>0 ){ 
2307     decr(mp->help_ptr); mp_print_nl(mp, mp->help_line[mp->help_ptr]);
2308   };
2309 }
2310 mp_print_ln(mp);
2311 if ( mp->interaction>mp_batch_mode ) incr(mp->selector); /* re-enable terminal output */
2312 mp_print_ln(mp)
2313
2314 @ In anomalous cases, the print selector might be in an unknown state;
2315 the following subroutine is called to fix things just enough to keep
2316 running a bit longer.
2317
2318 @c 
2319 void mp_normalize_selector (MP mp) { 
2320   if ( mp->log_opened ) mp->selector=term_and_log;
2321   else mp->selector=term_only;
2322   if ( mp->job_name==NULL) mp_open_log_file(mp);
2323   if ( mp->interaction==mp_batch_mode ) decr(mp->selector);
2324 }
2325
2326 @ The following procedure prints \MP's last words before dying.
2327
2328 @d succumb { if ( mp->interaction==mp_error_stop_mode )
2329     mp->interaction=mp_scroll_mode; /* no more interaction */
2330   if ( mp->log_opened ) mp_error(mp);
2331   mp->history=mp_fatal_error_stop; mp_jump_out(mp); /* irrecoverable error */
2332   }
2333
2334 @<Error hand...@>=
2335 void mp_fatal_error (MP mp, const char *s) { /* prints |s|, and that's it */
2336   mp_normalize_selector(mp);
2337   print_err("Emergency stop"); help1(s); succumb;
2338 @.Emergency stop@>
2339 }
2340
2341 @ @<Exported function ...@>=
2342 extern void mp_fatal_error (MP mp, const char *s);
2343
2344
2345 @ Here is the most dreaded error message.
2346
2347 @<Error hand...@>=
2348 void mp_overflow (MP mp, const char *s, integer n) { /* stop due to finiteness */
2349   char msg[256];
2350   mp_normalize_selector(mp);
2351   mp_snprintf(msg, 256, "MetaPost capacity exceeded, sorry [%s=%d]",s,(int)n);
2352 @.MetaPost capacity exceeded ...@>
2353   print_err(msg);
2354   help2("If you really absolutely need more capacity,",
2355         "you can ask a wizard to enlarge me.");
2356   succumb;
2357 }
2358
2359 @ @<Internal library declarations@>=
2360 void mp_overflow (MP mp, const char *s, integer n);
2361
2362 @ The program might sometime run completely amok, at which point there is
2363 no choice but to stop. If no previous error has been detected, that's bad
2364 news; a message is printed that is really intended for the \MP\
2365 maintenance person instead of the user (unless the user has been
2366 particularly diabolical).  The index entries for `this can't happen' may
2367 help to pinpoint the problem.
2368 @^dry rot@>
2369
2370 @<Internal library ...@>=
2371 void mp_confusion (MP mp, const char *s);
2372
2373 @ Consistency check violated; |s| tells where.
2374 @<Error hand...@>=
2375 void mp_confusion (MP mp, const char *s) {
2376   char msg[256];
2377   mp_normalize_selector(mp);
2378   if ( mp->history<mp_error_message_issued ) { 
2379     mp_snprintf(msg, 256, "This can't happen (%s)",s);
2380 @.This can't happen@>
2381     print_err(msg);
2382     help1("I'm broken. Please show this to someone who can fix can fix");
2383   } else { 
2384     print_err("I can\'t go on meeting you like this");
2385 @.I can't go on...@>
2386     help2("One of your faux pas seems to have wounded me deeply...",
2387           "in fact, I'm barely conscious. Please fix it and try again.");
2388   }
2389   succumb;
2390 }
2391
2392 @ Users occasionally want to interrupt \MP\ while it's running.
2393 If the runtime system allows this, one can implement
2394 a routine that sets the global variable |interrupt| to some nonzero value
2395 when such an interrupt is signaled. Otherwise there is probably at least
2396 a way to make |interrupt| nonzero using the C debugger.
2397 @^system dependencies@>
2398 @^debugging@>
2399
2400 @d check_interrupt { if ( mp->interrupt!=0 )
2401    mp_pause_for_instructions(mp); }
2402
2403 @<Global...@>=
2404 integer interrupt; /* should \MP\ pause for instructions? */
2405 boolean OK_to_interrupt; /* should interrupts be observed? */
2406 integer run_state; /* are we processing input ?*/
2407 boolean finished; /* set true by |close_files_and_terminate| */
2408
2409 @ @<Allocate or ...@>=
2410 mp->OK_to_interrupt=true;
2411 mp->finished=false;
2412
2413 @ When an interrupt has been detected, the program goes into its
2414 highest interaction level and lets the user have the full flexibility of
2415 the |error| routine.  \MP\ checks for interrupts only at times when it is
2416 safe to do this.
2417
2418 @c 
2419 static void mp_pause_for_instructions (MP mp) { 
2420   if ( mp->OK_to_interrupt ) { 
2421     mp->interaction=mp_error_stop_mode;
2422     if ( (mp->selector==log_only)||(mp->selector==no_print) )
2423       incr(mp->selector);
2424     print_err("Interruption");
2425 @.Interruption@>
2426     help3("You rang?",
2427          "Try to insert some instructions for me (e.g.,`I show x'),",
2428          "unless you just want to quit by typing `X'.");
2429     mp->deletions_allowed=false; mp_error(mp); mp->deletions_allowed=true;
2430     mp->interrupt=0;
2431   }
2432 }
2433
2434 @ Many of \MP's error messages state that a missing token has been
2435 inserted behind the scenes. We can save string space and program space
2436 by putting this common code into a subroutine.
2437
2438 @c 
2439 static void mp_missing_err (MP mp, const char *s) { 
2440   char msg[256];
2441   mp_snprintf(msg, 256, "Missing `%s' has been inserted", s);
2442 @.Missing...inserted@>
2443   print_err(msg);
2444 }
2445
2446 @* \[7] Arithmetic with scaled numbers.
2447 The principal computations performed by \MP\ are done entirely in terms of
2448 integers less than $2^{31}$ in magnitude; thus, the arithmetic specified in this
2449 program can be carried out in exactly the same way on a wide variety of
2450 computers, including some small ones.
2451 @^small computers@>
2452
2453 But C does not rigidly define the |/| operation in the case of negative
2454 dividends; for example, the result of |(-2*n-1) / 2| is |-(n+1)| on some
2455 computers and |-n| on others (is this true ?).  There are two principal
2456 types of arithmetic: ``translation-preserving,'' in which the identity
2457 |(a+q*b)/b=(a/b)+q| is valid; and ``negation-preserving,'' in which
2458 |(-a)/b=-(a/b)|. This leads to two \MP s, which can produce
2459 different results, although the differences should be negligible when the
2460 language is being used properly.  The \TeX\ processor has been defined
2461 carefully so that both varieties of arithmetic will produce identical
2462 output, but it would be too inefficient to constrain \MP\ in a similar way.
2463
2464 @d el_gordo   0x7fffffff /* $2^{31}-1$, the largest value that \MP\ likes */
2465
2466
2467 @ One of \MP's most common operations is the calculation of
2468 $\lfloor{a+b\over2}\rfloor$,
2469 the midpoint of two given integers |a| and~|b|. The most decent way to do
2470 this is to write `|(a+b)/2|'; but on many machines it is more efficient 
2471 to calculate `|(a+b)>>1|'.
2472
2473 Therefore the midpoint operation will always be denoted by `|half(a+b)|'
2474 in this program. If \MP\ is being implemented with languages that permit
2475 binary shifting, the |half| macro should be changed to make this operation
2476 as efficient as possible.  Since some systems have shift operators that can
2477 only be trusted to work on positive numbers, there is also a macro |halfp|
2478 that is used only when the quantity being halved is known to be positive
2479 or zero.
2480
2481 @d half(A) ((A) / 2)
2482 @d halfp(A) (integer)((unsigned)(A) >> 1)
2483
2484 @ A single computation might use several subroutine calls, and it is
2485 desirable to avoid producing multiple error messages in case of arithmetic
2486 overflow. So the routines below set the global variable |arith_error| to |true|
2487 instead of reporting errors directly to the user.
2488 @^overflow in arithmetic@>
2489
2490 @<Glob...@>=
2491 boolean arith_error; /* has arithmetic overflow occurred recently? */
2492
2493 @ @<Allocate or ...@>=
2494 mp->arith_error=false;
2495
2496 @ At crucial points the program will say |check_arith|, to test if
2497 an arithmetic error has been detected.
2498
2499 @d check_arith { if ( mp->arith_error ) mp_clear_arith(mp); }
2500
2501 @c 
2502 static void mp_clear_arith (MP mp) { 
2503   print_err("Arithmetic overflow");
2504 @.Arithmetic overflow@>
2505   help4("Uh, oh. A little while ago one of the quantities that I was",
2506        "computing got too large, so I'm afraid your answers will be",
2507        "somewhat askew. You'll probably have to adopt different",
2508        "tactics next time. But I shall try to carry on anyway.");
2509   mp_error(mp); 
2510   mp->arith_error=false;
2511 }
2512
2513 @ Addition is not always checked to make sure that it doesn't overflow,
2514 but in places where overflow isn't too unlikely the |slow_add| routine
2515 is used.
2516
2517 @c static integer mp_slow_add (MP mp,integer x, integer y) { 
2518   if ( x>=0 )  {
2519     if ( y<=el_gordo-x ) { 
2520       return x+y;
2521     } else  { 
2522       mp->arith_error=true; 
2523           return el_gordo;
2524     }
2525   } else  if ( -y<=el_gordo+x ) {
2526     return x+y;
2527   } else { 
2528     mp->arith_error=true; 
2529         return -el_gordo;
2530   }
2531 }
2532
2533 @ Fixed-point arithmetic is done on {\sl scaled integers\/} that are multiples
2534 of $2^{-16}$. In other words, a binary point is assumed to be sixteen bit
2535 positions from the right end of a binary computer word.
2536
2537 @d quarter_unit   040000 /* $2^{14}$, represents 0.250000 */
2538 @d half_unit   0100000 /* $2^{15}$, represents 0.50000 */
2539 @d three_quarter_unit   0140000 /* $3\cdot2^{14}$, represents 0.75000 */
2540 @d unity   0200000 /* $2^{16}$, represents 1.00000 */
2541 @d two   0400000 /* $2^{17}$, represents 2.00000 */
2542 @d three   0600000 /* $2^{17}+2^{16}$, represents 3.00000 */
2543
2544 @<Types...@>=
2545 typedef integer scaled; /* this type is used for scaled integers */
2546
2547 @ The following function is used to create a scaled integer from a given decimal
2548 fraction $(.d_0d_1\ldots d_{k-1})$, where |0<=k<=17|. The digit $d_i$ is
2549 given in |dig[i]|, and the calculation produces a correctly rounded result.
2550
2551 @c 
2552 static scaled mp_round_decimals (MP mp,quarterword k) {
2553   /* converts a decimal fraction */
2554  unsigned a = 0; /* the accumulator */
2555  while ( k-->0 ) { 
2556     a=(a+mp->dig[k]*two) / 10;
2557   }
2558   return (scaled)halfp(a+1);
2559 }
2560
2561 @ Conversely, here is a procedure analogous to |print_int|. If the output
2562 of this procedure is subsequently read by \MP\ and converted by the
2563 |round_decimals| routine above, it turns out that the original value will
2564 be reproduced exactly. A decimal point is printed only if the value is
2565 not an integer. If there is more than one way to print the result with
2566 the optimum number of digits following the decimal point, the closest
2567 possible value is given.
2568
2569 The invariant relation in the \&{repeat} loop is that a sequence of
2570 decimal digits yet to be printed will yield the original number if and only if
2571 they form a fraction~$f$ in the range $s-\delta\L10\cdot2^{16}f<s$.
2572 We can stop if and only if $f=0$ satisfies this condition; the loop will
2573 terminate before $s$ can possibly become zero.
2574
2575 @<Basic printing...@>=
2576 void mp_print_scaled (MP mp,scaled s) { /* prints scaled real, rounded to five  digits */
2577   scaled delta; /* amount of allowable inaccuracy */
2578   if ( s<0 ) { 
2579         mp_print_char(mp, xord('-')); 
2580     negate(s); /* print the sign, if negative */
2581   }
2582   mp_print_int(mp, s / unity); /* print the integer part */
2583   s=10*(s % unity)+5;
2584   if ( s!=5 ) { 
2585     delta=10; 
2586     mp_print_char(mp, xord('.'));
2587     do {  
2588       if ( delta>unity )
2589         s=s+0100000-(delta / 2); /* round the final digit */
2590       mp_print_char(mp, xord('0'+(s / unity))); 
2591       s=10*(s % unity); 
2592       delta=delta*10;
2593     } while (s>delta);
2594   }
2595 }
2596
2597 @ We often want to print two scaled quantities in parentheses,
2598 separated by a comma.
2599
2600 @<Basic printing...@>=
2601 void mp_print_two (MP mp,scaled x, scaled y) { /* prints `|(x,y)|' */
2602   mp_print_char(mp, xord('(')); 
2603   mp_print_scaled(mp, x); 
2604   mp_print_char(mp, xord(',')); 
2605   mp_print_scaled(mp, y);
2606   mp_print_char(mp, xord(')'));
2607 }
2608
2609 @ The |scaled| quantities in \MP\ programs are generally supposed to be
2610 less than $2^{12}$ in absolute value, so \MP\ does much of its internal
2611 arithmetic with 28~significant bits of precision. A |fraction| denotes
2612 a scaled integer whose binary point is assumed to be 28 bit positions
2613 from the right.
2614
2615 @d fraction_half 01000000000 /* $2^{27}$, represents 0.50000000 */
2616 @d fraction_one 02000000000 /* $2^{28}$, represents 1.00000000 */
2617 @d fraction_two 04000000000 /* $2^{29}$, represents 2.00000000 */
2618 @d fraction_three 06000000000 /* $3\cdot2^{28}$, represents 3.00000000 */
2619 @d fraction_four 010000000000 /* $2^{30}$, represents 4.00000000 */
2620
2621 @<Types...@>=
2622 typedef integer fraction; /* this type is used for scaled fractions */
2623
2624 @ In fact, the two sorts of scaling discussed above aren't quite
2625 sufficient; \MP\ has yet another, used internally to keep track of angles
2626 in units of $2^{-20}$ degrees.
2627
2628 @d forty_five_deg 0264000000 /* $45\cdot2^{20}$, represents $45^\circ$ */
2629 @d ninety_deg 0550000000 /* $90\cdot2^{20}$, represents $90^\circ$ */
2630 @d one_eighty_deg 01320000000 /* $180\cdot2^{20}$, represents $180^\circ$ */
2631 @d three_sixty_deg 02640000000 /* $360\cdot2^{20}$, represents $360^\circ$ */
2632
2633 @<Types...@>=
2634 typedef integer angle; /* this type is used for scaled angles */
2635
2636 @ The |make_fraction| routine produces the |fraction| equivalent of
2637 |p/q|, given integers |p| and~|q|; it computes the integer
2638 $f=\lfloor2^{28}p/q+{1\over2}\rfloor$, when $p$ and $q$ are
2639 positive. If |p| and |q| are both of the same scaled type |t|,
2640 the ``type relation'' |make_fraction(t,t)=fraction| is valid;
2641 and it's also possible to use the subroutine ``backwards,'' using
2642 the relation |make_fraction(t,fraction)=t| between scaled types.
2643
2644 If the result would have magnitude $2^{31}$ or more, |make_fraction|
2645 sets |arith_error:=true|. Most of \MP's internal computations have
2646 been designed to avoid this sort of error.
2647
2648 If this subroutine were programmed in assembly language on a typical
2649 machine, we could simply compute |(@t$2^{28}$@>*p)div q|, since a
2650 double-precision product can often be input to a fixed-point division
2651 instruction. But when we are restricted to int-eger arithmetic it
2652 is necessary either to resort to multiple-precision maneuvering
2653 or to use a simple but slow iteration. The multiple-precision technique
2654 would be about three times faster than the code adopted here, but it
2655 would be comparatively long and tricky, involving about sixteen
2656 additional multiplications and divisions.
2657
2658 This operation is part of \MP's ``inner loop''; indeed, it will
2659 consume nearly 10\pct! of the running time (exclusive of input and output)
2660 if the code below is left unchanged. A machine-dependent recoding
2661 will therefore make \MP\ run faster. The present implementation
2662 is highly portable, but slow; it avoids multiplication and division
2663 except in the initial stage. System wizards should be careful to
2664 replace it with a routine that is guaranteed to produce identical
2665 results in all cases.
2666 @^system dependencies@>
2667
2668 As noted below, a few more routines should also be replaced by machine-dependent
2669 code, for efficiency. But when a procedure is not part of the ``inner loop,''
2670 such changes aren't advisable; simplicity and robustness are
2671 preferable to trickery, unless the cost is too high.
2672 @^inner loop@>
2673
2674 @<Internal library declarations@>=
2675 integer mp_take_scaled (MP mp,integer q, scaled f) ;
2676
2677 @ @<Declarations@>=
2678 static fraction mp_make_fraction (MP mp,integer p, integer q);
2679
2680 @ If FIXPT is not defined, we need these preprocessor values
2681
2682 @d TWEXP31  2147483648.0
2683 @d TWEXP28  268435456.0
2684 @d TWEXP16 65536.0
2685 @d TWEXP_16 (1.0/65536.0)
2686 @d TWEXP_28 (1.0/268435456.0)
2687
2688
2689 @c 
2690 fraction mp_make_fraction (MP mp,integer p, integer q) {
2691   fraction i;
2692   if ( q==0 ) mp_confusion(mp, "/");
2693 @:this can't happen /}{\quad \./@>
2694 #ifdef FIXPT
2695 {
2696   integer f; /* the fraction bits, with a leading 1 bit */
2697   integer n; /* the integer part of $\vert p/q\vert$ */
2698   boolean negative = false; /* should the result be negated? */
2699   if ( p<0 ) {
2700     negate(p); negative=true;
2701   }
2702   if ( q<0 ) { 
2703     negate(q); negative = ! negative;
2704   }
2705   n=p / q; p=p % q;
2706   if ( n>=8 ){ 
2707     mp->arith_error=true;
2708     i= ( negative ? -el_gordo : el_gordo);
2709   } else { 
2710     n=(n-1)*fraction_one;
2711     @<Compute $f=\lfloor 2^{28}(1+p/q)+{1\over2}\rfloor$@>;
2712     i = (negative ? (-(f+n)) : (f+n));
2713   }
2714 }
2715 #else /* FIXPT */
2716   {
2717     register double d;
2718         d = TWEXP28 * (double)p /(double)q;
2719         if ((p^q) >= 0) {
2720                 d += 0.5;
2721                 if (d>=TWEXP31) {mp->arith_error=true; return el_gordo;}
2722                 i = (integer) d;
2723                 if (d==(double)i && ( ((q>0 ? -q : q)&077777)
2724                                 * (((i&037777)<<1)-1) & 04000)!=0) --i;
2725         } else {
2726                 d -= 0.5;
2727                 if (d<= -TWEXP31) {mp->arith_error=true; return -el_gordo;}
2728                 i = (integer) d;
2729                 if (d==(double)i && ( ((q>0 ? q : -q)&077777)
2730                                 * (((i&037777)<<1)+1) & 04000)!=0) ++i;
2731         }
2732   }
2733 #endif /* FIXPT */
2734   return i;
2735 }
2736
2737 @ The |repeat| loop here preserves the following invariant relations
2738 between |f|, |p|, and~|q|:
2739 (i)~|0<=p<q|; (ii)~$fq+p=2^k(q+p_0)$, where $k$ is an integer and
2740 $p_0$ is the original value of~$p$.
2741
2742 Notice that the computation specifies
2743 |(p-q)+p| instead of |(p+p)-q|, because the latter could overflow.
2744 Let us hope that optimizing compilers do not miss this point; a
2745 special variable |be_careful| is used to emphasize the necessary
2746 order of computation. Optimizing compilers should keep |be_careful|
2747 in a register, not store it in memory.
2748 @^inner loop@>
2749
2750 @<Compute $f=\lfloor 2^{28}(1+p/q)+{1\over2}\rfloor$@>=
2751 {
2752   integer be_careful; /* disables certain compiler optimizations */
2753   f=1;
2754   do {  
2755     be_careful=p-q; p=be_careful+p;
2756     if ( p>=0 ) { 
2757       f=f+f+1;
2758     } else  { 
2759       f+=f; p=p+q;
2760     }
2761   } while (f<fraction_one);
2762   be_careful=p-q;
2763   if ( be_careful+p>=0 ) incr(f);
2764 }
2765
2766 @ The dual of |make_fraction| is |take_fraction|, which multiplies a
2767 given integer~|q| by a fraction~|f|. When the operands are positive, it
2768 computes $p=\lfloor qf/2^{28}+{1\over2}\rfloor$, a symmetric function
2769 of |q| and~|f|.
2770
2771 This routine is even more ``inner loopy'' than |make_fraction|;
2772 the present implementation consumes almost 20\pct! of \MP's computation
2773 time during typical jobs, so a machine-language substitute is advisable.
2774 @^inner loop@> @^system dependencies@>
2775
2776 @<Internal library declarations@>=
2777 integer mp_take_fraction (MP mp,integer q, fraction f) ;
2778
2779 @ @c 
2780 #ifdef FIXPT
2781 integer mp_take_fraction (MP mp,integer q, fraction f) {
2782   integer p; /* the fraction so far */
2783   boolean negative; /* should the result be negated? */
2784   integer n; /* additional multiple of $q$ */
2785   integer be_careful; /* disables certain compiler optimizations */
2786   @<Reduce to the case that |f>=0| and |q>=0|@>;
2787   if ( f<fraction_one ) { 
2788     n=0;
2789   } else { 
2790     n=f / fraction_one; f=f % fraction_one;
2791     if ( q<=el_gordo / n ) { 
2792       n=n*q ; 
2793     } else { 
2794       mp->arith_error=true; n=el_gordo;
2795     }
2796   }
2797   f=f+fraction_one;
2798   @<Compute $p=\lfloor qf/2^{28}+{1\over2}\rfloor-q$@>;
2799   be_careful=n-el_gordo;
2800   if ( be_careful+p>0 ){ 
2801     mp->arith_error=true; n=el_gordo-p;
2802   }
2803   if ( negative ) 
2804         return (-(n+p));
2805   else 
2806     return (n+p);
2807 #else /* FIXPT */
2808 integer mp_take_fraction (MP mp,integer p, fraction q) {
2809     register double d;
2810         register integer i;
2811         d = (double)p * (double)q * TWEXP_28;
2812         if ((p^q) >= 0) {
2813                 d += 0.5;
2814                 if (d>=TWEXP31) {
2815                         if (d!=TWEXP31 || (((p&077777)*(q&077777))&040000)==0)
2816                                 mp->arith_error = true;
2817                         return el_gordo;
2818                 }
2819                 i = (integer) d;
2820                 if (d==(double)i && (((p&077777)*(q&077777))&040000)!=0) --i;
2821         } else {
2822                 d -= 0.5;
2823                 if (d<= -TWEXP31) {
2824                         if (d!= -TWEXP31 || ((-(p&077777)*(q&077777))&040000)==0)
2825                                 mp->arith_error = true;
2826                         return -el_gordo;
2827                 }
2828                 i = (integer) d;
2829                 if (d==(double)i && ((-(p&077777)*(q&077777))&040000)!=0) ++i;
2830         }
2831         return i;
2832 #endif /* FIXPT */
2833 }
2834
2835 @ @<Reduce to the case that |f>=0| and |q>=0|@>=
2836 if ( f>=0 ) {
2837   negative=false;
2838 } else { 
2839   negate( f); negative=true;
2840 }
2841 if ( q<0 ) { 
2842   negate(q); negative=! negative;
2843 }
2844
2845 @ The invariant relations in this case are (i)~$\lfloor(qf+p)/2^k\rfloor
2846 =\lfloor qf_0/2^{28}+{1\over2}\rfloor$, where $k$ is an integer and
2847 $f_0$ is the original value of~$f$; (ii)~$2^k\L f<2^{k+1}$.
2848 @^inner loop@>
2849
2850 @<Compute $p=\lfloor qf/2^{28}+{1\over2}\rfloor-q$@>=
2851 p=fraction_half; /* that's $2^{27}$; the invariants hold now with $k=28$ */
2852 if ( q<fraction_four ) {
2853   do {  
2854     if ( odd(f) ) p=halfp(p+q); else p=halfp(p);
2855     f=halfp(f);
2856   } while (f!=1);
2857 } else  {
2858   do {  
2859     if ( odd(f) ) p=p+halfp(q-p); else p=halfp(p);
2860     f=halfp(f);
2861   } while (f!=1);
2862 }
2863
2864
2865 @ When we want to multiply something by a |scaled| quantity, we use a scheme
2866 analogous to |take_fraction| but with a different scaling.
2867 Given positive operands, |take_scaled|
2868 computes the quantity $p=\lfloor qf/2^{16}+{1\over2}\rfloor$.
2869
2870 Once again it is a good idea to use a machine-language replacement if
2871 possible; otherwise |take_scaled| will use more than 2\pct! of the running time
2872 when the Computer Modern fonts are being generated.
2873 @^inner loop@>
2874
2875 @c 
2876 #ifdef FIXPT
2877 integer mp_take_scaled (MP mp,integer q, scaled f) {
2878   integer p; /* the fraction so far */
2879   boolean negative; /* should the result be negated? */
2880   integer n; /* additional multiple of $q$ */
2881   integer be_careful; /* disables certain compiler optimizations */
2882   @<Reduce to the case that |f>=0| and |q>=0|@>;
2883   if ( f<unity ) { 
2884     n=0;
2885   } else  { 
2886     n=f / unity; f=f % unity;
2887     if ( q<=el_gordo / n ) {
2888       n=n*q;
2889     } else  { 
2890       mp->arith_error=true; n=el_gordo;
2891     }
2892   }
2893   f=f+unity;
2894   @<Compute $p=\lfloor qf/2^{16}+{1\over2}\rfloor-q$@>;
2895   be_careful=n-el_gordo;
2896   if ( be_careful+p>0 ) { 
2897     mp->arith_error=true; n=el_gordo-p;
2898   }
2899   return ( negative ?(-(n+p)) :(n+p));
2900 #else /* FIXPT */
2901 integer mp_take_scaled (MP mp,integer p, scaled q) {
2902     register double d;
2903         register integer i;
2904         d = (double)p * (double)q * TWEXP_16;
2905         if ((p^q) >= 0) {
2906                 d += 0.5;
2907                 if (d>=TWEXP31) {
2908                         if (d!=TWEXP31 || (((p&077777)*(q&077777))&040000)==0)
2909                                 mp->arith_error = true;
2910                         return el_gordo;
2911                 }
2912                 i = (integer) d;
2913                 if (d==(double)i && (((p&077777)*(q&077777))&040000)!=0) --i;
2914         } else {
2915                 d -= 0.5;
2916                 if (d<= -TWEXP31) {
2917                         if (d!= -TWEXP31 || ((-(p&077777)*(q&077777))&040000)==0)
2918                                 mp->arith_error = true;
2919                         return -el_gordo;
2920                 }
2921                 i = (integer) d;
2922                 if (d==(double)i && ((-(p&077777)*(q&077777))&040000)!=0) ++i;
2923         }
2924         return i;
2925 #endif /* FIXPT */
2926 }
2927
2928 @ @<Compute $p=\lfloor qf/2^{16}+{1\over2}\rfloor-q$@>=
2929 p=half_unit; /* that's $2^{15}$; the invariants hold now with $k=16$ */
2930 @^inner loop@>
2931 if ( q<fraction_four ) {
2932   do {  
2933     p = (odd(f) ? halfp(p+q) : halfp(p));
2934     f=halfp(f);
2935   } while (f!=1);
2936 } else {
2937   do {  
2938     p = (odd(f) ? p+halfp(q-p) : halfp(p));
2939     f=halfp(f);
2940   } while (f!=1);
2941 }
2942
2943 @ For completeness, there's also |make_scaled|, which computes a
2944 quotient as a |scaled| number instead of as a |fraction|.
2945 In other words, the result is $\lfloor2^{16}p/q+{1\over2}\rfloor$, if the
2946 operands are positive. \ (This procedure is not used especially often,
2947 so it is not part of \MP's inner loop.)
2948
2949 @<Internal library ...@>=
2950 scaled mp_make_scaled (MP mp,integer p, integer q) ;
2951
2952 @ @c 
2953 scaled mp_make_scaled (MP mp,integer p, integer q) {
2954   register integer i;
2955   if ( q==0 ) mp_confusion(mp, "/");
2956 @:this can't happen /}{\quad \./@>
2957   {
2958 #ifdef FIXPT 
2959     integer f; /* the fraction bits, with a leading 1 bit */
2960     integer n; /* the integer part of $\vert p/q\vert$ */
2961     boolean negative; /* should the result be negated? */
2962     integer be_careful; /* disables certain compiler optimizations */
2963     if ( p>=0 ) negative=false;
2964     else  { negate(p); negative=true; };
2965     if ( q<0 ) { 
2966       negate(q); negative=! negative;
2967     }
2968     n=p / q; p=p % q;
2969     if ( n>=0100000 ) { 
2970       mp->arith_error=true;
2971       return (negative ? (-el_gordo) : el_gordo);
2972     } else  { 
2973       n=(n-1)*unity;
2974       @<Compute $f=\lfloor 2^{16}(1+p/q)+{1\over2}\rfloor$@>;
2975       i = (negative ? (-(f+n)) :(f+n));
2976     }
2977 #else /* FIXPT */
2978     register double d;
2979         d = TWEXP16 * (double)p /(double)q;
2980         if ((p^q) >= 0) {
2981                 d += 0.5;
2982                 if (d>=TWEXP31) {mp->arith_error=true; return el_gordo;}
2983                 i = (integer) d;
2984                 if (d==(double)i && ( ((q>0 ? -q : q)&077777)
2985                                 * (((i&037777)<<1)-1) & 04000)!=0) --i;
2986         } else {
2987                 d -= 0.5;
2988                 if (d<= -TWEXP31) {mp->arith_error=true; return -el_gordo;}
2989                 i = (integer) d;
2990                 if (d==(double)i && ( ((q>0 ? q : -q)&077777)
2991                                 * (((i&037777)<<1)+1) & 04000)!=0) ++i;
2992         }
2993 #endif /* FIXPT */
2994   }
2995   return i;
2996 }
2997
2998 @ @<Compute $f=\lfloor 2^{16}(1+p/q)+{1\over2}\rfloor$@>=
2999 f=1;
3000 do {  
3001   be_careful=p-q; p=be_careful+p;
3002   if ( p>=0 ) f=f+f+1;
3003   else  { f+=f; p=p+q; };
3004 } while (f<unity);
3005 be_careful=p-q;
3006 if ( be_careful+p>=0 ) incr(f)
3007
3008 @ Here is a typical example of how the routines above can be used.
3009 It computes the function
3010 $${1\over3\tau}f(\theta,\phi)=
3011 {\tau^{-1}\bigl(2+\sqrt2\,(\sin\theta-{1\over16}\sin\phi)
3012  (\sin\phi-{1\over16}\sin\theta)(\cos\theta-\cos\phi)\bigr)\over
3013 3\,\bigl(1+{1\over2}(\sqrt5-1)\cos\theta+{1\over2}(3-\sqrt5\,)\cos\phi\bigr)},$$
3014 where $\tau$ is a |scaled| ``tension'' parameter. This is \MP's magic
3015 fudge factor for placing the first control point of a curve that starts
3016 at an angle $\theta$ and ends at an angle $\phi$ from the straight path.
3017 (Actually, if the stated quantity exceeds 4, \MP\ reduces it to~4.)
3018
3019 The trigonometric quantity to be multiplied by $\sqrt2$ is less than $\sqrt2$.
3020 (It's a sum of eight terms whose absolute values can be bounded using
3021 relations such as $\sin\theta\cos\theta\L{1\over2}$.) Thus the numerator
3022 is positive; and since the tension $\tau$ is constrained to be at least
3023 $3\over4$, the numerator is less than $16\over3$. The denominator is
3024 nonnegative and at most~6.  Hence the fixed-point calculations below
3025 are guaranteed to stay within the bounds of a 32-bit computer word.
3026
3027 The angles $\theta$ and $\phi$ are given implicitly in terms of |fraction|
3028 arguments |st|, |ct|, |sf|, and |cf|, representing $\sin\theta$, $\cos\theta$,
3029 $\sin\phi$, and $\cos\phi$, respectively.
3030
3031 @c 
3032 static fraction mp_velocity (MP mp,fraction st, fraction ct, fraction sf,
3033                       fraction cf, scaled t) {
3034   integer acc,num,denom; /* registers for intermediate calculations */
3035   acc=mp_take_fraction(mp, st-(sf / 16), sf-(st / 16));
3036   acc=mp_take_fraction(mp, acc,ct-cf);
3037   num=fraction_two+mp_take_fraction(mp, acc,379625062);
3038                    /* $2^{28}\sqrt2\approx379625062.497$ */
3039   denom=fraction_three+mp_take_fraction(mp, ct,497706707)+mp_take_fraction(mp, cf,307599661);
3040                       /* $3\cdot2^{27}\cdot(\sqrt5-1)\approx497706706.78$ and
3041                          $3\cdot2^{27}\cdot(3-\sqrt5\,)\approx307599661.22$ */
3042   if ( t!=unity ) num=mp_make_scaled(mp, num,t);
3043   /* |make_scaled(fraction,scaled)=fraction| */
3044   if ( num / 4>=denom ) 
3045     return fraction_four;
3046   else 
3047     return mp_make_fraction(mp, num, denom);
3048 }
3049
3050 @ The following somewhat different subroutine tests rigorously if $ab$ is
3051 greater than, equal to, or less than~$cd$,
3052 given integers $(a,b,c,d)$. In most cases a quick decision is reached.
3053 The result is $+1$, 0, or~$-1$ in the three respective cases.
3054
3055 @d mp_ab_vs_cd(M,A,B,C,D) mp_do_ab_vs_cd(A,B,C,D)
3056
3057 @c 
3058 static integer mp_do_ab_vs_cd (integer a,integer b, integer c, integer d) {
3059   integer q,r; /* temporary registers */
3060   @<Reduce to the case that |a,c>=0|, |b,d>0|@>;
3061   while (1) { 
3062     q = a / d; r = c / b;
3063     if ( q!=r )
3064       return ( q>r ? 1 : -1);
3065     q = a % d; r = c % b;
3066     if ( r==0 )
3067       return (q ? 1 : 0);
3068     if ( q==0 ) return -1;
3069     a=b; b=q; c=d; d=r;
3070   } /* now |a>d>0| and |c>b>0| */
3071 }
3072
3073 @ @<Reduce to the case that |a...@>=
3074 if ( a<0 ) { negate(a); negate(b);  };
3075 if ( c<0 ) { negate(c); negate(d);  };
3076 if ( d<=0 ) { 
3077   if ( b>=0 ) {
3078     if ( (a==0||b==0)&&(c==0||d==0) ) return 0;
3079     else return 1;
3080   }
3081   if ( d==0 )
3082     return ( a==0 ? 0 : -1);
3083   q=a; a=c; c=q; q=-b; b=-d; d=q;
3084 } else if ( b<=0 ) { 
3085   if ( b<0 ) if ( a>0 ) return -1;
3086   return (c==0 ? 0 : -1);
3087 }
3088
3089 @ We conclude this set of elementary routines with some simple rounding
3090 and truncation operations.
3091
3092 @<Internal library declarations@>=
3093 #define mp_floor_scaled(M,i) ((i)&(-65536))
3094 #define mp_round_unscaled(M,i) (((i/32768)+1)/2)
3095 #define mp_round_fraction(M,i) (((i/2048)+1)/2)
3096
3097
3098 @* \[8] Algebraic and transcendental functions.
3099 \MP\ computes all of the necessary special functions from scratch, without
3100 relying on |real| arithmetic or system subroutines for sines, cosines, etc.
3101
3102 @ To get the square root of a |scaled| number |x|, we want to calculate
3103 $s=\lfloor 2^8\!\sqrt x +{1\over2}\rfloor$. If $x>0$, this is the unique
3104 integer such that $2^{16}x-s\L s^2<2^{16}x+s$. The following subroutine
3105 determines $s$ by an iterative method that maintains the invariant
3106 relations $x=2^{46-2k}x_0\bmod 2^{30}$, $0<y=\lfloor 2^{16-2k}x_0\rfloor
3107 -s^2+s\L q=2s$, where $x_0$ is the initial value of $x$. The value of~$y$
3108 might, however, be zero at the start of the first iteration.
3109
3110 @<Declarations@>=
3111 static scaled mp_square_rt (MP mp,scaled x) ;
3112
3113 @ @c 
3114 scaled mp_square_rt (MP mp,scaled x) {
3115   quarterword k; /* iteration control counter */
3116   integer y; /* register for intermediate calculations */
3117   unsigned q; /* register for intermediate calculations */
3118   if ( x<=0 ) { 
3119     @<Handle square root of zero or negative argument@>;
3120   } else { 
3121     k=23; q=2;
3122     while ( x<fraction_two ) { /* i.e., |while x<@t$2^{29}$@>|\unskip */
3123       decr(k); x=x+x+x+x;
3124     }
3125     if ( x<fraction_four ) y=0;
3126     else  { x=x-fraction_four; y=1; };
3127     do {  
3128       @<Decrease |k| by 1, maintaining the invariant
3129       relations between |x|, |y|, and~|q|@>;
3130     } while (k!=0);
3131     return (scaled)(halfp(q));
3132   }
3133 }
3134
3135 @ @<Handle square root of zero...@>=
3136
3137   if ( x<0 ) { 
3138     print_err("Square root of ");
3139 @.Square root...replaced by 0@>
3140     mp_print_scaled(mp, x); mp_print(mp, " has been replaced by 0");
3141     help2("Since I don't take square roots of negative numbers,",
3142           "I'm zeroing this one. Proceed, with fingers crossed.");
3143     mp_error(mp);
3144   };
3145   return 0;
3146 }
3147
3148 @ @<Decrease |k| by 1, maintaining...@>=
3149 x+=x; y+=y;
3150 if ( x>=fraction_four ) { /* note that |fraction_four=@t$2^{30}$@>| */
3151   x=x-fraction_four; y++;
3152 };
3153 x+=x; y=y+y-q; q+=q;
3154 if ( x>=fraction_four ) { x=x-fraction_four; y++; };
3155 if ( y>(int)q ){ y=y-q; q=q+2; }
3156 else if ( y<=0 )  { q=q-2; y=y+q;  };
3157 decr(k)
3158
3159 @ Pythagorean addition $\psqrt{a^2+b^2}$ is implemented by an elegant
3160 iterative scheme due to Cleve Moler and Donald Morrison [{\sl IBM Journal
3161 @^Moler, Cleve Barry@>
3162 @^Morrison, Donald Ross@>
3163 of Research and Development\/ \bf27} (1983), 577--581]. It modifies |a| and~|b|
3164 in such a way that their Pythagorean sum remains invariant, while the
3165 smaller argument decreases.
3166
3167 @<Internal library ...@>=
3168 integer mp_pyth_add (MP mp,integer a, integer b);
3169
3170
3171 @ @c 
3172 integer mp_pyth_add (MP mp,integer a, integer b) {
3173   fraction r; /* register used to transform |a| and |b| */
3174   boolean big; /* is the result dangerously near $2^{31}$? */
3175   a=abs(a); b=abs(b);
3176   if ( a<b ) { r=b; b=a; a=r; }; /* now |0<=b<=a| */
3177   if ( b>0 ) {
3178     if ( a<fraction_two ) {
3179       big=false;
3180     } else { 
3181       a=a / 4; b=b / 4; big=true;
3182     }; /* we reduced the precision to avoid arithmetic overflow */
3183     @<Replace |a| by an approximation to $\psqrt{a^2+b^2}$@>;
3184     if ( big ) {
3185       if ( a<fraction_two ) {
3186         a=a+a+a+a;
3187       } else  { 
3188         mp->arith_error=true; a=el_gordo;
3189       };
3190     }
3191   }
3192   return a;
3193 }
3194
3195 @ The key idea here is to reflect the vector $(a,b)$ about the
3196 line through $(a,b/2)$.
3197
3198 @<Replace |a| by an approximation to $\psqrt{a^2+b^2}$@>=
3199 while (1) {  
3200   r=mp_make_fraction(mp, b,a);
3201   r=mp_take_fraction(mp, r,r); /* now $r\approx b^2/a^2$ */
3202   if ( r==0 ) break;
3203   r=mp_make_fraction(mp, r,fraction_four+r);
3204   a=a+mp_take_fraction(mp, a+a,r); b=mp_take_fraction(mp, b,r);
3205 }
3206
3207
3208 @ Here is a similar algorithm for $\psqrt{a^2-b^2}$.
3209 It converges slowly when $b$ is near $a$, but otherwise it works fine.
3210
3211 @c 
3212 static integer mp_pyth_sub (MP mp,integer a, integer b) {
3213   fraction r; /* register used to transform |a| and |b| */
3214   boolean big; /* is the input dangerously near $2^{31}$? */
3215   a=abs(a); b=abs(b);
3216   if ( a<=b ) {
3217     @<Handle erroneous |pyth_sub| and set |a:=0|@>;
3218   } else { 
3219     if ( a<fraction_four ) {
3220       big=false;
3221     } else  { 
3222       a=(integer)halfp(a); b=(integer)halfp(b); big=true;
3223     }
3224     @<Replace |a| by an approximation to $\psqrt{a^2-b^2}$@>;
3225     if ( big ) double(a);
3226   }
3227   return a;
3228 }
3229
3230 @ @<Replace |a| by an approximation to $\psqrt{a^2-b^2}$@>=
3231 while (1) { 
3232   r=mp_make_fraction(mp, b,a);
3233   r=mp_take_fraction(mp, r,r); /* now $r\approx b^2/a^2$ */
3234   if ( r==0 ) break;
3235   r=mp_make_fraction(mp, r,fraction_four-r);
3236   a=a-mp_take_fraction(mp, a+a,r); b=mp_take_fraction(mp, b,r);
3237 }
3238
3239 @ @<Handle erroneous |pyth_sub| and set |a:=0|@>=
3240
3241   if ( a<b ){ 
3242     print_err("Pythagorean subtraction "); mp_print_scaled(mp, a);
3243     mp_print(mp, "+-+"); mp_print_scaled(mp, b); 
3244     mp_print(mp, " has been replaced by 0");
3245 @.Pythagorean...@>
3246     help2("Since I don't take square roots of negative numbers,",
3247           "I'm zeroing this one. Proceed, with fingers crossed.");
3248     mp_error(mp);
3249   }
3250   a=0;
3251 }
3252
3253 @ The subroutines for logarithm and exponential involve two tables.
3254 The first is simple: |two_to_the[k]| equals $2^k$. The second involves
3255 a bit more calculation, which the author claims to have done correctly:
3256 |spec_log[k]| is $2^{27}$ times $\ln\bigl(1/(1-2^{-k})\bigr)=
3257 2^{-k}+{1\over2}2^{-2k}+{1\over3}2^{-3k}+\cdots\,$, rounded to the
3258 nearest integer.
3259
3260 @d two_to_the(A) (1<<(unsigned)(A))
3261
3262 @<Declarations@>=
3263 static const integer spec_log[29] = { 0, /* special logarithms */
3264 93032640, 38612034, 17922280, 8662214, 4261238, 2113709,
3265 1052693, 525315, 262400, 131136, 65552, 32772, 16385,
3266 8192, 4096, 2048, 1024, 512, 256, 128, 64, 32, 16, 8, 4, 2, 1, 1 };
3267
3268 @ @<Local variables for initialization@>=
3269 integer k; /* all-purpose loop index */
3270
3271
3272 @ Here is the routine that calculates $2^8$ times the natural logarithm
3273 of a |scaled| quantity; it is an integer approximation to $2^{24}\ln(x/2^{16})$,
3274 when |x| is a given positive integer.
3275
3276 The method is based on exercise 1.2.2--25 in {\sl The Art of Computer
3277 Programming\/}: During the main iteration we have $1\L 2^{-30}x<1/(1-2^{1-k})$,
3278 and the logarithm of $2^{30}x$ remains to be added to an accumulator
3279 register called~$y$. Three auxiliary bits of accuracy are retained in~$y$
3280 during the calculation, and sixteen auxiliary bits to extend |y| are
3281 kept in~|z| during the initial argument reduction. (We add
3282 $100\cdot2^{16}=6553600$ to~|z| and subtract 100 from~|y| so that |z| will
3283 not become negative; also, the actual amount subtracted from~|y| is~96,
3284 not~100, because we want to add~4 for rounding before the final division by~8.)
3285
3286 @c 
3287 static scaled mp_m_log (MP mp,scaled x) {
3288   integer y,z; /* auxiliary registers */
3289   integer k; /* iteration counter */
3290   if ( x<=0 ) {
3291      @<Handle non-positive logarithm@>;
3292   } else  { 
3293     y=1302456956+4-100; /* $14\times2^{27}\ln2\approx1302456956.421063$ */
3294     z=27595+6553600; /* and $2^{16}\times .421063\approx 27595$ */
3295     while ( x<fraction_four ) {
3296        double(x); y-=93032639; z-=48782;
3297     } /* $2^{27}\ln2\approx 93032639.74436163$ and $2^{16}\times.74436163\approx 48782$ */
3298     y=y+(z / unity); k=2;
3299     while ( x>fraction_four+4 ) {
3300       @<Increase |k| until |x| can be multiplied by a
3301         factor of $2^{-k}$, and adjust $y$ accordingly@>;
3302     }
3303     return (y / 8);
3304   }
3305 }
3306
3307 @ @<Increase |k| until |x| can...@>=
3308
3309   z=((x-1) / two_to_the(k))+1; /* $z=\lceil x/2^k\rceil$ */
3310   while ( x<fraction_four+z ) { z=halfp(z+1); k++; };
3311   y+=spec_log[k]; x-=z;
3312 }
3313
3314 @ @<Handle non-positive logarithm@>=
3315
3316   print_err("Logarithm of ");
3317 @.Logarithm...replaced by 0@>
3318   mp_print_scaled(mp, x); mp_print(mp, " has been replaced by 0");
3319   help2("Since I don't take logs of non-positive numbers,",
3320         "I'm zeroing this one. Proceed, with fingers crossed.");
3321   mp_error(mp); 
3322   return 0;
3323 }
3324
3325 @ Conversely, the exponential routine calculates $\exp(x/2^8)$,
3326 when |x| is |scaled|. The result is an integer approximation to
3327 $2^{16}\exp(x/2^{24})$, when |x| is regarded as an integer.
3328
3329 @c 
3330 static scaled mp_m_exp (MP mp,scaled x) {
3331   quarterword k; /* loop control index */
3332   integer y,z; /* auxiliary registers */
3333   if ( x>174436200 ) {
3334     /* $2^{24}\ln((2^{31}-1)/2^{16})\approx 174436199.51$ */
3335     mp->arith_error=true; 
3336     return el_gordo;
3337   } else if ( x<-197694359 ) {
3338         /* $2^{24}\ln(2^{-1}/2^{16})\approx-197694359.45$ */
3339     return 0;
3340   } else { 
3341     if ( x<=0 ) { 
3342        z=-8*x; y=04000000; /* $y=2^{20}$ */
3343     } else { 
3344       if ( x<=127919879 ) { 
3345         z=1023359037-8*x;
3346         /* $2^{27}\ln((2^{31}-1)/2^{20})\approx 1023359037.125$ */
3347       } else {
3348        z=8*(174436200-x); /* |z| is always nonnegative */
3349       }
3350       y=el_gordo;
3351     };
3352     @<Multiply |y| by $\exp(-z/2^{27})$@>;
3353     if ( x<=127919879 ) 
3354        return ((y+8) / 16);
3355      else 
3356        return y;
3357   }
3358 }
3359
3360 @ The idea here is that subtracting |spec_log[k]| from |z| corresponds
3361 to multiplying |y| by $1-2^{-k}$.
3362
3363 A subtle point (which had to be checked) was that if $x=127919879$, the
3364 value of~|y| will decrease so that |y+8| doesn't overflow. In fact,
3365 $z$ will be 5 in this case, and |y| will decrease by~64 when |k=25|
3366 and by~16 when |k=27|.
3367
3368 @<Multiply |y| by...@>=
3369 k=1;
3370 while ( z>0 ) { 
3371   while ( z>=spec_log[k] ) { 
3372     z-=spec_log[k];
3373     y=y-1-((y-two_to_the(k-1)) / two_to_the(k));
3374   }
3375   k++;
3376 }
3377
3378 @ The trigonometric subroutines use an auxiliary table such that
3379 |spec_atan[k]| contains an approximation to the |angle| whose tangent
3380 is~$1/2^k$. $\arctan2^{-k}$ times $2^{20}\cdot180/\pi$ 
3381
3382 @<Declarations@>=
3383 static const angle spec_atan[27] = { 0, 27855475, 14718068, 7471121, 3750058, 
3384 1876857, 938658, 469357, 234682, 117342, 58671, 29335, 14668, 7334, 3667, 
3385 1833, 917, 458, 229, 115, 57, 29, 14, 7, 4, 2, 1 };
3386
3387 @ Given integers |x| and |y|, not both zero, the |n_arg| function
3388 returns the |angle| whose tangent points in the direction $(x,y)$.
3389 This subroutine first determines the correct octant, then solves the
3390 problem for |0<=y<=x|, then converts the result appropriately to
3391 return an answer in the range |-one_eighty_deg<=@t$\theta$@><=one_eighty_deg|.
3392 (The answer is |+one_eighty_deg| if |y=0| and |x<0|, but an answer of
3393 |-one_eighty_deg| is possible if, for example, |y=-1| and $x=-2^{30}$.)
3394
3395 The octants are represented in a ``Gray code,'' since that turns out
3396 to be computationally simplest.
3397
3398 @d negate_x 1
3399 @d negate_y 2
3400 @d switch_x_and_y 4
3401 @d first_octant 1
3402 @d second_octant (first_octant+switch_x_and_y)
3403 @d third_octant (first_octant+switch_x_and_y+negate_x)
3404 @d fourth_octant (first_octant+negate_x)
3405 @d fifth_octant (first_octant+negate_x+negate_y)
3406 @d sixth_octant (first_octant+switch_x_and_y+negate_x+negate_y)
3407 @d seventh_octant (first_octant+switch_x_and_y+negate_y)
3408 @d eighth_octant (first_octant+negate_y)
3409
3410 @c 
3411 static angle mp_n_arg (MP mp,integer x, integer y) {
3412   angle z; /* auxiliary register */
3413   integer t; /* temporary storage */
3414   quarterword k; /* loop counter */
3415   int octant; /* octant code */
3416   if ( x>=0 ) {
3417     octant=first_octant;
3418   } else { 
3419     negate(x); octant=first_octant+negate_x;
3420   }
3421   if ( y<0 ) { 
3422     negate(y); octant=octant+negate_y;
3423   }
3424   if ( x<y ) { 
3425     t=y; y=x; x=t; octant=octant+switch_x_and_y;
3426   }
3427   if ( x==0 ) { 
3428     @<Handle undefined arg@>; 
3429   } else { 
3430     @<Set variable |z| to the arg of $(x,y)$@>;
3431     @<Return an appropriate answer based on |z| and |octant|@>;
3432   }
3433 }
3434
3435 @ @<Handle undefined arg@>=
3436
3437   print_err("angle(0,0) is taken as zero");
3438 @.angle(0,0)...zero@>
3439   help2("The `angle' between two identical points is undefined.",
3440         "I'm zeroing this one. Proceed, with fingers crossed.");
3441   mp_error(mp); 
3442   return 0;
3443 }
3444
3445 @ @<Return an appropriate answer...@>=
3446 switch (octant) {
3447 case first_octant: return z;
3448 case second_octant: return (ninety_deg-z);
3449 case third_octant: return (ninety_deg+z);
3450 case fourth_octant: return (one_eighty_deg-z);
3451 case fifth_octant: return (z-one_eighty_deg);
3452 case sixth_octant: return (-z-ninety_deg);
3453 case seventh_octant: return (z-ninety_deg);
3454 case eighth_octant: return (-z);
3455 }; /* there are no other cases */
3456 return 0
3457
3458 @ At this point we have |x>=y>=0|, and |x>0|. The numbers are scaled up
3459 or down until $2^{28}\L x<2^{29}$, so that accurate fixed-point calculations
3460 will be made.
3461
3462 @<Set variable |z| to the arg...@>=
3463 while ( x>=fraction_two ) { 
3464   x=halfp(x); y=halfp(y);
3465 }
3466 z=0;
3467 if ( y>0 ) { 
3468  while ( x<fraction_one ) { 
3469     x+=x; y+=y; 
3470  };
3471  @<Increase |z| to the arg of $(x,y)$@>;
3472 }
3473
3474 @ During the calculations of this section, variables |x| and~|y|
3475 represent actual coordinates $(x,2^{-k}y)$. We will maintain the
3476 condition |x>=y|, so that the tangent will be at most $2^{-k}$.
3477 If $x<2y$, the tangent is greater than $2^{-k-1}$. The transformation
3478 $(a,b)\mapsto(a+b\tan\phi,b-a\tan\phi)$ replaces $(a,b)$ by
3479 coordinates whose angle has decreased by~$\phi$; in the special case
3480 $a=x$, $b=2^{-k}y$, and $\tan\phi=2^{-k-1}$, this operation reduces
3481 to the particularly simple iteration shown here. [Cf.~John E. Meggitt,
3482 @^Meggitt, John E.@>
3483 {\sl IBM Journal of Research and Development\/ \bf6} (1962), 210--226.]
3484
3485 The initial value of |x| will be multiplied by at most
3486 $(1+{1\over2})(1+{1\over8})(1+{1\over32})\cdots\approx 1.7584$; hence
3487 there is no chance of integer overflow.
3488
3489 @<Increase |z|...@>=
3490 k=0;
3491 do {  
3492   y+=y; k++;
3493   if ( y>x ){ 
3494     z=z+spec_atan[k]; t=x; x=x+(y / two_to_the(k+k)); y=y-t;
3495   };
3496 } while (k!=15);
3497 do {  
3498   y+=y; k++;
3499   if ( y>x ) { z=z+spec_atan[k]; y=y-x; };
3500 } while (k!=26)
3501
3502 @ Conversely, the |n_sin_cos| routine takes an |angle| and produces the sine
3503 and cosine of that angle. The results of this routine are
3504 stored in global integer variables |n_sin| and |n_cos|.
3505
3506 @<Glob...@>=
3507 fraction n_sin;fraction n_cos; /* results computed by |n_sin_cos| */
3508
3509 @ Given an integer |z| that is $2^{20}$ times an angle $\theta$ in degrees,
3510 the purpose of |n_sin_cos(z)| is to set
3511 |x=@t$r\cos\theta$@>| and |y=@t$r\sin\theta$@>| (approximately),
3512 for some rather large number~|r|. The maximum of |x| and |y|
3513 will be between $2^{28}$ and $2^{30}$, so that there will be hardly
3514 any loss of accuracy. Then |x| and~|y| are divided by~|r|.
3515
3516 @c 
3517 static void mp_n_sin_cos (MP mp,angle z) { /* computes a multiple of the sine
3518                                        and cosine */ 
3519   quarterword k; /* loop control variable */
3520   int q; /* specifies the quadrant */
3521   fraction r; /* magnitude of |(x,y)| */
3522   integer x,y,t; /* temporary registers */
3523   while ( z<0 ) z=z+three_sixty_deg;
3524   z=z % three_sixty_deg; /* now |0<=z<three_sixty_deg| */
3525   q=z / forty_five_deg; z=z % forty_five_deg;
3526   x=fraction_one; y=x;
3527   if ( ! odd(q) ) z=forty_five_deg-z;
3528   @<Subtract angle |z| from |(x,y)|@>;
3529   @<Convert |(x,y)| to the octant determined by~|q|@>;
3530   r=mp_pyth_add(mp, x,y); 
3531   mp->n_cos=mp_make_fraction(mp, x,r); 
3532   mp->n_sin=mp_make_fraction(mp, y,r);
3533 }
3534
3535 @ In this case the octants are numbered sequentially.
3536
3537 @<Convert |(x,...@>=
3538 switch (q) {
3539 case 0: break;
3540 case 1: t=x; x=y; y=t; break;
3541 case 2: t=x; x=-y; y=t; break;
3542 case 3: negate(x); break;
3543 case 4: negate(x); negate(y); break;
3544 case 5: t=x; x=-y; y=-t; break;
3545 case 6: t=x; x=y; y=-t; break;
3546 case 7: negate(y); break;
3547 } /* there are no other cases */
3548
3549 @ The main iteration of |n_sin_cos| is similar to that of |n_arg| but
3550 applied in reverse. The values of |spec_atan[k]| decrease slowly enough
3551 that this loop is guaranteed to terminate before the (nonexistent) value
3552 |spec_atan[27]| would be required.
3553
3554 @<Subtract angle |z|...@>=
3555 k=1;
3556 while ( z>0 ){ 
3557   if ( z>=spec_atan[k] ) { 
3558     z=z-spec_atan[k]; t=x;
3559     x=t+y / two_to_the(k);
3560     y=y-t / two_to_the(k);
3561   }
3562   k++;
3563 }
3564 if ( y<0 ) y=0 /* this precaution may never be needed */
3565
3566 @ And now let's complete our collection of numeric utility routines
3567 by considering random number generation.
3568 \MP\ generates pseudo-random numbers with the additive scheme recommended
3569 in Section 3.6 of {\sl The Art of Computer Programming}; however, the
3570 results are random fractions between 0 and |fraction_one-1|, inclusive.
3571
3572 There's an auxiliary array |randoms| that contains 55 pseudo-random
3573 fractions. Using the recurrence $x_n=(x_{n-55}-x_{n-31})\bmod 2^{28}$,
3574 we generate batches of 55 new $x_n$'s at a time by calling |new_randoms|.
3575 The global variable |j_random| tells which element has most recently
3576 been consumed.
3577 The global variable |random_seed| was introduced in version 0.9,
3578 for the sole reason of stressing the fact that the initial value of the
3579 random seed is system-dependant. The initialization code below will initialize
3580 this variable to |(internal[mp_time] div unity)+internal[mp_day]|, but this 
3581 is not good enough on modern fast machines that are capable of running
3582 multiple MetaPost processes within the same second.
3583 @^system dependencies@>
3584
3585 @<Glob...@>=
3586 fraction randoms[55]; /* the last 55 random values generated */
3587 int j_random; /* the number of unused |randoms| */
3588
3589 @ @<Option variables@>=
3590 int random_seed; /* the default random seed */
3591
3592 @ @<Allocate or initialize ...@>=
3593 mp->random_seed = (scaled)opt->random_seed;
3594
3595 @ To consume a random fraction, the program below will say `|next_random|'
3596 and then it will fetch |randoms[j_random]|.
3597
3598 @d next_random { if ( mp->j_random==0 ) mp_new_randoms(mp);
3599   else decr(mp->j_random); }
3600
3601 @c 
3602 static void mp_new_randoms (MP mp) {
3603   int k; /* index into |randoms| */
3604   fraction x; /* accumulator */
3605   for (k=0;k<=23;k++) { 
3606    x=mp->randoms[k]-mp->randoms[k+31];
3607     if ( x<0 ) x=x+fraction_one;
3608     mp->randoms[k]=x;
3609   }
3610   for (k=24;k<= 54;k++){ 
3611     x=mp->randoms[k]-mp->randoms[k-24];
3612     if ( x<0 ) x=x+fraction_one;
3613     mp->randoms[k]=x;
3614   }
3615   mp->j_random=54;
3616 }
3617
3618 @ @<Declarations@>=
3619 static void mp_init_randoms (MP mp,scaled seed);
3620
3621 @ To initialize the |randoms| table, we call the following routine.
3622
3623 @c 
3624 void mp_init_randoms (MP mp,scaled seed) {
3625   fraction j,jj,k; /* more or less random integers */
3626   int i; /* index into |randoms| */
3627   j=abs(seed);
3628   while ( j>=fraction_one ) j=halfp(j);
3629   k=1;
3630   for (i=0;i<=54;i++ ){ 
3631     jj=k; k=j-k; j=jj;
3632     if ( k<0 ) k=k+fraction_one;
3633     mp->randoms[(i*21)% 55]=j;
3634   }
3635   mp_new_randoms(mp); 
3636   mp_new_randoms(mp); 
3637   mp_new_randoms(mp); /* ``warm up'' the array */
3638 }
3639
3640 @ To produce a uniform random number in the range |0<=u<x| or |0>=u>x|
3641 or |0=u=x|, given a |scaled| value~|x|, we proceed as shown here.
3642
3643 Note that the call of |take_fraction| will produce the values 0 and~|x|
3644 with about half the probability that it will produce any other particular
3645 values between 0 and~|x|, because it rounds its answers.
3646
3647 @c 
3648 static scaled mp_unif_rand (MP mp,scaled x) {
3649   scaled y; /* trial value */
3650   next_random; y=mp_take_fraction(mp, abs(x),mp->randoms[mp->j_random]);
3651   if ( y==abs(x) ) return 0;
3652   else if ( x>0 ) return y;
3653   else return (-y);
3654 }
3655
3656 @ Finally, a normal deviate with mean zero and unit standard deviation
3657 can readily be obtained with the ratio method (Algorithm 3.4.1R in
3658 {\sl The Art of Computer Programming\/}).
3659
3660 @c 
3661 static scaled mp_norm_rand (MP mp) {
3662   integer x,u,l; /* what the book would call $2^{16}X$, $2^{28}U$, and $-2^{24}\ln U$ */
3663   do { 
3664     do {  
3665       next_random;
3666       x=mp_take_fraction(mp, 112429,mp->randoms[mp->j_random]-fraction_half);
3667       /* $2^{16}\sqrt{8/e}\approx 112428.82793$ */
3668       next_random; u=mp->randoms[mp->j_random];
3669     } while (abs(x)>=u);
3670     x=mp_make_fraction(mp, x,u);
3671     l=139548960-mp_m_log(mp, u); /* $2^{24}\cdot12\ln2\approx139548959.6165$ */
3672   } while (mp_ab_vs_cd(mp, 1024,l,x,x)<0);
3673   return x;
3674 }
3675
3676 @* \[9] Packed data.
3677 In order to make efficient use of storage space, \MP\ bases its major data
3678 structures on a |memory_word|, which contains either a (signed) integer,
3679 possibly scaled, or a small number of fields that are one half or one
3680 quarter of the size used for storing integers.
3681
3682 If |x| is a variable of type |memory_word|, it contains up to four
3683 fields that can be referred to as follows:
3684 $$\vbox{\halign{\hfil#&#\hfil&#\hfil\cr
3685 |x|&.|int|&(an |integer|)\cr
3686 |x|&.|sc|\qquad&(a |scaled| integer)\cr
3687 |x.hh.lh|, |x.hh|&.|rh|&(two halfword fields)\cr
3688 |x.hh.b0|, |x.hh.b1|, |x.hh|&.|rh|&(two quarterword fields, one halfword
3689   field)\cr
3690 |x.qqqq.b0|, |x.qqqq.b1|, |x.qqqq|&.|b2|, |x.qqqq.b3|\hskip-100pt
3691   &\qquad\qquad\qquad(four quarterword fields)\cr}}$$
3692 This is somewhat cumbersome to write, and not very readable either, but
3693 macros will be used to make the notation shorter and more transparent.
3694 The code below gives a formal definition of |memory_word| and
3695 its subsidiary types, using packed variant records. \MP\ makes no
3696 assumptions about the relative positions of the fields within a word.
3697
3698 @d max_quarterword 0x3FFF /* largest allowable value in a |quarterword| */
3699 @d max_halfword 0xFFFFFFF /* largest allowable value in a |halfword| */
3700
3701 @ Here are the inequalities that the quarterword and halfword values
3702 must satisfy (or rather, the inequalities that they mustn't satisfy):
3703
3704 @<Check the ``constant''...@>=
3705 if (mp->ini_version) {
3706   if ( mp->mem_max!=mp->mem_top ) mp->bad=8;
3707 } else {
3708   if ( mp->mem_max<mp->mem_top ) mp->bad=8;
3709 }
3710 if ( mp->mem_max>=max_halfword ) mp->bad=12;
3711 if ( mp->max_strings>max_halfword ) mp->bad=13;
3712
3713 @ The macros |qi| and |qo| are used for input to and output 
3714 from quarterwords. These are legacy macros.
3715 @^system dependencies@>
3716
3717 @d qo(A) (A) /* to read eight bits from a quarterword */
3718 @d qi(A) (quarterword)(A) /* to store eight bits in a quarterword */
3719
3720 @ The reader should study the following definitions closely:
3721 @^system dependencies@>
3722
3723 @d sc cint /* |scaled| data is equivalent to |integer| */
3724
3725 @<Types...@>=
3726 typedef short quarterword; /* 1/4 of a word */
3727 typedef int halfword; /* 1/2 of a word */
3728 typedef union {
3729   struct {
3730     halfword RH, LH;
3731   } v;
3732   struct { /* Make B0,B1 overlap the most significant bytes of LH.  */
3733     halfword junk;
3734     quarterword B0, B1;
3735   } u;
3736 } two_halves;
3737 typedef struct {
3738   struct {
3739     quarterword B2, B3, B0, B1;
3740   } u;
3741 } four_quarters;
3742 typedef union {
3743   two_halves hh;
3744   integer cint;
3745   four_quarters qqqq;
3746 } memory_word;
3747 #define b0 u.B0
3748 #define b1 u.B1
3749 #define b2 u.B2
3750 #define b3 u.B3
3751 #define rh v.RH
3752 #define lh v.LH
3753
3754 @ When debugging, we may want to print a |memory_word| without knowing
3755 what type it is; so we print it in all modes.
3756 @^debugging@>
3757
3758 @c 
3759 void mp_print_word (MP mp,memory_word w) {
3760   /* prints |w| in all ways */
3761   mp_print_int(mp, w.cint); mp_print_char(mp, xord(' '));
3762   mp_print_scaled(mp, w.sc); mp_print_char(mp, xord(' ')); 
3763   mp_print_scaled(mp, w.sc / 010000); mp_print_ln(mp);
3764   mp_print_int(mp, w.hh.lh); mp_print_char(mp, xord('=')); 
3765   mp_print_int(mp, w.hh.b0); mp_print_char(mp, xord(':'));
3766   mp_print_int(mp, w.hh.b1); mp_print_char(mp, xord(';')); 
3767   mp_print_int(mp, w.hh.rh); mp_print_char(mp, xord(' '));
3768   mp_print_int(mp, w.qqqq.b0); mp_print_char(mp, xord(':')); 
3769   mp_print_int(mp, w.qqqq.b1); mp_print_char(mp, xord(':'));
3770   mp_print_int(mp, w.qqqq.b2); mp_print_char(mp, xord(':')); 
3771   mp_print_int(mp, w.qqqq.b3);
3772 }
3773
3774
3775 @* \[10] Dynamic memory allocation.
3776
3777 The \MP\ system does nearly all of its own memory allocation, so that it
3778 can readily be transported into environments that do not have automatic
3779 facilities for strings, garbage collection, etc., and so that it can be in
3780 control of what error messages the user receives. The dynamic storage
3781 requirements of \MP\ are handled by providing a large array |mem| in
3782 which consecutive blocks of words are used as nodes by the \MP\ routines.
3783
3784 Pointer variables are indices into this array, or into another array
3785 called |eqtb| that will be explained later. A pointer variable might
3786 also be a special flag that lies outside the bounds of |mem|, so we
3787 allow pointers to assume any |halfword| value. The minimum memory
3788 index represents a null pointer.
3789
3790 @d null 0 /* the null pointer */
3791 @d mp_void (null+1) /* a null pointer different from |null| */
3792
3793
3794 @<Types...@>=
3795 typedef halfword pointer; /* a flag or a location in |mem| or |eqtb| */
3796
3797 @ The |mem| array is divided into two regions that are allocated separately,
3798 but the dividing line between these two regions is not fixed; they grow
3799 together until finding their ``natural'' size in a particular job.
3800 Locations less than or equal to |lo_mem_max| are used for storing
3801 variable-length records consisting of two or more words each. This region
3802 is maintained using an algorithm similar to the one described in exercise
3803 2.5--19 of {\sl The Art of Computer Programming}. However, no size field
3804 appears in the allocated nodes; the program is responsible for knowing the
3805 relevant size when a node is freed. Locations greater than or equal to
3806 |hi_mem_min| are used for storing one-word records; a conventional
3807 \.{AVAIL} stack is used for allocation in this region.
3808
3809 Locations of |mem| between |0| and |mem_top| may be dumped as part
3810 of preloaded mem files, by the \.{INIMP} preprocessor.
3811 @.INIMP@>
3812 Production versions of \MP\ may extend the memory at the top end in order to
3813 provide more space; these locations, between |mem_top| and |mem_max|,
3814 are always used for single-word nodes.
3815
3816 The key pointers that govern |mem| allocation have a prescribed order:
3817 $$\hbox{|null=0<lo_mem_max<hi_mem_min<mem_top<=mem_end<=mem_max|.}$$
3818
3819 @<Glob...@>=
3820 memory_word *mem; /* the big dynamic storage area */
3821 pointer lo_mem_max; /* the largest location of variable-size memory in use */
3822 pointer hi_mem_min; /* the smallest location of one-word memory in use */
3823
3824
3825
3826 @d xfree(A) do { mp_xfree(A); A=NULL; } while (0)
3827 @d xrealloc(P,A,B) mp_xrealloc(mp,P,(size_t)A,B)
3828 @d xmalloc(A,B)  mp_xmalloc(mp,(size_t)A,B)
3829 @d xstrdup(A)  mp_xstrdup(mp,A)
3830 @d XREALLOC(a,b,c) a = xrealloc(a,(b+1),sizeof(c));
3831
3832 @<Declare helpers@>=
3833 extern char *mp_strdup(const char *p) ;
3834 extern void mp_xfree ( @= /*@@only@@*/ /*@@out@@*/ /*@@null@@*/ @> void *x);
3835 extern @= /*@@only@@*/ @> void *mp_xrealloc (MP mp, void *p, size_t nmem, size_t size) ;
3836 extern @= /*@@only@@*/ @> void *mp_xmalloc (MP mp, size_t nmem, size_t size) ;
3837 extern @= /*@@only@@*/ @> char *mp_xstrdup(MP mp, const char *s);
3838 extern void mp_do_snprintf(char *str, int size, const char *fmt, ...);
3839
3840 @ The |max_size_test| guards against overflow, on the assumption that
3841 |size_t| is at least 31bits wide.
3842
3843 @d max_size_test 0x7FFFFFFF
3844
3845 @c
3846 char *mp_strdup(const char *p) {
3847   char *r;
3848   size_t l;
3849   if (p==NULL) return NULL;
3850   l = strlen(p);
3851   r = malloc (l*sizeof(char)+1);
3852   if (r==NULL)
3853     return NULL;
3854   return memcpy (r,p,(l+1));
3855 }
3856 void mp_xfree (void *x) {
3857   if (x!=NULL) free(x);
3858 }
3859 void  *mp_xrealloc (MP mp, void *p, size_t nmem, size_t size) {
3860   void *w ; 
3861   if ((max_size_test/size)<nmem) {
3862     do_fprintf(mp->err_out,"Memory size overflow!\n");
3863     mp->history =mp_fatal_error_stop;    mp_jump_out(mp);
3864   }
3865   w = realloc (p,(nmem*size));
3866   if (w==NULL) {
3867     do_fprintf(mp->err_out,"Out of memory!\n");
3868     mp->history =mp_system_error_stop;    mp_jump_out(mp);
3869   }
3870   return w;
3871 }
3872 void  *mp_xmalloc (MP mp, size_t nmem, size_t size) {
3873   void *w;
3874   if ((max_size_test/size)<nmem) {
3875     do_fprintf(mp->err_out,"Memory size overflow!\n");
3876     mp->history =mp_fatal_error_stop;    mp_jump_out(mp);
3877   }
3878   w = malloc (nmem*size);
3879   if (w==NULL) {
3880     do_fprintf(mp->err_out,"Out of memory!\n");
3881     mp->history =mp_system_error_stop;    mp_jump_out(mp);
3882   }
3883   return w;
3884 }
3885 char *mp_xstrdup(MP mp, const char *s) {
3886   char *w; 
3887   if (s==NULL)
3888     return NULL;
3889   w = mp_strdup(s);
3890   if (w==NULL) {
3891     do_fprintf(mp->err_out,"Out of memory!\n");
3892     mp->history =mp_system_error_stop;    mp_jump_out(mp);
3893   }
3894   return w;
3895 }
3896
3897 @ @<Internal library declarations@>=
3898 #ifdef HAVE_SNPRINTF
3899 #define mp_snprintf (void)snprintf
3900 #else
3901 #define mp_snprintf mp_do_snprintf
3902 #endif
3903
3904 @ This internal version is rather stupid, but good enough for its purpose.
3905
3906 @c
3907 static char *mp_itoa (int i) {
3908   char res[32] ;
3909   unsigned idx = 30;
3910   unsigned v = (unsigned)abs(i);
3911   memset(res,0,32*sizeof(char));
3912   while (v>=10) {
3913     char d = (char)(v % 10);
3914     v = v / 10;
3915     res[idx--] = d;
3916   }
3917   res[idx--] = (char)v;
3918   if (i<0) {
3919       res[idx--] = '-';
3920   }
3921   return mp_strdup(res+idx);
3922 }
3923 static char *mp_utoa (unsigned v) {
3924   char res[32] ;
3925   unsigned idx = 30;
3926   memset(res,0,32*sizeof(char));
3927   while (v>=10) {
3928     char d = (char)(v % 10);
3929     v = v / 10;
3930     res[idx--] = d;
3931   }
3932   res[idx--] = (char)v;
3933   return mp_strdup(res+idx);
3934 }
3935 void mp_do_snprintf (char *str, int size, const char *format, ...) {
3936   const char *fmt;
3937   char *res;
3938   va_list ap;
3939   va_start(ap, format);
3940   res = str;
3941   for (fmt=format;*fmt!='\0';fmt++) {
3942      if (*fmt=='%') {
3943        fmt++;
3944        switch(*fmt) {
3945        case 's':
3946          {
3947            char *s = va_arg(ap, char *);
3948            while (*s) {
3949              *res = *s++;
3950              if (size-->0) res++;
3951            }
3952          }
3953          break;
3954        case 'i':
3955        case 'd':
3956          {
3957            char *s = mp_itoa(va_arg(ap, int));
3958            if (s != NULL) {
3959              while (*s) {
3960                *res = *s++;
3961                if (size-->0) res++;
3962              }
3963            }
3964          }
3965          break;
3966        case 'u':
3967          {
3968            char *s = mp_utoa(va_arg(ap, unsigned));
3969            if (s != NULL) {
3970              while (*s) {
3971                *res = *s++;
3972                if (size-->0) res++;
3973              }
3974            }
3975          }
3976          break;
3977        case '%':
3978          *res = '%';
3979          if (size-->0) res++;
3980          break;
3981        default:
3982          *res = '%';
3983          if (size-->0) res++;
3984          *res = *fmt;
3985          if (size-->0) res++;
3986          break;
3987        }
3988      } else {
3989        *res = *fmt;
3990        if (size-->0) res++;
3991      }
3992   }
3993   *res = '\0';
3994   va_end(ap);
3995 }
3996
3997
3998 @<Allocate or initialize ...@>=
3999 mp->mem = xmalloc ((mp->mem_max+1),sizeof (memory_word));
4000 memset(mp->mem,0,(mp->mem_max+1)*sizeof (memory_word));
4001
4002 @ @<Dealloc variables@>=
4003 xfree(mp->mem);
4004
4005 @ Users who wish to study the memory requirements of particular applications can
4006 can use optional special features that keep track of current and
4007 maximum memory usage. When code between the delimiters |stat| $\ldots$
4008 |tats| is not ``commented out,'' \MP\ will run a bit slower but it will
4009 report these statistics when |mp_tracing_stats| is positive.
4010
4011 @<Glob...@>=
4012 integer var_used; integer dyn_used; /* how much memory is in use */
4013
4014 @ Let's consider the one-word memory region first, since it's the
4015 simplest. The pointer variable |mem_end| holds the highest-numbered location
4016 of |mem| that has ever been used. The free locations of |mem| that
4017 occur between |hi_mem_min| and |mem_end|, inclusive, are of type
4018 |two_halves|, and we write |info(p)| and |mp_link(p)| for the |lh|
4019 and |rh| fields of |mem[p]| when it is of this type. The single-word
4020 free locations form a linked list
4021 $$|avail|,\;\hbox{|mp_link(avail)|},\;\hbox{|mp_link(mp_link(avail))|},\;\ldots$$
4022 terminated by |null|.
4023
4024 @(mpmp.h@>=
4025 #define mp_link(A)   mp->mem[(A)].hh.rh /* the |link| field of a memory word */
4026 #define mp_info(A)   mp->mem[(A)].hh.lh /* the |info| field of a memory word */
4027
4028 @ @<Glob...@>=
4029 pointer avail; /* head of the list of available one-word nodes */
4030 pointer mem_end; /* the last one-word node used in |mem| */
4031
4032 @ If one-word memory is exhausted, it might mean that the user has forgotten
4033 a token like `\&{enddef}' or `\&{endfor}'. We will define some procedures
4034 later that try to help pinpoint the trouble.
4035
4036 @ The function |get_avail| returns a pointer to a new one-word node whose
4037 |link| field is null. However, \MP\ will halt if there is no more room left.
4038 @^inner loop@>
4039
4040 @c 
4041 static pointer mp_get_avail (MP mp) { /* single-word node allocation */
4042   pointer p; /* the new node being got */
4043   p=mp->avail; /* get top location in the |avail| stack */
4044   if ( p!=null ) {
4045     mp->avail=mp_link(mp->avail); /* and pop it off */
4046   } else if ( mp->mem_end<mp->mem_max ) { /* or go into virgin territory */
4047     incr(mp->mem_end); p=mp->mem_end;
4048   } else { 
4049     decr(mp->hi_mem_min); p=mp->hi_mem_min;
4050     if ( mp->hi_mem_min<=mp->lo_mem_max ) { 
4051       mp_runaway(mp); /* if memory is exhausted, display possible runaway text */
4052       mp_overflow(mp, "main memory size",mp->mem_max);
4053       /* quit; all one-word nodes are busy */
4054 @:MetaPost capacity exceeded main memory size}{\quad main memory size@>
4055     }
4056   }
4057   mp_link(p)=null; /* provide an oft-desired initialization of the new node */
4058   incr(mp->dyn_used);/* maintain statistics */
4059   return p;
4060 }
4061
4062 @ Conversely, a one-word node is recycled by calling |free_avail|.
4063
4064 @d free_avail(A)  /* single-word node liberation */
4065   { mp_link((A))=mp->avail; mp->avail=(A); decr(mp->dyn_used);  }
4066
4067 @ There's also a |fast_get_avail| routine, which saves the procedure-call
4068 overhead at the expense of extra programming. This macro is used in
4069 the places that would otherwise account for the most calls of |get_avail|.
4070 @^inner loop@>
4071
4072 @d fast_get_avail(A) { 
4073   (A)=mp->avail; /* avoid |get_avail| if possible, to save time */
4074   if ( (A)==null ) { (A)=mp_get_avail(mp); } 
4075   else { mp->avail=mp_link((A)); mp_link((A))=null;  incr(mp->dyn_used); }
4076   }
4077
4078 @ The available-space list that keeps track of the variable-size portion
4079 of |mem| is a nonempty, doubly-linked circular list of empty nodes,
4080 pointed to by the roving pointer |rover|.
4081
4082 Each empty node has size 2 or more; the first word contains the special
4083 value |max_halfword| in its |link| field and the size in its |info| field;
4084 the second word contains the two pointers for double linking.
4085
4086 Each nonempty node also has size 2 or more. Its first word is of type
4087 |two_halves|\kern-1pt, and its |link| field is never equal to |max_halfword|.
4088 Otherwise there is complete flexibility with respect to the contents
4089 of its other fields and its other words.
4090
4091 (We require |mem_max<max_halfword| because terrible things can happen
4092 when |max_halfword| appears in the |link| field of a nonempty node.)
4093
4094 @d empty_flag   max_halfword /* the |link| of an empty variable-size node */
4095 @d is_empty(A)   (mp_link((A))==empty_flag) /* tests for empty node */
4096
4097 @(mpmp.h@>=
4098 #define node_size   mp_info /* the size field in empty variable-size nodes */
4099 #define lmp_link(A)   mp_info((A)+1) /* left link in doubly-linked list of empty nodes */
4100 #define rmp_link(A)   mp_link((A)+1) /* right link in doubly-linked list of empty nodes */
4101
4102 @ @<Glob...@>=
4103 pointer rover; /* points to some node in the list of empties */
4104
4105 @ A call to |get_node| with argument |s| returns a pointer to a new node
4106 of size~|s|, which must be 2~or more. The |link| field of the first word
4107 of this new node is set to null. An overflow stop occurs if no suitable
4108 space exists.
4109
4110 If |get_node| is called with $s=2^{30}$, it simply merges adjacent free
4111 areas and returns the value |max_halfword|.
4112
4113 @<Internal library declarations@>=
4114 pointer mp_get_node (MP mp,integer s) ;
4115
4116 @ @c 
4117 pointer mp_get_node (MP mp,integer s) { /* variable-size node allocation */
4118   pointer p; /* the node currently under inspection */
4119   pointer q;  /* the node physically after node |p| */
4120   integer r; /* the newly allocated node, or a candidate for this honor */
4121   integer t,tt; /* temporary registers */
4122 @^inner loop@>
4123  RESTART: 
4124   p=mp->rover; /* start at some free node in the ring */
4125   do {  
4126     @<Try to allocate within node |p| and its physical successors,
4127      and |goto found| if allocation was possible@>;
4128     if (rmp_link(p)==null || (rmp_link(p)==p && p!=mp->rover)) {
4129       print_err("Free list garbled");
4130       help3("I found an entry in the list of free nodes that links",
4131        "badly. I will try to ignore the broken link, but something",
4132        "is seriously amiss. It is wise to warn the maintainers.")
4133           mp_error(mp);
4134       rmp_link(p)=mp->rover;
4135     }
4136         p=rmp_link(p); /* move to the next node in the ring */
4137   } while (p!=mp->rover); /* repeat until the whole list has been traversed */
4138   if ( s==010000000000 ) { 
4139     return max_halfword;
4140   };
4141   if ( mp->lo_mem_max+2<mp->hi_mem_min ) {
4142     if ( mp->lo_mem_max+2<=max_halfword ) {
4143       @<Grow more variable-size memory and |goto restart|@>;
4144     }
4145   }
4146   mp_overflow(mp, "main memory size",mp->mem_max);
4147   /* sorry, nothing satisfactory is left */
4148 @:MetaPost capacity exceeded main memory size}{\quad main memory size@>
4149 FOUND: 
4150   mp_link(r)=null; /* this node is now nonempty */
4151   mp->var_used+=s; /* maintain usage statistics */
4152   return r;
4153 }
4154
4155 @ The lower part of |mem| grows by 1000 words at a time, unless
4156 we are very close to going under. When it grows, we simply link
4157 a new node into the available-space list. This method of controlled
4158 growth helps to keep the |mem| usage consecutive when \MP\ is
4159 implemented on ``virtual memory'' systems.
4160 @^virtual memory@>
4161
4162 @<Grow more variable-size memory and |goto restart|@>=
4163
4164   if ( mp->hi_mem_min-mp->lo_mem_max>=1998 ) {
4165     t=mp->lo_mem_max+1000;
4166   } else {
4167     t=mp->lo_mem_max+1+(mp->hi_mem_min-mp->lo_mem_max) / 2; 
4168     /* |lo_mem_max+2<=t<hi_mem_min| */
4169   }
4170   if ( t>max_halfword ) t=max_halfword;
4171   p=lmp_link(mp->rover); q=mp->lo_mem_max; rmp_link(p)=q; lmp_link(mp->rover)=q;
4172   rmp_link(q)=mp->rover; lmp_link(q)=p; mp_link(q)=empty_flag; 
4173   node_size(q)=t-mp->lo_mem_max;
4174   mp->lo_mem_max=t; mp_link(mp->lo_mem_max)=null; mp_info(mp->lo_mem_max)=null;
4175   mp->rover=q; 
4176   goto RESTART;
4177 }
4178
4179 @ @<Try to allocate...@>=
4180 q=p+node_size(p); /* find the physical successor */
4181 while ( is_empty(q) ) { /* merge node |p| with node |q| */
4182   t=rmp_link(q); tt=lmp_link(q);
4183 @^inner loop@>
4184   if ( q==mp->rover ) mp->rover=t;
4185   lmp_link(t)=tt; rmp_link(tt)=t;
4186   q=q+node_size(q);
4187 }
4188 r=q-s;
4189 if ( r>p+1 ) {
4190   @<Allocate from the top of node |p| and |goto found|@>;
4191 }
4192 if ( r==p ) { 
4193   if ( rmp_link(p)!=p ) {
4194     @<Allocate entire node |p| and |goto found|@>;
4195   }
4196 }
4197 node_size(p)=q-p /* reset the size in case it grew */
4198
4199 @ @<Allocate from the top...@>=
4200
4201   node_size(p)=r-p; /* store the remaining size */
4202   mp->rover=p; /* start searching here next time */
4203   goto FOUND;
4204 }
4205
4206 @ Here we delete node |p| from the ring, and let |rover| rove around.
4207
4208 @<Allocate entire...@>=
4209
4210   mp->rover=rmp_link(p); t=lmp_link(p);
4211   lmp_link(mp->rover)=t; rmp_link(t)=mp->rover;
4212   goto FOUND;
4213 }
4214
4215 @ Conversely, when some variable-size node |p| of size |s| is no longer needed,
4216 the operation |free_node(p,s)| will make its words available, by inserting
4217 |p| as a new empty node just before where |rover| now points.
4218
4219 @<Internal library declarations@>=
4220 void mp_free_node (MP mp, pointer p, halfword s) ;
4221
4222 @ @c 
4223 void mp_free_node (MP mp, pointer p, halfword s) { /* variable-size node
4224   liberation */
4225   pointer q; /* |lmp_link(rover)| */
4226   node_size(p)=s; mp_link(p)=empty_flag;
4227 @^inner loop@>
4228   q=lmp_link(mp->rover); lmp_link(p)=q; rmp_link(p)=mp->rover; /* set both links */
4229   lmp_link(mp->rover)=p; rmp_link(q)=p; /* insert |p| into the ring */
4230   mp->var_used-=s; /* maintain statistics */
4231 }
4232
4233 @* \[11] Memory layout.
4234 Some areas of |mem| are dedicated to fixed usage, since static allocation is
4235 more efficient than dynamic allocation when we can get away with it. For
4236 example, locations |0| to |1| are always used to store a
4237 two-word dummy token whose second word is zero.
4238 The following macro definitions accomplish the static allocation by giving
4239 symbolic names to the fixed positions. Static variable-size nodes appear
4240 in locations |0| through |lo_mem_stat_max|, and static single-word nodes
4241 appear in locations |hi_mem_stat_min| through |mem_top|, inclusive.
4242
4243 @d sentinel mp->mem_top /* end of sorted lists */
4244 @d temp_head (mp->mem_top-1) /* head of a temporary list of some kind */
4245 @d hold_head (mp->mem_top-2) /* head of a temporary list of another kind */
4246
4247 @(mpmp.h@>=
4248 #define spec_head (mp->mem_top-3) /* head of a list of unprocessed \&{special} items */
4249 #define null_dash (2) /* the first two words are reserved for a null value */
4250 #define dep_head (null_dash+3) /* we will define |dash_node_size=3| */
4251 #define zero_val (dep_head+2) /* two words for a permanently zero value */
4252 #define temp_val (zero_val+2) /* two words for a temporary value node */
4253 #define end_attr temp_val /* we use |end_attr+2| only */
4254 #define inf_val (end_attr+2) /* and |inf_val+1| only */
4255 #define bad_vardef (inf_val+2) /* two words for \&{vardef} error recovery */
4256 #define lo_mem_stat_max (bad_vardef+1)  /* largest statically
4257   allocated word in the variable-size |mem| */
4258 #define hi_mem_stat_min (mp->mem_top-3) /* smallest statically allocated word in
4259   the one-word |mem| */
4260
4261 @ The following code gets the dynamic part of |mem| off to a good start,
4262 when \MP\ is initializing itself the slow way.
4263
4264 @<Initialize table entries (done by \.{INIMP} only)@>=
4265 mp->rover=lo_mem_stat_max+1; /* initialize the dynamic memory */
4266 mp_link(mp->rover)=empty_flag;
4267 node_size(mp->rover)=1000; /* which is a 1000-word available node */
4268 lmp_link(mp->rover)=mp->rover; rmp_link(mp->rover)=mp->rover;
4269 mp->lo_mem_max=mp->rover+1000; 
4270 mp_link(mp->lo_mem_max)=null; mp_info(mp->lo_mem_max)=null;
4271 for (k=hi_mem_stat_min;k<=(int)mp->mem_top;k++) {
4272   mp->mem[k]=mp->mem[mp->lo_mem_max]; /* clear list heads */
4273 }
4274 mp->avail=null; mp->mem_end=mp->mem_top;
4275 mp->hi_mem_min=hi_mem_stat_min; /* initialize the one-word memory */
4276 mp->var_used=lo_mem_stat_max+1; 
4277 mp->dyn_used=mp->mem_top+1-(hi_mem_stat_min);  /* initialize statistics */
4278
4279 @ The procedure |flush_list(p)| frees an entire linked list of one-word
4280 nodes that starts at a given position, until coming to |sentinel| or a
4281 pointer that is not in the one-word region. Another procedure,
4282 |flush_node_list|, frees an entire linked list of one-word and two-word
4283 nodes, until coming to a |null| pointer.
4284 @^inner loop@>
4285
4286 @c 
4287 static void mp_flush_list (MP mp,pointer p) { /* makes list of single-word nodes  available */
4288   pointer q,r; /* list traversers */
4289   if ( p>=mp->hi_mem_min ) if ( p!=sentinel ) { 
4290     r=p;
4291     do {  
4292       q=r; r=mp_link(r); 
4293       decr(mp->dyn_used);
4294       if ( r<mp->hi_mem_min ) break;
4295     } while (r!=sentinel);
4296   /* now |q| is the last node on the list */
4297     mp_link(q)=mp->avail; mp->avail=p;
4298   }
4299 }
4300 @#
4301 static void mp_flush_node_list (MP mp,pointer p) {
4302   pointer q; /* the node being recycled */
4303   while ( p!=null ){ 
4304     q=p; p=mp_link(p);
4305     if ( q<mp->hi_mem_min ) 
4306       mp_free_node(mp, q,2);
4307     else 
4308       free_avail(q);
4309   }
4310 }
4311
4312 @ If \MP\ is extended improperly, the |mem| array might get screwed up.
4313 For example, some pointers might be wrong, or some ``dead'' nodes might not
4314 have been freed when the last reference to them disappeared. Procedures
4315 |check_mem| and |search_mem| are available to help diagnose such
4316 problems. These procedures make use of two arrays called |free| and
4317 |was_free| that are present only if \MP's debugging routines have
4318 been included. (You may want to decrease the size of |mem| while you
4319 @^debugging@>
4320 are debugging.)
4321
4322 Because |boolean|s are typedef-d as ints, it is better to use
4323 unsigned chars here.
4324
4325 @<Glob...@>=
4326 unsigned char *free; /* free cells */
4327 unsigned char *was_free; /* previously free cells */
4328 pointer was_mem_end; pointer was_lo_max; pointer was_hi_min;
4329   /* previous |mem_end|, |lo_mem_max|,and |hi_mem_min| */
4330 boolean panicking; /* do we want to check memory constantly? */
4331
4332 @ @<Allocate or initialize ...@>=
4333 mp->free = xmalloc ((mp->mem_max+1),sizeof (unsigned char));
4334 mp->was_free = xmalloc ((mp->mem_max+1), sizeof (unsigned char));
4335
4336 @ @<Dealloc variables@>=
4337 xfree(mp->free);
4338 xfree(mp->was_free);
4339
4340 @ @<Allocate or ...@>=
4341 mp->was_hi_min=mp->mem_max;
4342 mp->panicking=false;
4343
4344 @ @<Declarations@>=
4345 static void mp_reallocate_memory(MP mp, int l) ;
4346
4347 @ @c
4348 static void mp_reallocate_memory(MP mp, int l) {
4349    XREALLOC(mp->free,     l, unsigned char);
4350    XREALLOC(mp->was_free, l, unsigned char);
4351    if (mp->mem) {
4352          int newarea = l-mp->mem_max;
4353      XREALLOC(mp->mem,      l, memory_word);
4354      memset (mp->mem+(mp->mem_max+1),0,sizeof(memory_word)*(newarea));
4355    } else {
4356      XREALLOC(mp->mem,      l, memory_word);
4357      memset(mp->mem,0,sizeof(memory_word)*(l+1));
4358    }
4359    mp->mem_max = l;
4360    if (mp->ini_version) 
4361      mp->mem_top = l;
4362 }
4363
4364
4365
4366 @ Procedure |check_mem| makes sure that the available space lists of
4367 |mem| are well formed, and it optionally prints out all locations
4368 that are reserved now but were free the last time this procedure was called.
4369
4370 @c 
4371 void mp_check_mem (MP mp,boolean print_locs ) {
4372   pointer p,q,r; /* current locations of interest in |mem| */
4373   boolean clobbered; /* is something amiss? */
4374   for (p=0;p<=mp->lo_mem_max;p++) {
4375     mp->free[p]=false; /* you can probably do this faster */
4376   }
4377   for (p=mp->hi_mem_min;p<= mp->mem_end;p++) {
4378     mp->free[p]=false; /* ditto */
4379   }
4380   @<Check single-word |avail| list@>;
4381   @<Check variable-size |avail| list@>;
4382   @<Check flags of unavailable nodes@>;
4383   @<Check the list of linear dependencies@>;
4384   if ( print_locs ) {
4385     @<Print newly busy locations@>;
4386   }
4387   memcpy(mp->was_free,mp->free, sizeof(char)*(mp->mem_end+1));
4388   mp->was_mem_end=mp->mem_end; 
4389   mp->was_lo_max=mp->lo_mem_max; 
4390   mp->was_hi_min=mp->hi_mem_min;
4391 }
4392
4393 @ @<Check single-word...@>=
4394 p=mp->avail; q=null; clobbered=false;
4395 while ( p!=null ) { 
4396   if ( (p>mp->mem_end)||(p<mp->hi_mem_min) ) clobbered=true;
4397   else if ( mp->free[p] ) clobbered=true;
4398   if ( clobbered ) { 
4399     mp_print_nl(mp, "AVAIL list clobbered at ");
4400 @.AVAIL list clobbered...@>
4401     mp_print_int(mp, q); break;
4402   }
4403   mp->free[p]=true; q=p; p=mp_link(q);
4404 }
4405
4406 @ @<Check variable-size...@>=
4407 p=mp->rover; q=null; clobbered=false;
4408 do {  
4409   if ( (p>=mp->lo_mem_max)||(p<0) ) clobbered=true;
4410   else if ( (rmp_link(p)>=mp->lo_mem_max)||(rmp_link(p)<0) ) clobbered=true;
4411   else if (  !(is_empty(p))||(node_size(p)<2)||
4412    (p+node_size(p)>mp->lo_mem_max)|| (lmp_link(rmp_link(p))!=p) ) clobbered=true;
4413   if ( clobbered ) { 
4414     mp_print_nl(mp, "Double-AVAIL list clobbered at ");
4415 @.Double-AVAIL list clobbered...@>
4416     mp_print_int(mp, q); break;
4417   }
4418   for (q=p;q<=p+node_size(p)-1;q++) { /* mark all locations free */
4419     if ( mp->free[q] ) { 
4420       mp_print_nl(mp, "Doubly free location at ");
4421 @.Doubly free location...@>
4422       mp_print_int(mp, q); break;
4423     }
4424     mp->free[q]=true;
4425   }
4426   q=p; p=rmp_link(p);
4427 } while (p!=mp->rover)
4428
4429
4430 @ @<Check flags...@>=
4431 p=0;
4432 while ( p<=mp->lo_mem_max ) { /* node |p| should not be empty */
4433   if ( is_empty(p) ) {
4434     mp_print_nl(mp, "Bad flag at "); mp_print_int(mp, p);
4435 @.Bad flag...@>
4436   }
4437   while ( (p<=mp->lo_mem_max) && ! mp->free[p] ) p++;
4438   while ( (p<=mp->lo_mem_max) && mp->free[p] ) p++;
4439 }
4440
4441 @ @<Print newly busy...@>=
4442
4443   @<Do intialization required before printing new busy locations@>;
4444   mp_print_nl(mp, "New busy locs:");
4445 @.New busy locs@>
4446   for (p=0;p<= mp->lo_mem_max;p++ ) {
4447     if ( ! mp->free[p] && ((p>mp->was_lo_max) || mp->was_free[p]) ) {
4448       @<Indicate that |p| is a new busy location@>;
4449     }
4450   }
4451   for (p=mp->hi_mem_min;p<=mp->mem_end;p++ ) {
4452     if ( ! mp->free[p] &&
4453         ((p<mp->was_hi_min) || (p>mp->was_mem_end) || mp->was_free[p]) ) {
4454       @<Indicate that |p| is a new busy location@>;
4455     }
4456   }
4457   @<Finish printing new busy locations@>;
4458 }
4459
4460 @ There might be many new busy locations so we are careful to print contiguous
4461 blocks compactly.  During this operation |q| is the last new busy location and
4462 |r| is the start of the block containing |q|.
4463
4464 @<Indicate that |p| is a new busy location@>=
4465
4466   if ( p>q+1 ) { 
4467     if ( q>r ) { 
4468       mp_print(mp, ".."); mp_print_int(mp, q);
4469     }
4470     mp_print_char(mp, xord(' ')); mp_print_int(mp, p);
4471     r=p;
4472   }
4473   q=p;
4474 }
4475
4476 @ @<Do intialization required before printing new busy locations@>=
4477 q=mp->mem_max; r=mp->mem_max
4478
4479 @ @<Finish printing new busy locations@>=
4480 if ( q>r ) { 
4481   mp_print(mp, ".."); mp_print_int(mp, q);
4482 }
4483
4484 @ The |search_mem| procedure attempts to answer the question ``Who points
4485 to node~|p|?'' In doing so, it fetches |link| and |info| fields of |mem|
4486 that might not be of type |two_halves|. Strictly speaking, this is
4487 undefined, and it can lead to ``false drops'' (words that seem to
4488 point to |p| purely by coincidence). But for debugging purposes, we want
4489 to rule out the places that do {\sl not\/} point to |p|, so a few false
4490 drops are tolerable.
4491
4492 @c
4493 void mp_search_mem (MP mp, pointer p) { /* look for pointers to |p| */
4494   integer q; /* current position being searched */
4495   for (q=0;q<=mp->lo_mem_max;q++) { 
4496     if ( mp_link(q)==p ){ 
4497       mp_print_nl(mp, "LINK("); mp_print_int(mp, q); mp_print_char(mp, xord(')'));
4498     }
4499     if ( mp_info(q)==p ) { 
4500       mp_print_nl(mp, "INFO("); mp_print_int(mp, q); mp_print_char(mp, xord(')'));
4501     }
4502   }
4503   for (q=mp->hi_mem_min;q<=mp->mem_end;q++) {
4504     if ( mp_link(q)==p ) {
4505       mp_print_nl(mp, "LINK("); mp_print_int(mp, q); mp_print_char(mp, xord(')'));
4506     }
4507     if ( mp_info(q)==p ) {
4508       mp_print_nl(mp, "INFO("); mp_print_int(mp, q); mp_print_char(mp, xord(')'));
4509     }
4510   }
4511   @<Search |eqtb| for equivalents equal to |p|@>;
4512 }
4513
4514 @ Just before \.{INIMP} writes out the memory, it sorts the doubly linked
4515 available space list. The list is probably very short at such times, so a
4516 simple insertion sort is used. The smallest available location will be
4517 pointed to by |rover|, the next-smallest by |rmp_link(rover)|, etc.
4518
4519 @<Internal library ...@>=
4520 void mp_sort_avail (MP mp);
4521
4522 @ @c 
4523 void mp_sort_avail (MP mp) { /* sorts the available variable-size nodes
4524   by location */
4525   pointer p,q,r; /* indices into |mem| */
4526   pointer old_rover; /* initial |rover| setting */
4527   p=mp_get_node(mp, 010000000000); /* merge adjacent free areas */
4528   p=rmp_link(mp->rover); rmp_link(mp->rover)=max_halfword; old_rover=mp->rover;
4529   while ( p!=old_rover ) {
4530     @<Sort |p| into the list starting at |rover|
4531      and advance |p| to |rmp_link(p)|@>;
4532   }
4533   p=mp->rover;
4534   while ( rmp_link(p)!=max_halfword ) { 
4535     lmp_link(rmp_link(p))=p; p=rmp_link(p);
4536   };
4537   rmp_link(p)=mp->rover; lmp_link(mp->rover)=p;
4538 }
4539
4540 @ The following |while| loop is guaranteed to
4541 terminate, since the list that starts at
4542 |rover| ends with |max_halfword| during the sorting procedure.
4543
4544 @<Sort |p|...@>=
4545 if ( p<mp->rover ) { 
4546   q=p; p=rmp_link(q); rmp_link(q)=mp->rover; mp->rover=q;
4547 } else  { 
4548   q=mp->rover;
4549   while ( rmp_link(q)<p ) q=rmp_link(q);
4550   r=rmp_link(p); rmp_link(p)=rmp_link(q); rmp_link(q)=p; p=r;
4551 }
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 mp_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 static void mp_print_type (MP mp,quarterword t) ;
4732
4733 @ @<Basic printing procedures@>=
4734 void mp_print_type (MP mp,quarterword 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_types {
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 mp_m_exp_op 75 /* operation code for \.{mexp} */
4852 @d mp_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 static 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 mp_m_exp_op:mp_print(mp, "mexp"); break;
4960     case mp_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, xord('+')); break;
4980     case minus:mp_print_char(mp, xord('-')); break;
4981     case times:mp_print_char(mp, xord('*')); break;
4982     case over:mp_print_char(mp, xord('/')); 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, xord('<')); break;
4988     case less_or_equal:mp_print(mp, "<="); break;
4989     case greater_than:mp_print_char(mp, xord('>')); break;
4990     case greater_or_equal:mp_print(mp, ">="); break;
4991     case equal_to:mp_print_char(mp, xord('=')); 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
5073 @ @<Option variables@>=
5074 int troff_mode; 
5075
5076 @ @<Allocate or initialize ...@>=
5077 mp->max_internal=2*max_given_internal;
5078 mp->internal = xmalloc ((mp->max_internal+1), sizeof(scaled));
5079 memset(mp->internal,0,(mp->max_internal+1)* sizeof(scaled));
5080 mp->int_name = xmalloc ((mp->max_internal+1), sizeof(char *));
5081 memset(mp->int_name,0,(mp->max_internal+1) * sizeof(char *));
5082 mp->troff_mode=(opt->troff_mode>0 ? true : false);
5083
5084 @ @<Exported function ...@>=
5085 int mp_troff_mode(MP mp);
5086
5087 @ @c
5088 int mp_troff_mode(MP mp) { return mp->troff_mode; }
5089
5090 @ @<Set initial ...@>=
5091 mp->int_ptr=max_given_internal;
5092
5093 @ The symbolic names for internal quantities are put into \MP's hash table
5094 by using a routine called |primitive|, which will be defined later. Let us
5095 enter them now, so that we don't have to list all those names again
5096 anywhere else.
5097
5098 @<Put each of \MP's primitives into the hash table@>=
5099 mp_primitive(mp, "tracingtitles",internal_quantity,mp_tracing_titles);
5100 @:tracingtitles_}{\&{tracingtitles} primitive@>
5101 mp_primitive(mp, "tracingequations",internal_quantity,mp_tracing_equations);
5102 @:mp_tracing_equations_}{\&{tracingequations} primitive@>
5103 mp_primitive(mp, "tracingcapsules",internal_quantity,mp_tracing_capsules);
5104 @:mp_tracing_capsules_}{\&{tracingcapsules} primitive@>
5105 mp_primitive(mp, "tracingchoices",internal_quantity,mp_tracing_choices);
5106 @:mp_tracing_choices_}{\&{tracingchoices} primitive@>
5107 mp_primitive(mp, "tracingspecs",internal_quantity,mp_tracing_specs);
5108 @:mp_tracing_specs_}{\&{tracingspecs} primitive@>
5109 mp_primitive(mp, "tracingcommands",internal_quantity,mp_tracing_commands);
5110 @:mp_tracing_commands_}{\&{tracingcommands} primitive@>
5111 mp_primitive(mp, "tracingrestores",internal_quantity,mp_tracing_restores);
5112 @:mp_tracing_restores_}{\&{tracingrestores} primitive@>
5113 mp_primitive(mp, "tracingmacros",internal_quantity,mp_tracing_macros);
5114 @:mp_tracing_macros_}{\&{tracingmacros} primitive@>
5115 mp_primitive(mp, "tracingoutput",internal_quantity,mp_tracing_output);
5116 @:mp_tracing_output_}{\&{tracingoutput} primitive@>
5117 mp_primitive(mp, "tracingstats",internal_quantity,mp_tracing_stats);
5118 @:mp_tracing_stats_}{\&{tracingstats} primitive@>
5119 mp_primitive(mp, "tracinglostchars",internal_quantity,mp_tracing_lost_chars);
5120 @:mp_tracing_lost_chars_}{\&{tracinglostchars} primitive@>
5121 mp_primitive(mp, "tracingonline",internal_quantity,mp_tracing_online);
5122 @:mp_tracing_online_}{\&{tracingonline} primitive@>
5123 mp_primitive(mp, "year",internal_quantity,mp_year);
5124 @:mp_year_}{\&{year} primitive@>
5125 mp_primitive(mp, "month",internal_quantity,mp_month);
5126 @:mp_month_}{\&{month} primitive@>
5127 mp_primitive(mp, "day",internal_quantity,mp_day);
5128 @:mp_day_}{\&{day} primitive@>
5129 mp_primitive(mp, "time",internal_quantity,mp_time);
5130 @:time_}{\&{time} primitive@>
5131 mp_primitive(mp, "charcode",internal_quantity,mp_char_code);
5132 @:mp_char_code_}{\&{charcode} primitive@>
5133 mp_primitive(mp, "charext",internal_quantity,mp_char_ext);
5134 @:mp_char_ext_}{\&{charext} primitive@>
5135 mp_primitive(mp, "charwd",internal_quantity,mp_char_wd);
5136 @:mp_char_wd_}{\&{charwd} primitive@>
5137 mp_primitive(mp, "charht",internal_quantity,mp_char_ht);
5138 @:mp_char_ht_}{\&{charht} primitive@>
5139 mp_primitive(mp, "chardp",internal_quantity,mp_char_dp);
5140 @:mp_char_dp_}{\&{chardp} primitive@>
5141 mp_primitive(mp, "charic",internal_quantity,mp_char_ic);
5142 @:mp_char_ic_}{\&{charic} primitive@>
5143 mp_primitive(mp, "designsize",internal_quantity,mp_design_size);
5144 @:mp_design_size_}{\&{designsize} primitive@>
5145 mp_primitive(mp, "pausing",internal_quantity,mp_pausing);
5146 @:mp_pausing_}{\&{pausing} primitive@>
5147 mp_primitive(mp, "showstopping",internal_quantity,mp_showstopping);
5148 @:mp_showstopping_}{\&{showstopping} primitive@>
5149 mp_primitive(mp, "fontmaking",internal_quantity,mp_fontmaking);
5150 @:mp_fontmaking_}{\&{fontmaking} primitive@>
5151 mp_primitive(mp, "linejoin",internal_quantity,mp_linejoin);
5152 @:mp_linejoin_}{\&{linejoin} primitive@>
5153 mp_primitive(mp, "linecap",internal_quantity,mp_linecap);
5154 @:mp_linecap_}{\&{linecap} primitive@>
5155 mp_primitive(mp, "miterlimit",internal_quantity,mp_miterlimit);
5156 @:mp_miterlimit_}{\&{miterlimit} primitive@>
5157 mp_primitive(mp, "warningcheck",internal_quantity,mp_warning_check);
5158 @:mp_warning_check_}{\&{warningcheck} primitive@>
5159 mp_primitive(mp, "boundarychar",internal_quantity,mp_boundary_char);
5160 @:mp_boundary_char_}{\&{boundarychar} primitive@>
5161 mp_primitive(mp, "prologues",internal_quantity,mp_prologues);
5162 @:mp_prologues_}{\&{prologues} primitive@>
5163 mp_primitive(mp, "truecorners",internal_quantity,mp_true_corners);
5164 @:mp_true_corners_}{\&{truecorners} primitive@>
5165 mp_primitive(mp, "mpprocset",internal_quantity,mp_procset);
5166 @:mp_procset_}{\&{mpprocset} primitive@>
5167 mp_primitive(mp, "troffmode",internal_quantity,mp_gtroffmode);
5168 @:troffmode_}{\&{troffmode} primitive@>
5169 mp_primitive(mp, "defaultcolormodel",internal_quantity,mp_default_color_model);
5170 @:mp_default_color_model_}{\&{defaultcolormodel} primitive@>
5171 mp_primitive(mp, "restoreclipcolor",internal_quantity,mp_restore_clip_color);
5172 @:mp_restore_clip_color_}{\&{restoreclipcolor} primitive@>
5173
5174 @ Colors can be specified in four color models. In the special
5175 case of |no_model|, MetaPost does not output any color operator to
5176 the postscript output.
5177
5178 Note: these values are passed directly on to |with_option|. This only
5179 works because the other possible values passed to |with_option| are
5180 8 and 10 respectively (from |with_pen| and |with_picture|).
5181
5182 There is a first state, that is only used for |gs_colormodel|. It flags
5183 the fact that there has not been any kind of color specification by
5184 the user so far in the game.
5185
5186 @(mplib.h@>=
5187 enum mp_color_model {
5188   mp_no_model=1,
5189   mp_grey_model=3,
5190   mp_rgb_model=5,
5191   mp_cmyk_model=7,
5192   mp_uninitialized_model=9
5193 };
5194
5195
5196 @ @<Initialize table entries (done by \.{INIMP} only)@>=
5197 mp->internal[mp_default_color_model]=(mp_rgb_model*unity);
5198 mp->internal[mp_restore_clip_color]=unity;
5199
5200 @ Well, we do have to list the names one more time, for use in symbolic
5201 printouts.
5202
5203 @<Initialize table...@>=
5204 mp->int_name[mp_tracing_titles]=xstrdup("tracingtitles");
5205 mp->int_name[mp_tracing_equations]=xstrdup("tracingequations");
5206 mp->int_name[mp_tracing_capsules]=xstrdup("tracingcapsules");
5207 mp->int_name[mp_tracing_choices]=xstrdup("tracingchoices");
5208 mp->int_name[mp_tracing_specs]=xstrdup("tracingspecs");
5209 mp->int_name[mp_tracing_commands]=xstrdup("tracingcommands");
5210 mp->int_name[mp_tracing_restores]=xstrdup("tracingrestores");
5211 mp->int_name[mp_tracing_macros]=xstrdup("tracingmacros");
5212 mp->int_name[mp_tracing_output]=xstrdup("tracingoutput");
5213 mp->int_name[mp_tracing_stats]=xstrdup("tracingstats");
5214 mp->int_name[mp_tracing_lost_chars]=xstrdup("tracinglostchars");
5215 mp->int_name[mp_tracing_online]=xstrdup("tracingonline");
5216 mp->int_name[mp_year]=xstrdup("year");
5217 mp->int_name[mp_month]=xstrdup("month");
5218 mp->int_name[mp_day]=xstrdup("day");
5219 mp->int_name[mp_time]=xstrdup("time");
5220 mp->int_name[mp_char_code]=xstrdup("charcode");
5221 mp->int_name[mp_char_ext]=xstrdup("charext");
5222 mp->int_name[mp_char_wd]=xstrdup("charwd");
5223 mp->int_name[mp_char_ht]=xstrdup("charht");
5224 mp->int_name[mp_char_dp]=xstrdup("chardp");
5225 mp->int_name[mp_char_ic]=xstrdup("charic");
5226 mp->int_name[mp_design_size]=xstrdup("designsize");
5227 mp->int_name[mp_pausing]=xstrdup("pausing");
5228 mp->int_name[mp_showstopping]=xstrdup("showstopping");
5229 mp->int_name[mp_fontmaking]=xstrdup("fontmaking");
5230 mp->int_name[mp_linejoin]=xstrdup("linejoin");
5231 mp->int_name[mp_linecap]=xstrdup("linecap");
5232 mp->int_name[mp_miterlimit]=xstrdup("miterlimit");
5233 mp->int_name[mp_warning_check]=xstrdup("warningcheck");
5234 mp->int_name[mp_boundary_char]=xstrdup("boundarychar");
5235 mp->int_name[mp_prologues]=xstrdup("prologues");
5236 mp->int_name[mp_true_corners]=xstrdup("truecorners");
5237 mp->int_name[mp_default_color_model]=xstrdup("defaultcolormodel");
5238 mp->int_name[mp_procset]=xstrdup("mpprocset");
5239 mp->int_name[mp_gtroffmode]=xstrdup("troffmode");
5240 mp->int_name[mp_restore_clip_color]=xstrdup("restoreclipcolor");
5241
5242 @ The following procedure, which is called just before \MP\ initializes its
5243 input and output, establishes the initial values of the date and time.
5244 @^system dependencies@>
5245
5246 Note that the values are |scaled| integers. Hence \MP\ can no longer
5247 be used after the year 32767.
5248
5249 @c 
5250 static void mp_fix_date_and_time (MP mp) { 
5251   time_t aclock = time ((time_t *) 0);
5252   struct tm *tmptr = localtime (&aclock);
5253   mp->internal[mp_time]=
5254       (tmptr->tm_hour*60+tmptr->tm_min)*unity; /* minutes since midnight */
5255   mp->internal[mp_day]=(tmptr->tm_mday)*unity; /* fourth day of the month */
5256   mp->internal[mp_month]=(tmptr->tm_mon+1)*unity; /* seventh month of the year */
5257   mp->internal[mp_year]=(tmptr->tm_year+1900)*unity; /* Anno Domini */
5258 }
5259
5260 @ @<Declarations@>=
5261 static void mp_fix_date_and_time (MP mp) ;
5262
5263 @ \MP\ is occasionally supposed to print diagnostic information that
5264 goes only into the transcript file, unless |mp_tracing_online| is positive.
5265 Now that we have defined |mp_tracing_online| we can define
5266 two routines that adjust the destination of print commands:
5267
5268 @<Declarations@>=
5269 static void mp_begin_diagnostic (MP mp) ;
5270 static void mp_end_diagnostic (MP mp,boolean blank_line);
5271 static void mp_print_diagnostic (MP mp, const char *s, const char *t, boolean nuline) ;
5272
5273 @ @<Basic printing...@>=
5274 void mp_begin_diagnostic (MP mp) { /* prepare to do some tracing */
5275   mp->old_setting=mp->selector;
5276   if ((mp->internal[mp_tracing_online]<=0)&&(mp->selector==term_and_log)){ 
5277     decr(mp->selector);
5278     if ( mp->history==mp_spotless ) mp->history=mp_warning_issued;
5279   }
5280 }
5281 @#
5282 void mp_end_diagnostic (MP mp,boolean blank_line) {
5283   /* restore proper conditions after tracing */
5284   mp_print_nl(mp, "");
5285   if ( blank_line ) mp_print_ln(mp);
5286   mp->selector=mp->old_setting;
5287 }
5288
5289
5290
5291 @<Glob...@>=
5292 unsigned int old_setting;
5293
5294 @ We will occasionally use |begin_diagnostic| in connection with line-number
5295 printing, as follows. (The parameter |s| is typically |"Path"| or
5296 |"Cycle spec"|, etc.)
5297
5298 @<Basic printing...@>=
5299 void mp_print_diagnostic (MP mp, const char *s, const char *t, boolean nuline) { 
5300   mp_begin_diagnostic(mp);
5301   if ( nuline ) mp_print_nl(mp, s); else mp_print(mp, s);
5302   mp_print(mp, " at line "); 
5303   mp_print_int(mp, mp_true_line(mp));
5304   mp_print(mp, t); mp_print_char(mp, xord(':'));
5305 }
5306
5307 @ The 256 |ASCII_code| characters are grouped into classes by means of
5308 the |char_class| table. Individual class numbers have no semantic
5309 or syntactic significance, except in a few instances defined here.
5310 There's also |max_class|, which can be used as a basis for additional
5311 class numbers in nonstandard extensions of \MP.
5312
5313 @d digit_class 0 /* the class number of \.{0123456789} */
5314 @d period_class 1 /* the class number of `\..' */
5315 @d space_class 2 /* the class number of spaces and nonstandard characters */
5316 @d percent_class 3 /* the class number of `\.\%' */
5317 @d string_class 4 /* the class number of `\."' */
5318 @d right_paren_class 8 /* the class number of `\.)' */
5319 @d isolated_classes 5: case 6: case 7: case 8 /* characters that make length-one tokens only */
5320 @d letter_class 9 /* letters and the underline character */
5321 @d left_bracket_class 17 /* `\.[' */
5322 @d right_bracket_class 18 /* `\.]' */
5323 @d invalid_class 20 /* bad character in the input */
5324 @d max_class 20 /* the largest class number */
5325
5326 @<Glob...@>=
5327 int char_class[256]; /* the class numbers */
5328
5329 @ If changes are made to accommodate non-ASCII character sets, they should
5330 follow the guidelines in Appendix~C of {\sl The {\logos METAFONT\/}book}.
5331 @:METAFONTbook}{\sl The {\logos METAFONT\/}book@>
5332 @^system dependencies@>
5333
5334 @<Set initial ...@>=
5335 for (k='0';k<='9';k++) 
5336   mp->char_class[k]=digit_class;
5337 mp->char_class['.']=period_class;
5338 mp->char_class[' ']=space_class;
5339 mp->char_class['%']=percent_class;
5340 mp->char_class['"']=string_class;
5341 mp->char_class[',']=5;
5342 mp->char_class[';']=6;
5343 mp->char_class['(']=7;
5344 mp->char_class[')']=right_paren_class;
5345 for (k='A';k<= 'Z';k++ )
5346   mp->char_class[k]=letter_class;
5347 for (k='a';k<='z';k++) 
5348   mp->char_class[k]=letter_class;
5349 mp->char_class['_']=letter_class;
5350 mp->char_class['<']=10;
5351 mp->char_class['=']=10;
5352 mp->char_class['>']=10;
5353 mp->char_class[':']=10;
5354 mp->char_class['|']=10;
5355 mp->char_class['`']=11;
5356 mp->char_class['\'']=11;
5357 mp->char_class['+']=12;
5358 mp->char_class['-']=12;
5359 mp->char_class['/']=13;
5360 mp->char_class['*']=13;
5361 mp->char_class['\\']=13;
5362 mp->char_class['!']=14;
5363 mp->char_class['?']=14;
5364 mp->char_class['#']=15;
5365 mp->char_class['&']=15;
5366 mp->char_class['@@']=15;
5367 mp->char_class['$']=15;
5368 mp->char_class['^']=16;
5369 mp->char_class['~']=16;
5370 mp->char_class['[']=left_bracket_class;
5371 mp->char_class[']']=right_bracket_class;
5372 mp->char_class['{']=19;
5373 mp->char_class['}']=19;
5374 for (k=0;k<' ';k++)
5375   mp->char_class[k]=invalid_class;
5376 mp->char_class['\t']=space_class;
5377 mp->char_class['\f']=space_class;
5378 for (k=127;k<=255;k++)
5379   mp->char_class[k]=invalid_class;
5380
5381 @* \[13] The hash table.
5382 Symbolic tokens are stored and retrieved by means of a fairly standard hash
5383 table algorithm called the method of ``coalescing lists'' (cf.\ Algorithm 6.4C
5384 in {\sl The Art of Computer Programming\/}). Once a symbolic token enters the
5385 table, it is never removed.
5386
5387 The actual sequence of characters forming a symbolic token is
5388 stored in the |str_pool| array together with all the other strings. An
5389 auxiliary array |hash| consists of items with two halfword fields per
5390 word. The first of these, called |mp_next(p)|, points to the next identifier
5391 belonging to the same coalesced list as the identifier corresponding to~|p|;
5392 and the other, called |text(p)|, points to the |str_start| entry for
5393 |p|'s identifier. If position~|p| of the hash table is empty, we have
5394 |text(p)=0|; if position |p| is either empty or the end of a coalesced
5395 hash list, we have |mp_next(p)=0|.
5396
5397 An auxiliary pointer variable called |hash_used| is maintained in such a
5398 way that all locations |p>=hash_used| are nonempty. The global variable
5399 |st_count| tells how many symbolic tokens have been defined, if statistics
5400 are being kept.
5401
5402 The first 256 locations of |hash| are reserved for symbols of length one.
5403
5404 There's a parallel array called |eqtb| that contains the current equivalent
5405 values of each symbolic token. The entries of this array consist of
5406 two halfwords called |eq_type| (a command code) and |equiv| (a secondary
5407 piece of information that qualifies the |eq_type|).
5408
5409 @d eq_type(A)   mp->eqtb[(A)].lh /* the current ``meaning'' of a symbolic token */
5410 @d equiv(A)   mp->eqtb[(A)].rh /* parametric part of a token's meaning */
5411 @d hash_is_full   (mp->hash_used==hash_base) /* are all positions occupied? */
5412
5413 @(mpmp.h@>=
5414 #define mp_next(A)   mp->hash[(A)].lh /* link for coalesced lists */
5415 #define text(A)   mp->hash[(A)].rh /* string number for symbolic token name */
5416 #define hash_base 257 /* hashing actually starts here */
5417
5418 @ @<Glob...@>=
5419 pointer hash_used; /* allocation pointer for |hash| */
5420 integer st_count; /* total number of known identifiers */
5421
5422 @ Certain entries in the hash table are ``frozen'' and not redefinable,
5423 since they are used in error recovery.
5424
5425 @(mpmp.h@>=
5426 #define hash_top (integer)(hash_base+mp->hash_size) /* the first location of the frozen area */
5427 #define frozen_inaccessible hash_top /* |hash| location to protect the frozen area */
5428 #define frozen_repeat_loop (hash_top+1) /* |hash| location of a loop-repeat token */
5429 #define frozen_right_delimiter (hash_top+2) /* |hash| location of a permanent `\.)' */
5430 #define frozen_left_bracket (hash_top+3) /* |hash| location of a permanent `\.[' */
5431 #define frozen_slash (hash_top+4) /* |hash| location of a permanent `\./' */
5432 #define frozen_colon (hash_top+5) /* |hash| location of a permanent `\.:' */
5433 #define frozen_semicolon (hash_top+6) /* |hash| location of a permanent `\.;' */
5434 #define frozen_end_for (hash_top+7) /* |hash| location of a permanent \&{endfor} */
5435 #define frozen_end_def (hash_top+8) /* |hash| location of a permanent \&{enddef} */
5436 #define frozen_fi (hash_top+9) /* |hash| location of a permanent \&{fi} */
5437 #define frozen_end_group (hash_top+10) /* |hash| location of a permanent `\.{endgroup}' */
5438 #define frozen_etex (hash_top+11) /* |hash| location of a permanent \&{etex} */
5439 #define frozen_mpx_break (hash_top+12) /* |hash| location of a permanent \&{mpxbreak} */
5440 #define frozen_bad_vardef (hash_top+13) /* |hash| location of `\.{a bad variable}' */
5441 #define frozen_undefined (hash_top+14) /* |hash| location that never gets defined */
5442 #define hash_end (integer)(hash_top+14) /* the actual size of the |hash| and |eqtb| arrays */
5443
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 mp_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 static 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 ( mp_next(p)==0 ) {
5504       @<Insert a new symbolic token after |p|, then
5505         make |p| point to it and |break|@>;
5506     }
5507     p=mp_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",(integer)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   mp_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, xord(')'));
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 static void mp_primitive (MP mp, const char *ss, halfword c, halfword o) {
5569   pool_pointer k; /* index into |str_pool| */
5570   quarterword j; /* index into |buffer| */
5571   quarterword 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",mp_random_seed,0);
5648 @:mp_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 mp_random_seed:mp_print(mp, "randomseed"); break;
5708 case relax:mp_print_char(mp, xord('\\')); break;
5709 case right_brace:mp_print_char(mp, xord('}')); break;
5710 case right_bracket:mp_print_char(mp, xord(']')); break;
5711 case save_command:mp_print(mp, "save"); break;
5712 case scan_tokens:mp_print(mp, "scantokens"); break;
5713 case semicolon:mp_print_char(mp, xord(';')); 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 mp_type(A)     mp->mem[(A)].hh.b0 /* identifies what kind of value this is */
5765 @d mp_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 mp_link(null)=null; value(null)=0;
5781
5782 @ A numeric token is created by the following trivial routine.
5783
5784 @c 
5785 static 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   mp_type(p)=mp_known; mp_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 @c static void mp_flush_token_list (MP mp,pointer p) {
5797   pointer q; /* the node being recycled */
5798   while ( p!=null ) { 
5799     q=p; p=mp_link(p);
5800     if ( q>=mp->hi_mem_min ) {
5801      free_avail(q);
5802     } else { 
5803       switch (mp_type(q)) {
5804       case mp_vacuous: case mp_boolean_type: case mp_known:
5805         break;
5806       case mp_string_type:
5807         delete_str_ref(value(q));
5808         break;
5809       case unknown_types: case mp_pen_type: case mp_path_type: 
5810       case mp_picture_type: case mp_pair_type: case mp_color_type:
5811       case mp_cmykcolor_type: case mp_transform_type: case mp_dependent:
5812       case mp_proto_dependent: case mp_independent:
5813         mp_recycle_value(mp,q);
5814         break;
5815       default: mp_confusion(mp, "token");
5816 @:this can't happen token}{\quad token@>
5817       }
5818       mp_free_node(mp, q,token_node_size);
5819     }
5820   }
5821 }
5822
5823 @ The procedure |show_token_list|, which prints a symbolic form of
5824 the token list that starts at a given node |p|, illustrates these
5825 conventions. The token list being displayed should not begin with a reference
5826 count. However, the procedure is intended to be fairly robust, so that if the
5827 memory links are awry or if |p| is not really a pointer to a token list,
5828 almost nothing catastrophic can happen.
5829
5830 An additional parameter |q| is also given; this parameter is either null
5831 or it points to a node in the token list where a certain magic computation
5832 takes place that will be explained later. (Basically, |q| is non-null when
5833 we are printing the two-line context information at the time of an error
5834 message; |q| marks the place corresponding to where the second line
5835 should begin.)
5836
5837 The generation will stop, and `\.{\char`\ ETC.}' will be printed, if the length
5838 of printing exceeds a given limit~|l|; the length of printing upon entry is
5839 assumed to be a given amount called |null_tally|. (Note that
5840 |show_token_list| sometimes uses itself recursively to print
5841 variable names within a capsule.)
5842 @^recursion@>
5843
5844 Unusual entries are printed in the form of all-caps tokens
5845 preceded by a space, e.g., `\.{\char`\ BAD}'.
5846
5847 @<Declarations@>=
5848 static void mp_show_token_list (MP mp, integer p, integer q, integer l,
5849                          integer null_tally) ;
5850
5851 @ @c
5852 void mp_show_token_list (MP mp, integer p, integer q, integer l,
5853                          integer null_tally) {
5854   quarterword class,c; /* the |char_class| of previous and new tokens */
5855   integer r,v; /* temporary registers */
5856   class=percent_class;
5857   mp->tally=null_tally;
5858   while ( (p!=null) && (mp->tally<l) ) { 
5859     if ( p==q ) 
5860       @<Do magic computation@>;
5861     @<Display token |p| and set |c| to its class;
5862       but |return| if there are problems@>;
5863     class=c; p=mp_link(p);
5864   }
5865   if ( p!=null ) 
5866      mp_print(mp, " ETC.");
5867 @.ETC@>
5868   return;
5869 }
5870
5871 @ @<Display token |p| and set |c| to its class...@>=
5872 c=letter_class; /* the default */
5873 if ( (p<0)||(p>mp->mem_end) ) { 
5874   mp_print(mp, " CLOBBERED"); return;
5875 @.CLOBBERED@>
5876 }
5877 if ( p<mp->hi_mem_min ) { 
5878   @<Display two-word token@>;
5879 } else { 
5880   r=mp_info(p);
5881   if ( r>=expr_base ) {
5882      @<Display a parameter token@>;
5883   } else {
5884     if ( r<1 ) {
5885       if ( r==0 ) { 
5886         @<Display a collective subscript@>
5887       } else {
5888         mp_print(mp, " IMPOSSIBLE");
5889 @.IMPOSSIBLE@>
5890       }
5891     } else { 
5892       r=text(r);
5893       if ( (r<0)||(r>mp->max_str_ptr) ) {
5894         mp_print(mp, " NONEXISTENT");
5895 @.NONEXISTENT@>
5896       } else {
5897        @<Print string |r| as a symbolic token
5898         and set |c| to its class@>;
5899       }
5900     }
5901   }
5902 }
5903
5904 @ @<Display two-word token@>=
5905 if ( mp_name_type(p)==mp_token ) {
5906   if ( mp_type(p)==mp_known ) {
5907     @<Display a numeric token@>;
5908   } else if ( mp_type(p)!=mp_string_type ) {
5909     mp_print(mp, " BAD");
5910 @.BAD@>
5911   } else { 
5912     mp_print_char(mp, xord('"')); mp_print_str(mp, value(p)); mp_print_char(mp, xord('"'));
5913     c=string_class;
5914   }
5915 } else if ((mp_name_type(p)!=mp_capsule)||(mp_type(p)<mp_vacuous)||(mp_type(p)>mp_independent) ) {
5916   mp_print(mp, " BAD");
5917 } else { 
5918   mp_print_capsule(mp,p); c=right_paren_class;
5919 }
5920
5921 @ @<Display a numeric token@>=
5922 if ( class==digit_class ) 
5923   mp_print_char(mp, xord(' '));
5924 v=value(p);
5925 if ( v<0 ){ 
5926   if ( class==left_bracket_class ) 
5927     mp_print_char(mp, xord(' '));
5928   mp_print_char(mp, xord('[')); mp_print_scaled(mp, v); mp_print_char(mp, xord(']'));
5929   c=right_bracket_class;
5930 } else { 
5931   mp_print_scaled(mp, v); c=digit_class;
5932 }
5933
5934
5935 @ Strictly speaking, a genuine token will never have |mp_info(p)=0|.
5936 But we will see later (in the |print_variable_name| routine) that
5937 it is convenient to let |mp_info(p)=0| stand for `\.{[]}'.
5938
5939 @<Display a collective subscript@>=
5940 {
5941 if ( class==left_bracket_class ) 
5942   mp_print_char(mp, xord(' '));
5943 mp_print(mp, "[]"); c=right_bracket_class;
5944 }
5945
5946 @ @<Display a parameter token@>=
5947 {
5948 if ( r<suffix_base ) { 
5949   mp_print(mp, "(EXPR"); r=r-(expr_base);
5950 @.EXPR@>
5951 } else if ( r<text_base ) { 
5952   mp_print(mp, "(SUFFIX"); r=r-(suffix_base);
5953 @.SUFFIX@>
5954 } else { 
5955   mp_print(mp, "(TEXT"); r=r-(text_base);
5956 @.TEXT@>
5957 }
5958 mp_print_int(mp, r); mp_print_char(mp, xord(')')); c=right_paren_class;
5959 }
5960
5961
5962 @ @<Print string |r| as a symbolic token...@>=
5963
5964 c=mp->char_class[mp->str_pool[mp->str_start[r]]];
5965 if ( c==class ) {
5966   switch (c) {
5967   case letter_class:mp_print_char(mp, xord('.')); break;
5968   case isolated_classes: break;
5969   default: mp_print_char(mp, xord(' ')); break;
5970   }
5971 }
5972 mp_print_str(mp, r);
5973 }
5974
5975 @ @<Declarations@>=
5976 static void mp_print_capsule (MP mp, pointer p);
5977
5978 @ @<Declare miscellaneous procedures that were declared |forward|@>=
5979 void mp_print_capsule (MP mp, pointer p) { 
5980   mp_print_char(mp, xord('(')); mp_print_exp(mp,p,0); mp_print_char(mp, xord(')'));
5981 }
5982
5983 @ Macro definitions are kept in \MP's memory in the form of token lists
5984 that have a few extra one-word nodes at the beginning.
5985
5986 The first node contains a reference count that is used to tell when the
5987 list is no longer needed. To emphasize the fact that a reference count is
5988 present, we shall refer to the |info| field of this special node as the
5989 |ref_count| field.
5990 @^reference counts@>
5991
5992 The next node or nodes after the reference count serve to describe the
5993 formal parameters. They consist of zero or more parameter tokens followed
5994 by a code for the type of macro.
5995
5996 @d ref_count mp_info
5997   /* reference count preceding a macro definition or picture header */
5998 @d add_mac_ref(A) incr(ref_count((A))) /* make a new reference to a macro list */
5999 @d general_macro 0 /* preface to a macro defined with a parameter list */
6000 @d primary_macro 1 /* preface to a macro with a \&{primary} parameter */
6001 @d secondary_macro 2 /* preface to a macro with a \&{secondary} parameter */
6002 @d tertiary_macro 3 /* preface to a macro with a \&{tertiary} parameter */
6003 @d expr_macro 4 /* preface to a macro with an undelimited \&{expr} parameter */
6004 @d of_macro 5 /* preface to a macro with
6005   undelimited `\&{expr} |x| \&{of}~|y|' parameters */
6006 @d suffix_macro 6 /* preface to a macro with an undelimited \&{suffix} parameter */
6007 @d text_macro 7 /* preface to a macro with an undelimited \&{text} parameter */
6008
6009 @c 
6010 static void mp_delete_mac_ref (MP mp,pointer p) {
6011   /* |p| points to the reference count of a macro list that is
6012     losing one reference */
6013   if ( ref_count(p)==null ) mp_flush_token_list(mp, p);
6014   else decr(ref_count(p));
6015 }
6016
6017 @ The following subroutine displays a macro, given a pointer to its
6018 reference count.
6019
6020 @c 
6021 static void mp_show_macro (MP mp, pointer p, integer q, integer l) {
6022   pointer r; /* temporary storage */
6023   p=mp_link(p); /* bypass the reference count */
6024   while ( mp_info(p)>text_macro ){ 
6025     r=mp_link(p); mp_link(p)=null;
6026     mp_show_token_list(mp, p,null,l,0); mp_link(p)=r; p=r;
6027     if ( l>0 ) l=l-mp->tally; else return;
6028   } /* control printing of `\.{ETC.}' */
6029 @.ETC@>
6030   mp->tally=0;
6031   switch(mp_info(p)) {
6032   case general_macro:mp_print(mp, "->"); break;
6033 @.->@>
6034   case primary_macro: case secondary_macro: case tertiary_macro:
6035     mp_print_char(mp, xord('<'));
6036     mp_print_cmd_mod(mp, param_type,mp_info(p)); 
6037     mp_print(mp, ">->");
6038     break;
6039   case expr_macro:mp_print(mp, "<expr>->"); break;
6040   case of_macro:mp_print(mp, "<expr>of<primary>->"); break;
6041   case suffix_macro:mp_print(mp, "<suffix>->"); break;
6042   case text_macro:mp_print(mp, "<text>->"); break;
6043   } /* there are no other cases */
6044   mp_show_token_list(mp, mp_link(p),q,l-mp->tally,0);
6045 }
6046
6047 @* \[15] Data structures for variables.
6048 The variables of \MP\ programs can be simple, like `\.x', or they can
6049 combine the structural properties of arrays and records, like `\.{x20a.b}'.
6050 A \MP\ user assigns a type to a variable like \.{x20a.b} by saying, for
6051 example, `\.{boolean} \.{x[]a.b}'. It's time for us to study how such
6052 things are represented inside of the computer.
6053
6054 Each variable value occupies two consecutive words, either in a two-word
6055 node called a value node, or as a two-word subfield of a larger node.  One
6056 of those two words is called the |value| field; it is an integer,
6057 containing either a |scaled| numeric value or the representation of some
6058 other type of quantity. (It might also be subdivided into halfwords, in
6059 which case it is referred to by other names instead of |value|.) The other
6060 word is broken into subfields called |type|, |name_type|, and |link|.  The
6061 |type| field is a quarterword that specifies the variable's type, and
6062 |name_type| is a quarterword from which \MP\ can reconstruct the
6063 variable's name (sometimes by using the |link| field as well).  Thus, only
6064 1.25 words are actually devoted to the value itself; the other
6065 three-quarters of a word are overhead, but they aren't wasted because they
6066 allow \MP\ to deal with sparse arrays and to provide meaningful diagnostics.
6067
6068 In this section we shall be concerned only with the structural aspects of
6069 variables, not their values. Later parts of the program will change the
6070 |type| and |value| fields, but we shall treat those fields as black boxes
6071 whose contents should not be touched.
6072
6073 However, if the |type| field is |mp_structured|, there is no |value| field,
6074 and the second word is broken into two pointer fields called |attr_head|
6075 and |subscr_head|. Those fields point to additional nodes that
6076 contain structural information, as we shall see.
6077
6078 @d subscr_head_loc(A)   (A)+1 /* where |value|, |subscr_head| and |attr_head| are */
6079 @d attr_head(A)   mp_info(subscr_head_loc((A))) /* pointer to attribute info */
6080 @d subscr_head(A)   mp_link(subscr_head_loc((A))) /* pointer to subscript info */
6081 @d value_node_size 2 /* the number of words in a value node */
6082
6083 @ An attribute node is three words long. Two of these words contain |type|
6084 and |value| fields as described above, and the third word contains
6085 additional information:  There is an |attr_loc| field, which contains the
6086 hash address of the token that names this attribute; and there's also a
6087 |parent| field, which points to the value node of |mp_structured| type at the
6088 next higher level (i.e., at the level to which this attribute is
6089 subsidiary).  The |name_type| in an attribute node is `|attr|'.  The
6090 |link| field points to the next attribute with the same parent; these are
6091 arranged in increasing order, so that |attr_loc(mp_link(p))>attr_loc(p)|. The
6092 final attribute node links to the constant |end_attr|, whose |attr_loc|
6093 field is greater than any legal hash address. The |attr_head| in the
6094 parent points to a node whose |name_type| is |mp_structured_root|; this
6095 node represents the null attribute, i.e., the variable that is relevant
6096 when no attributes are attached to the parent. The |attr_head| node
6097 has the fields of either
6098 a value node, a subscript node, or an attribute node, depending on what
6099 the parent would be if it were not structured; but the subscript and
6100 attribute fields are ignored, so it effectively contains only the data of
6101 a value node. The |link| field in this special node points to an attribute
6102 node whose |attr_loc| field is zero; the latter node represents a collective
6103 subscript `\.{[]}' attached to the parent, and its |link| field points to
6104 the first non-special attribute node (or to |end_attr| if there are none).
6105
6106 A subscript node likewise occupies three words, with |type| and |value| fields
6107 plus extra information; its |name_type| is |subscr|. In this case the
6108 third word is called the |subscript| field, which is a |scaled| integer.
6109 The |link| field points to the subscript node with the next larger
6110 subscript, if any; otherwise the |link| points to the attribute node
6111 for collective subscripts at this level. We have seen that the latter node
6112 contains an upward pointer, so that the parent can be deduced.
6113
6114 The |name_type| in a parent-less value node is |root|, and the |link|
6115 is the hash address of the token that names this value.
6116
6117 In other words, variables have a hierarchical structure that includes
6118 enough threads running around so that the program is able to move easily
6119 between siblings, parents, and children. An example should be helpful:
6120 (The reader is advised to draw a picture while reading the following
6121 description, since that will help to firm up the ideas.)
6122 Suppose that `\.x' and `\.{x.a}' and `\.{x[]b}' and `\.{x5}'
6123 and `\.{x20b}' have been mentioned in a user's program, where
6124 \.{x[]b} has been declared to be of \&{boolean} type. Let |h(x)|, |h(a)|,
6125 and |h(b)| be the hash addresses of \.x, \.a, and~\.b. Then
6126 |eq_type(h(x))=name| and |equiv(h(x))=p|, where |p|~is a two-word value
6127 node with |mp_name_type(p)=root| and |mp_link(p)=h(x)|. We have |type(p)=mp_structured|,
6128 |attr_head(p)=q|, and |subscr_head(p)=r|, where |q| points to a value
6129 node and |r| to a subscript node. (Are you still following this? Use
6130 a pencil to draw a diagram.) The lone variable `\.x' is represented by
6131 |type(q)| and |value(q)|; furthermore
6132 |mp_name_type(q)=mp_structured_root| and |mp_link(q)=q1|, where |q1| points
6133 to an attribute node representing `\.{x[]}'. Thus |mp_name_type(q1)=attr|,
6134 |attr_loc(q1)=collective_subscript=0|, |parent(q1)=p|,
6135 |type(q1)=mp_structured|, |attr_head(q1)=qq|, and |subscr_head(q1)=qq1|;
6136 |qq| is a  three-word ``attribute-as-value'' node with |type(qq)=numeric_type|
6137 (assuming that \.{x5} is numeric, because |qq| represents `\.{x[]}' 
6138 with no further attributes), |mp_name_type(qq)=structured_root|, 
6139 |attr_loc(qq)=0|, |parent(qq)=p|, and
6140 |mp_link(qq)=qq1|. (Now pay attention to the next part.) Node |qq1| is
6141 an attribute node representing `\.{x[][]}', which has never yet
6142 occurred; its |type| field is |undefined|, and its |value| field is
6143 undefined. We have |mp_name_type(qq1)=attr|, |attr_loc(qq1)=collective_subscript|,
6144 |parent(qq1)=q1|, and |mp_link(qq1)=qq2|. Since |qq2| represents
6145 `\.{x[]b}', |type(qq2)=mp_unknown_boolean|; also |attr_loc(qq2)=h(b)|,
6146 |parent(qq2)=q1|, |mp_name_type(qq2)=attr|, |mp_link(qq2)=end_attr|.
6147 (Maybe colored lines will help untangle your picture.)
6148  Node |r| is a subscript node with |type| and |value|
6149 representing `\.{x5}'; |mp_name_type(r)=subscr|, |subscript(r)=5.0|,
6150 and |mp_link(r)=r1| is another subscript node. To complete the picture,
6151 see if you can guess what |mp_link(r1)| is; give up? It's~|q1|.
6152 Furthermore |subscript(r1)=20.0|, |mp_name_type(r1)=subscr|,
6153 |type(r1)=mp_structured|, |attr_head(r1)=qqq|, |subscr_head(r1)=qqq1|,
6154 and we finish things off with three more nodes
6155 |qqq|, |qqq1|, and |qqq2| hung onto~|r1|. (Perhaps you should start again
6156 with a larger sheet of paper.) The value of variable \.{x20b}
6157 appears in node~|qqq2|, as you can well imagine.
6158
6159 If the example in the previous paragraph doesn't make things crystal
6160 clear, a glance at some of the simpler subroutines below will reveal how
6161 things work out in practice.
6162
6163 The only really unusual thing about these conventions is the use of
6164 collective subscript attributes. The idea is to avoid repeating a lot of
6165 type information when many elements of an array are identical macros
6166 (for which distinct values need not be stored) or when they don't have
6167 all of the possible attributes. Branches of the structure below collective
6168 subscript attributes do not carry actual values except for macro identifiers;
6169 branches of the structure below subscript nodes do not carry significant
6170 information in their collective subscript attributes.
6171
6172 @d attr_loc_loc(A) ((A)+2) /* where the |attr_loc| and |parent| fields are */
6173 @d attr_loc(A) mp_info(attr_loc_loc((A))) /* hash address of this attribute */
6174 @d parent(A) mp_link(attr_loc_loc((A))) /* pointer to |mp_structured| variable */
6175 @d subscript_loc(A) ((A)+2) /* where the |subscript| field lives */
6176 @d subscript(A) mp->mem[subscript_loc((A))].sc /* subscript of this variable */
6177 @d attr_node_size 3 /* the number of words in an attribute node */
6178 @d subscr_node_size 3 /* the number of words in a subscript node */
6179 @d collective_subscript 0 /* code for the attribute `\.{[]}' */
6180
6181 @<Initialize table...@>=
6182 attr_loc(end_attr)=hash_end+1; parent(end_attr)=null;
6183
6184 @ Variables of type \&{pair} will have values that point to four-word
6185 nodes containing two numeric values. The first of these values has
6186 |name_type=mp_x_part_sector| and the second has |name_type=mp_y_part_sector|;
6187 the |link| in the first points back to the node whose |value| points
6188 to this four-word node.
6189
6190 Variables of type \&{transform} are similar, but in this case their
6191 |value| points to a 12-word node containing six values, identified by
6192 |x_part_sector|, |y_part_sector|, |mp_xx_part_sector|, |mp_xy_part_sector|,
6193 |mp_yx_part_sector|, and |mp_yy_part_sector|.
6194 Finally, variables of type \&{color} have 3~values in 6~words
6195 identified by |mp_red_part_sector|, |mp_green_part_sector|, and |mp_blue_part_sector|.
6196
6197 When an entire structured variable is saved, the |root| indication
6198 is temporarily replaced by |saved_root|.
6199
6200 Some variables have no name; they just are used for temporary storage
6201 while expressions are being evaluated. We call them {\sl capsules}.
6202
6203 @d x_part_loc(A) (A) /* where the \&{xpart} is found in a pair or transform node */
6204 @d y_part_loc(A) ((A)+2) /* where the \&{ypart} is found in a pair or transform node */
6205 @d xx_part_loc(A) ((A)+4) /* where the \&{xxpart} is found in a transform node */
6206 @d xy_part_loc(A) ((A)+6) /* where the \&{xypart} is found in a transform node */
6207 @d yx_part_loc(A) ((A)+8) /* where the \&{yxpart} is found in a transform node */
6208 @d yy_part_loc(A) ((A)+10) /* where the \&{yypart} is found in a transform node */
6209 @d red_part_loc(A) (A) /* where the \&{redpart} is found in a color node */
6210 @d green_part_loc(A) ((A)+2) /* where the \&{greenpart} is found in a color node */
6211 @d blue_part_loc(A) ((A)+4) /* where the \&{bluepart} is found in a color node */
6212 @d cyan_part_loc(A) (A) /* where the \&{cyanpart} is found in a color node */
6213 @d magenta_part_loc(A) ((A)+2) /* where the \&{magentapart} is found in a color node */
6214 @d yellow_part_loc(A) ((A)+4) /* where the \&{yellowpart} is found in a color node */
6215 @d black_part_loc(A) ((A)+6) /* where the \&{blackpart} is found in a color node */
6216 @d grey_part_loc(A) (A) /* where the \&{greypart} is found in a color node */
6217 @#
6218 @d pair_node_size 4 /* the number of words in a pair node */
6219 @d transform_node_size 12 /* the number of words in a transform node */
6220 @d color_node_size 6 /* the number of words in a color node */
6221 @d cmykcolor_node_size 8 /* the number of words in a color node */
6222
6223 @<Glob...@>=
6224 quarterword big_node_size[mp_pair_type+1];
6225 quarterword sector0[mp_pair_type+1];
6226 quarterword sector_offset[mp_black_part_sector+1];
6227
6228 @ The |sector0| array gives for each big node type, |name_type| values
6229 for its first subfield; the |sector_offset| array gives for each
6230 |name_type| value, the offset from the first subfield in words;
6231 and the |big_node_size| array gives the size in words for each type of
6232 big node.
6233
6234 @<Set init...@>=
6235 mp->big_node_size[mp_transform_type]=transform_node_size;
6236 mp->big_node_size[mp_pair_type]=pair_node_size;
6237 mp->big_node_size[mp_color_type]=color_node_size;
6238 mp->big_node_size[mp_cmykcolor_type]=cmykcolor_node_size;
6239 mp->sector0[mp_transform_type]=mp_x_part_sector;
6240 mp->sector0[mp_pair_type]=mp_x_part_sector;
6241 mp->sector0[mp_color_type]=mp_red_part_sector;
6242 mp->sector0[mp_cmykcolor_type]=mp_cyan_part_sector;
6243 for (k=mp_x_part_sector;k<= mp_yy_part_sector;k++ ) {
6244   mp->sector_offset[k]=2*(k-mp_x_part_sector);
6245 }
6246 for (k=mp_red_part_sector;k<= mp_blue_part_sector ; k++) {
6247   mp->sector_offset[k]=2*(k-mp_red_part_sector);
6248 }
6249 for (k=mp_cyan_part_sector;k<= mp_black_part_sector;k++ ) {
6250   mp->sector_offset[k]=2*(k-mp_cyan_part_sector);
6251 }
6252
6253 @ If |type(p)=mp_pair_type| or |mp_transform_type| and if |value(p)=null|, the
6254 procedure call |init_big_node(p)| will allocate a pair or transform node
6255 for~|p|.  The individual parts of such nodes are initially of type
6256 |mp_independent|.
6257
6258 @c 
6259 static void mp_init_big_node (MP mp,pointer p) {
6260   pointer q; /* the new node */
6261   quarterword s; /* its size */
6262   s=mp->big_node_size[mp_type(p)]; q=mp_get_node(mp, s);
6263   do {  
6264     s=s-2; 
6265     @<Make variable |q+s| newly independent@>;
6266     mp_name_type(q+s)=halfp(s)+mp->sector0[mp_type(p)]; 
6267     mp_link(q+s)=null;
6268   } while (s!=0);
6269   mp_link(q)=p; value(p)=q;
6270 }
6271
6272 @ The |id_transform| function creates a capsule for the
6273 identity transformation.
6274
6275 @c 
6276 static pointer mp_id_transform (MP mp) {
6277   pointer p,q,r; /* list manipulation registers */
6278   p=mp_get_node(mp, value_node_size); mp_type(p)=mp_transform_type;
6279   mp_name_type(p)=mp_capsule; value(p)=null; mp_init_big_node(mp, p); q=value(p);
6280   r=q+transform_node_size;
6281   do {  
6282     r=r-2;
6283     mp_type(r)=mp_known; value(r)=0;
6284   } while (r!=q);
6285   value(xx_part_loc(q))=unity; 
6286   value(yy_part_loc(q))=unity;
6287   return p;
6288 }
6289
6290 @ Tokens are of type |tag_token| when they first appear, but they point
6291 to |null| until they are first used as the root of a variable.
6292 The following subroutine establishes the root node on such grand occasions.
6293
6294 @c 
6295 static void mp_new_root (MP mp,pointer x) {
6296   pointer p; /* the new node */
6297   p=mp_get_node(mp, value_node_size); mp_type(p)=undefined; mp_name_type(p)=mp_root;
6298   mp_link(p)=x; equiv(x)=p;
6299 }
6300
6301 @ These conventions for variable representation are illustrated by the
6302 |print_variable_name| routine, which displays the full name of a
6303 variable given only a pointer to its two-word value packet.
6304
6305 @<Declarations@>=
6306 static void mp_print_variable_name (MP mp, pointer p);
6307
6308 @ @c 
6309 void mp_print_variable_name (MP mp, pointer p) {
6310   pointer q; /* a token list that will name the variable's suffix */
6311   pointer r; /* temporary for token list creation */
6312   while ( mp_name_type(p)>=mp_x_part_sector ) {
6313     @<Preface the output with a part specifier; |return| in the
6314       case of a capsule@>;
6315   }
6316   q=null;
6317   while ( mp_name_type(p)>mp_saved_root ) {
6318     @<Ascend one level, pushing a token onto list |q|
6319      and replacing |p| by its parent@>;
6320   }
6321   r=mp_get_avail(mp); mp_info(r)=mp_link(p); mp_link(r)=q;
6322   if ( mp_name_type(p)==mp_saved_root ) mp_print(mp, "(SAVED)");
6323 @.SAVED@>
6324   mp_show_token_list(mp, r,null,el_gordo,mp->tally); 
6325   mp_flush_token_list(mp, r);
6326 }
6327
6328 @ @<Ascend one level, pushing a token onto list |q|...@>=
6329
6330   if ( mp_name_type(p)==mp_subscr ) { 
6331     r=mp_new_num_tok(mp, subscript(p));
6332     do {  
6333       p=mp_link(p);
6334     } while (mp_name_type(p)!=mp_attr);
6335   } else if ( mp_name_type(p)==mp_structured_root ) {
6336     p=mp_link(p); goto FOUND;
6337   } else { 
6338     if ( mp_name_type(p)!=mp_attr ) mp_confusion(mp, "var");
6339 @:this can't happen var}{\quad var@>
6340     r=mp_get_avail(mp); mp_info(r)=attr_loc(p);
6341   }
6342   mp_link(r)=q; q=r;
6343 FOUND:  
6344   p=parent(p);
6345 }
6346
6347 @ @<Preface the output with a part specifier...@>=
6348 { switch (mp_name_type(p)) {
6349   case mp_x_part_sector: mp_print_char(mp, xord('x')); break;
6350   case mp_y_part_sector: mp_print_char(mp, xord('y')); break;
6351   case mp_xx_part_sector: mp_print(mp, "xx"); break;
6352   case mp_xy_part_sector: mp_print(mp, "xy"); break;
6353   case mp_yx_part_sector: mp_print(mp, "yx"); break;
6354   case mp_yy_part_sector: mp_print(mp, "yy"); break;
6355   case mp_red_part_sector: mp_print(mp, "red"); break;
6356   case mp_green_part_sector: mp_print(mp, "green"); break;
6357   case mp_blue_part_sector: mp_print(mp, "blue"); break;
6358   case mp_cyan_part_sector: mp_print(mp, "cyan"); break;
6359   case mp_magenta_part_sector: mp_print(mp, "magenta"); break;
6360   case mp_yellow_part_sector: mp_print(mp, "yellow"); break;
6361   case mp_black_part_sector: mp_print(mp, "black"); break;
6362   case mp_grey_part_sector: mp_print(mp, "grey"); break;
6363   case mp_capsule: 
6364     mp_print(mp, "%CAPSULE"); mp_print_int(mp, p-null); return;
6365     break;
6366 @.CAPSULE@>
6367   } /* there are no other cases */
6368   mp_print(mp, "part "); 
6369   p=mp_link(p-mp->sector_offset[mp_name_type(p)]);
6370 }
6371
6372 @ The |interesting| function returns |true| if a given variable is not
6373 in a capsule, or if the user wants to trace capsules.
6374
6375 @c 
6376 static boolean mp_interesting (MP mp,pointer p) {
6377   quarterword t; /* a |name_type| */
6378   if ( mp->internal[mp_tracing_capsules]>0 ) {
6379     return true;
6380   } else { 
6381     t=mp_name_type(p);
6382     if ( t>=mp_x_part_sector ) if ( t!=mp_capsule )
6383       t=mp_name_type(mp_link(p-mp->sector_offset[t]));
6384     return (t!=mp_capsule);
6385   }
6386 }
6387
6388 @ Now here is a subroutine that converts an unstructured type into an
6389 equivalent structured type, by inserting a |mp_structured| node that is
6390 capable of growing. This operation is done only when |mp_name_type(p)=root|,
6391 |subscr|, or |attr|.
6392
6393 The procedure returns a pointer to the new node that has taken node~|p|'s
6394 place in the structure. Node~|p| itself does not move, nor are its
6395 |value| or |type| fields changed in any way.
6396
6397 @c 
6398 static pointer mp_new_structure (MP mp,pointer p) {
6399   pointer q,r=0; /* list manipulation registers */
6400   switch (mp_name_type(p)) {
6401   case mp_root: 
6402     q=mp_link(p); r=mp_get_node(mp, value_node_size); equiv(q)=r;
6403     break;
6404   case mp_subscr: 
6405     @<Link a new subscript node |r| in place of node |p|@>;
6406     break;
6407   case mp_attr: 
6408     @<Link a new attribute node |r| in place of node |p|@>;
6409     break;
6410   default: 
6411     mp_confusion(mp, "struct");
6412 @:this can't happen struct}{\quad struct@>
6413     break;
6414   }
6415   mp_link(r)=mp_link(p); mp_type(r)=mp_structured; mp_name_type(r)=mp_name_type(p);
6416   attr_head(r)=p; mp_name_type(p)=mp_structured_root;
6417   q=mp_get_node(mp, attr_node_size); mp_link(p)=q; subscr_head(r)=q;
6418   parent(q)=r; mp_type(q)=undefined; mp_name_type(q)=mp_attr; mp_link(q)=end_attr;
6419   attr_loc(q)=collective_subscript; 
6420   return r;
6421 }
6422
6423 @ @<Link a new subscript node |r| in place of node |p|@>=
6424
6425   q=p;
6426   do {  
6427     q=mp_link(q);
6428   } while (mp_name_type(q)!=mp_attr);
6429   q=parent(q); r=subscr_head_loc(q); /* |mp_link(r)=subscr_head(q)| */
6430   do {  
6431     q=r; r=mp_link(r);
6432   } while (r!=p);
6433   r=mp_get_node(mp, subscr_node_size);
6434   mp_link(q)=r; subscript(r)=subscript(p);
6435 }
6436
6437 @ If the attribute is |collective_subscript|, there are two pointers to
6438 node~|p|, so we must change both of them.
6439
6440 @<Link a new attribute node |r| in place of node |p|@>=
6441
6442   q=parent(p); r=attr_head(q);
6443   do {  
6444     q=r; r=mp_link(r);
6445   } while (r!=p);
6446   r=mp_get_node(mp, attr_node_size); mp_link(q)=r;
6447   mp->mem[attr_loc_loc(r)]=mp->mem[attr_loc_loc(p)]; /* copy |attr_loc| and |parent| */
6448   if ( attr_loc(p)==collective_subscript ) { 
6449     q=subscr_head_loc(parent(p));
6450     while ( mp_link(q)!=p ) q=mp_link(q);
6451     mp_link(q)=r;
6452   }
6453 }
6454
6455 @ The |find_variable| routine is given a pointer~|t| to a nonempty token
6456 list of suffixes; it returns a pointer to the corresponding two-word
6457 value. For example, if |t| points to token \.x followed by a numeric
6458 token containing the value~7, |find_variable| finds where the value of
6459 \.{x7} is stored in memory. This may seem a simple task, and it
6460 usually is, except when \.{x7} has never been referenced before.
6461 Indeed, \.x may never have even been subscripted before; complexities
6462 arise with respect to updating the collective subscript information.
6463
6464 If a macro type is detected anywhere along path~|t|, or if the first
6465 item on |t| isn't a |tag_token|, the value |null| is returned.
6466 Otherwise |p| will be a non-null pointer to a node such that
6467 |undefined<type(p)<mp_structured|.
6468
6469 @d abort_find { return null; }
6470
6471 @c 
6472 static pointer mp_find_variable (MP mp,pointer t) {
6473   pointer p,q,r,s; /* nodes in the ``value'' line */
6474   pointer pp,qq,rr,ss; /* nodes in the ``collective'' line */
6475   integer n; /* subscript or attribute */
6476   memory_word save_word; /* temporary storage for a word of |mem| */
6477 @^inner loop@>
6478   p=mp_info(t); t=mp_link(t);
6479   if ( (eq_type(p) % outer_tag) != tag_token ) abort_find;
6480   if ( equiv(p)==null ) mp_new_root(mp, p);
6481   p=equiv(p); pp=p;
6482   while ( t!=null ) { 
6483     @<Make sure that both nodes |p| and |pp| are of |mp_structured| type@>;
6484     if ( t<mp->hi_mem_min ) {
6485       @<Descend one level for the subscript |value(t)|@>
6486     } else {
6487       @<Descend one level for the attribute |mp_info(t)|@>;
6488     }
6489     t=mp_link(t);
6490   }
6491   if ( mp_type(pp)>=mp_structured ) {
6492     if ( mp_type(pp)==mp_structured ) pp=attr_head(pp); else abort_find;
6493   }
6494   if ( mp_type(p)==mp_structured ) p=attr_head(p);
6495   if ( mp_type(p)==undefined ) { 
6496     if ( mp_type(pp)==undefined ) { mp_type(pp)=mp_numeric_type; value(pp)=null; };
6497     mp_type(p)=mp_type(pp); value(p)=null;
6498   };
6499   return p;
6500 }
6501
6502 @ Although |pp| and |p| begin together, they diverge when a subscript occurs;
6503 |pp|~stays in the collective line while |p|~goes through actual subscript
6504 values.
6505
6506 @<Make sure that both nodes |p| and |pp|...@>=
6507 if ( mp_type(pp)!=mp_structured ) { 
6508   if ( mp_type(pp)>mp_structured ) abort_find;
6509   ss=mp_new_structure(mp, pp);
6510   if ( p==pp ) p=ss;
6511   pp=ss;
6512 }; /* now |type(pp)=mp_structured| */
6513 if ( mp_type(p)!=mp_structured ) /* it cannot be |>mp_structured| */
6514   p=mp_new_structure(mp, p) /* now |type(p)=mp_structured| */
6515
6516 @ We want this part of the program to be reasonably fast, in case there are
6517 @^inner loop@>
6518 lots of subscripts at the same level of the data structure. Therefore
6519 we store an ``infinite'' value in the word that appears at the end of the
6520 subscript list, even though that word isn't part of a subscript node.
6521
6522 @<Descend one level for the subscript |value(t)|@>=
6523
6524   n=value(t);
6525   pp=mp_link(attr_head(pp)); /* now |attr_loc(pp)=collective_subscript| */
6526   q=mp_link(attr_head(p)); save_word=mp->mem[subscript_loc(q)];
6527   subscript(q)=el_gordo; s=subscr_head_loc(p); /* |mp_link(s)=subscr_head(p)| */
6528   do {  
6529     r=s; s=mp_link(s);
6530   } while (n>subscript(s));
6531   if ( n==subscript(s) ) {
6532     p=s;
6533   } else { 
6534     p=mp_get_node(mp, subscr_node_size); mp_link(r)=p; mp_link(p)=s;
6535     subscript(p)=n; mp_name_type(p)=mp_subscr; mp_type(p)=undefined;
6536   }
6537   mp->mem[subscript_loc(q)]=save_word;
6538 }
6539
6540 @ @<Descend one level for the attribute |mp_info(t)|@>=
6541
6542   n=mp_info(t);
6543   ss=attr_head(pp);
6544   do {  
6545     rr=ss; ss=mp_link(ss);
6546   } while (n>attr_loc(ss));
6547   if ( n<attr_loc(ss) ) { 
6548     qq=mp_get_node(mp, attr_node_size); mp_link(rr)=qq; mp_link(qq)=ss;
6549     attr_loc(qq)=n; mp_name_type(qq)=mp_attr; mp_type(qq)=undefined;
6550     parent(qq)=pp; ss=qq;
6551   }
6552   if ( p==pp ) { 
6553     p=ss; pp=ss;
6554   } else { 
6555     pp=ss; s=attr_head(p);
6556     do {  
6557       r=s; s=mp_link(s);
6558     } while (n>attr_loc(s));
6559     if ( n==attr_loc(s) ) {
6560       p=s;
6561     } else { 
6562       q=mp_get_node(mp, attr_node_size); mp_link(r)=q; mp_link(q)=s;
6563       attr_loc(q)=n; mp_name_type(q)=mp_attr; mp_type(q)=undefined;
6564       parent(q)=p; p=q;
6565     }
6566   }
6567 }
6568
6569 @ Variables lose their former values when they appear in a type declaration,
6570 or when they are defined to be macros or \&{let} equal to something else.
6571 A subroutine will be defined later that recycles the storage associated
6572 with any particular |type| or |value|; our goal now is to study a higher
6573 level process called |flush_variable|, which selectively frees parts of a
6574 variable structure.
6575
6576 This routine has some complexity because of examples such as
6577 `\hbox{\tt numeric x[]a[]b}'
6578 which recycles all variables of the form \.{x[i]a[j]b} (and no others), while
6579 `\hbox{\tt vardef x[]a[]=...}'
6580 discards all variables of the form \.{x[i]a[j]} followed by an arbitrary
6581 suffix, except for the collective node \.{x[]a[]} itself. The obvious way
6582 to handle such examples is to use recursion; so that's what we~do.
6583 @^recursion@>
6584
6585 Parameter |p| points to the root information of the variable;
6586 parameter |t| points to a list of one-word nodes that represent
6587 suffixes, with |info=collective_subscript| for subscripts.
6588
6589 @<Declarations@>=
6590 static void mp_flush_cur_exp (MP mp,scaled v) ;
6591
6592 @ @c 
6593 static void mp_flush_variable (MP mp,pointer p, pointer t, boolean discard_suffixes) {
6594   pointer q,r; /* list manipulation */
6595   halfword n; /* attribute to match */
6596   while ( t!=null ) { 
6597     if ( mp_type(p)!=mp_structured ) return;
6598     n=mp_info(t); t=mp_link(t);
6599     if ( n==collective_subscript ) { 
6600       r=subscr_head_loc(p); q=mp_link(r); /* |q=subscr_head(p)| */
6601       while ( mp_name_type(q)==mp_subscr ){ 
6602         mp_flush_variable(mp, q,t,discard_suffixes);
6603         if ( t==null ) {
6604           if ( mp_type(q)==mp_structured ) r=q;
6605           else  { mp_link(r)=mp_link(q); mp_free_node(mp, q,subscr_node_size);   }
6606         } else {
6607           r=q;
6608         }
6609         q=mp_link(r);
6610       }
6611     }
6612     p=attr_head(p);
6613     do {  
6614       r=p; p=mp_link(p);
6615     } while (attr_loc(p)<n);
6616     if ( attr_loc(p)!=n ) return;
6617   }
6618   if ( discard_suffixes ) {
6619     mp_flush_below_variable(mp, p);
6620   } else { 
6621     if ( mp_type(p)==mp_structured ) p=attr_head(p);
6622     mp_recycle_value(mp, p);
6623   }
6624 }
6625
6626 @ The next procedure is simpler; it wipes out everything but |p| itself,
6627 which becomes undefined.
6628
6629 @<Declarations@>=
6630 static void mp_flush_below_variable (MP mp, pointer p);
6631
6632 @ @c
6633 void mp_flush_below_variable (MP mp,pointer p) {
6634    pointer q,r; /* list manipulation registers */
6635   if ( mp_type(p)!=mp_structured ) {
6636     mp_recycle_value(mp, p); /* this sets |type(p)=undefined| */
6637   } else { 
6638     q=subscr_head(p);
6639     while ( mp_name_type(q)==mp_subscr ) { 
6640       mp_flush_below_variable(mp, q); r=q; q=mp_link(q);
6641       mp_free_node(mp, r,subscr_node_size);
6642     }
6643     r=attr_head(p); q=mp_link(r); mp_recycle_value(mp, r);
6644     if ( mp_name_type(p)<=mp_saved_root ) mp_free_node(mp, r,value_node_size);
6645     else mp_free_node(mp, r,subscr_node_size);
6646     /* we assume that |subscr_node_size=attr_node_size| */
6647     do {  
6648       mp_flush_below_variable(mp, q); r=q; q=mp_link(q); mp_free_node(mp, r,attr_node_size);
6649     } while (q!=end_attr);
6650     mp_type(p)=undefined;
6651   }
6652 }
6653
6654 @ Just before assigning a new value to a variable, we will recycle the
6655 old value and make the old value undefined. The |und_type| routine
6656 determines what type of undefined value should be given, based on
6657 the current type before recycling.
6658
6659 @c 
6660 static quarterword mp_und_type (MP mp,pointer p) { 
6661   switch (mp_type(p)) {
6662   case undefined: case mp_vacuous:
6663     return undefined;
6664   case mp_boolean_type: case mp_unknown_boolean:
6665     return mp_unknown_boolean;
6666   case mp_string_type: case mp_unknown_string:
6667     return mp_unknown_string;
6668   case mp_pen_type: case mp_unknown_pen:
6669     return mp_unknown_pen;
6670   case mp_path_type: case mp_unknown_path:
6671     return mp_unknown_path;
6672   case mp_picture_type: case mp_unknown_picture:
6673     return mp_unknown_picture;
6674   case mp_transform_type: case mp_color_type: case mp_cmykcolor_type:
6675   case mp_pair_type: case mp_numeric_type: 
6676     return mp_type(p);
6677   case mp_known: case mp_dependent: case mp_proto_dependent: case mp_independent:
6678     return mp_numeric_type;
6679   } /* there are no other cases */
6680   return 0;
6681 }
6682
6683 @ The |clear_symbol| routine is used when we want to redefine the equivalent
6684 of a symbolic token. It must remove any variable structure or macro
6685 definition that is currently attached to that symbol. If the |saving|
6686 parameter is true, a subsidiary structure is saved instead of destroyed.
6687
6688 @c 
6689 static void mp_clear_symbol (MP mp,pointer p, boolean saving) {
6690   pointer q; /* |equiv(p)| */
6691   q=equiv(p);
6692   switch (eq_type(p) % outer_tag)  {
6693   case defined_macro:
6694   case secondary_primary_macro:
6695   case tertiary_secondary_macro:
6696   case expression_tertiary_macro: 
6697     if ( ! saving ) mp_delete_mac_ref(mp, q);
6698     break;
6699   case tag_token:
6700     if ( q!=null ) {
6701       if ( saving ) {
6702         mp_name_type(q)=mp_saved_root;
6703       } else { 
6704         mp_flush_below_variable(mp, q); 
6705             mp_free_node(mp,q,value_node_size); 
6706       }
6707     }
6708     break;
6709   default:
6710     break;
6711   }
6712   mp->eqtb[p]=mp->eqtb[frozen_undefined];
6713 }
6714
6715 @* \[16] Saving and restoring equivalents.
6716 The nested structure given by \&{begingroup} and \&{endgroup}
6717 allows |eqtb| entries to be saved and restored, so that temporary changes
6718 can be made without difficulty.  When the user requests a current value to
6719 be saved, \MP\ puts that value into its ``save stack.'' An appearance of
6720 \&{endgroup} ultimately causes the old values to be removed from the save
6721 stack and put back in their former places.
6722
6723 The save stack is a linked list containing three kinds of entries,
6724 distinguished by their |info| fields. If |p| points to a saved item,
6725 then
6726
6727 \smallskip\hang
6728 |mp_info(p)=0| stands for a group boundary; each \&{begingroup} contributes
6729 such an item to the save stack and each \&{endgroup} cuts back the stack
6730 until the most recent such entry has been removed.
6731
6732 \smallskip\hang
6733 |mp_info(p)=q|, where |1<=q<=hash_end|, means that |mem[p+1]| holds the former
6734 contents of |eqtb[q]|. Such save stack entries are generated by \&{save}
6735 commands.
6736
6737 \smallskip\hang
6738 |mp_info(p)=hash_end+q|, where |q>0|, means that |value(p)| is a |scaled|
6739 integer to be restored to internal parameter number~|q|. Such entries
6740 are generated by \&{interim} commands.
6741
6742 \smallskip\noindent
6743 The global variable |save_ptr| points to the top item on the save stack.
6744
6745 @d save_node_size 2 /* number of words per non-boundary save-stack node */
6746 @d saved_equiv(A) mp->mem[(A)+1].hh /* where an |eqtb| entry gets saved */
6747 @d save_boundary_item(A) { (A)=mp_get_avail(mp); mp_info((A))=0;
6748   mp_link((A))=mp->save_ptr; mp->save_ptr=(A);
6749   }
6750
6751 @<Glob...@>=
6752 pointer save_ptr; /* the most recently saved item */
6753
6754 @ @<Set init...@>=mp->save_ptr=null;
6755
6756 @ The |save_variable| routine is given a hash address |q|; it salts this
6757 address in the save stack, together with its current equivalent,
6758 then makes token~|q| behave as though it were brand new.
6759
6760 Nothing is stacked when |save_ptr=null|, however; there's no way to remove
6761 things from the stack when the program is not inside a group, so there's
6762 no point in wasting the space.
6763
6764 @c 
6765 static void mp_save_variable (MP mp,pointer q) {
6766   pointer p; /* temporary register */
6767   if ( mp->save_ptr!=null ){ 
6768     p=mp_get_node(mp, save_node_size); mp_info(p)=q; mp_link(p)=mp->save_ptr;
6769     saved_equiv(p)=mp->eqtb[q]; mp->save_ptr=p;
6770   }
6771   mp_clear_symbol(mp, q,(mp->save_ptr!=null));
6772 }
6773
6774 @ Similarly, |save_internal| is given the location |q| of an internal
6775 quantity like |mp_tracing_pens|. It creates a save stack entry of the
6776 third kind.
6777
6778 @c 
6779 static void mp_save_internal (MP mp,halfword q) {
6780   pointer p; /* new item for the save stack */
6781   if ( mp->save_ptr!=null ){ 
6782      p=mp_get_node(mp, save_node_size); mp_info(p)=hash_end+q;
6783     mp_link(p)=mp->save_ptr; value(p)=mp->internal[q]; mp->save_ptr=p;
6784   }
6785 }
6786
6787 @ At the end of a group, the |unsave| routine restores all of the saved
6788 equivalents in reverse order. This routine will be called only when there
6789 is at least one boundary item on the save stack.
6790
6791 @c 
6792 static void mp_unsave (MP mp) {
6793   pointer q; /* index to saved item */
6794   pointer p; /* temporary register */
6795   while ( mp_info(mp->save_ptr)!=0 ) {
6796     q=mp_info(mp->save_ptr);
6797     if ( q>hash_end ) {
6798       if ( mp->internal[mp_tracing_restores]>0 ) {
6799         mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "{restoring ");
6800         mp_print(mp, mp->int_name[q-(hash_end)]); mp_print_char(mp, xord('='));
6801         mp_print_scaled(mp, value(mp->save_ptr)); mp_print_char(mp, xord('}'));
6802         mp_end_diagnostic(mp, false);
6803       }
6804       mp->internal[q-(hash_end)]=value(mp->save_ptr);
6805     } else { 
6806       if ( mp->internal[mp_tracing_restores]>0 ) {
6807         mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "{restoring ");
6808         mp_print_text(q); mp_print_char(mp, xord('}'));
6809         mp_end_diagnostic(mp, false);
6810       }
6811       mp_clear_symbol(mp, q,false);
6812       mp->eqtb[q]=saved_equiv(mp->save_ptr);
6813       if ( eq_type(q) % outer_tag==tag_token ) {
6814         p=equiv(q);
6815         if ( p!=null ) mp_name_type(p)=mp_root;
6816       }
6817     }
6818     p=mp_link(mp->save_ptr); 
6819     mp_free_node(mp, mp->save_ptr,save_node_size); mp->save_ptr=p;
6820   }
6821   p=mp_link(mp->save_ptr); free_avail(mp->save_ptr); mp->save_ptr=p;
6822 }
6823
6824 @* \[17] Data structures for paths.
6825 When a \MP\ user specifies a path, \MP\ will create a list of knots
6826 and control points for the associated cubic spline curves. If the
6827 knots are $z_0$, $z_1$, \dots, $z_n$, there are control points
6828 $z_k^+$ and $z_{k+1}^-$ such that the cubic splines between knots
6829 $z_k$ and $z_{k+1}$ are defined by B\'ezier's formula
6830 @:Bezier}{B\'ezier, Pierre Etienne@>
6831 $$\eqalign{z(t)&=B(z_k,z_k^+,z_{k+1}^-,z_{k+1};t)\cr
6832 &=(1-t)^3z_k+3(1-t)^2tz_k^++3(1-t)t^2z_{k+1}^-+t^3z_{k+1}\cr}$$
6833 for |0<=t<=1|.
6834
6835 There is a 8-word node for each knot $z_k$, containing one word of
6836 control information and six words for the |x| and |y| coordinates of
6837 $z_k^-$ and $z_k$ and~$z_k^+$. The control information appears in the
6838 |mp_left_type| and |mp_right_type| fields, which each occupy a quarter of
6839 the first word in the node; they specify properties of the curve as it
6840 enters and leaves the knot. There's also a halfword |link| field,
6841 which points to the following knot, and a final supplementary word (of
6842 which only a quarter is used).
6843
6844 If the path is a closed contour, knots 0 and |n| are identical;
6845 i.e., the |link| in knot |n-1| points to knot~0. But if the path
6846 is not closed, the |mp_left_type| of knot~0 and the |mp_right_type| of knot~|n|
6847 are equal to |endpoint|. In the latter case the |link| in knot~|n| points
6848 to knot~0, and the control points $z_0^-$ and $z_n^+$ are not used.
6849
6850 @d mp_left_type(A)   mp->mem[(A)].hh.b0 /* characterizes the path entering this knot */
6851 @d mp_right_type(A)   mp->mem[(A)].hh.b1 /* characterizes the path leaving this knot */
6852 @d mp_x_coord(A)   mp->mem[(A)+1].sc /* the |x| coordinate of this knot */ 
6853 @d mp_y_coord(A)   mp->mem[(A)+2].sc /* the |y| coordinate of this knot */
6854 @d mp_left_x(A)   mp->mem[(A)+3].sc /* the |x| coordinate of previous control point */
6855 @d mp_left_y(A)   mp->mem[(A)+4].sc /* the |y| coordinate of previous control point */
6856 @d mp_right_x(A)   mp->mem[(A)+5].sc /* the |x| coordinate of next control point */
6857 @d mp_right_y(A)   mp->mem[(A)+6].sc /* the |y| coordinate of next control point */
6858 @d x_loc(A)   ((A)+1) /* where the |x| coordinate is stored in a knot */
6859 @d y_loc(A)   ((A)+2) /* where the |y| coordinate is stored in a knot */
6860 @d knot_coord(A)   mp->mem[(A)].sc /* |x| or |y| coordinate given |x_loc| or |y_loc| */
6861 @d left_coord(A)   mp->mem[(A)+2].sc
6862   /* coordinate of previous control point given |x_loc| or |y_loc| */
6863 @d right_coord(A)   mp->mem[(A)+4].sc
6864   /* coordinate of next control point given |x_loc| or |y_loc| */
6865 @d knot_node_size 8 /* number of words in a knot node */
6866
6867 @(mplib.h@>=
6868 enum mp_knot_type {
6869  mp_endpoint=0, /* |mp_left_type| at path beginning and |mp_right_type| at path end */
6870  mp_explicit, /* |mp_left_type| or |mp_right_type| when control points are known */
6871  mp_given, /* |mp_left_type| or |mp_right_type| when a direction is given */
6872  mp_curl, /* |mp_left_type| or |mp_right_type| when a curl is desired */
6873  mp_open, /* |mp_left_type| or |mp_right_type| when \MP\ should choose the direction */
6874  mp_end_cycle
6875 };
6876
6877 @ Before the B\'ezier control points have been calculated, the memory
6878 space they will ultimately occupy is taken up by information that can be
6879 used to compute them. There are four cases:
6880
6881 \yskip
6882 \textindent{$\bullet$} If |mp_right_type=mp_open|, the curve should leave
6883 the knot in the same direction it entered; \MP\ will figure out a
6884 suitable direction.
6885
6886 \yskip
6887 \textindent{$\bullet$} If |mp_right_type=mp_curl|, the curve should leave the
6888 knot in a direction depending on the angle at which it enters the next
6889 knot and on the curl parameter stored in |right_curl|.
6890
6891 \yskip
6892 \textindent{$\bullet$} If |mp_right_type=mp_given|, the curve should leave the
6893 knot in a nonzero direction stored as an |angle| in |right_given|.
6894
6895 \yskip
6896 \textindent{$\bullet$} If |mp_right_type=mp_explicit|, the B\'ezier control
6897 point for leaving this knot has already been computed; it is in the
6898 |mp_right_x| and |mp_right_y| fields.
6899
6900 \yskip\noindent
6901 The rules for |mp_left_type| are similar, but they refer to the curve entering
6902 the knot, and to \\{left} fields instead of \\{right} fields.
6903
6904 Non-|explicit| control points will be chosen based on ``tension'' parameters
6905 in the |left_tension| and |right_tension| fields. The
6906 `\&{atleast}' option is represented by negative tension values.
6907 @:at_least_}{\&{atleast} primitive@>
6908
6909 For example, the \MP\ path specification
6910 $$\.{z0..z1..tension atleast 1..\{curl 2\}z2..z3\{-1,-2\}..tension
6911   3 and 4..p},$$
6912 where \.p is the path `\.{z4..controls z45 and z54..z5}', will be represented
6913 by the six knots
6914 \def\lodash{\hbox to 1.1em{\thinspace\hrulefill\thinspace}}
6915 $$\vbox{\halign{#\hfil&&\qquad#\hfil\cr
6916 |mp_left_type|&\\{left} info&|mp_x_coord,mp_y_coord|&|mp_right_type|&\\{right} info\cr
6917 \noalign{\yskip}
6918 |endpoint|&\lodash$,\,$\lodash&$x_0,y_0$&|curl|&$1.0,1.0$\cr
6919 |open|&\lodash$,1.0$&$x_1,y_1$&|open|&\lodash$,-1.0$\cr
6920 |curl|&$2.0,-1.0$&$x_2,y_2$&|curl|&$2.0,1.0$\cr
6921 |given|&$d,1.0$&$x_3,y_3$&|given|&$d,3.0$\cr
6922 |open|&\lodash$,4.0$&$x_4,y_4$&|explicit|&$x_{45},y_{45}$\cr
6923 |explicit|&$x_{54},y_{54}$&$x_5,y_5$&|endpoint|&\lodash$,\,$\lodash\cr}}$$
6924 Here |d| is the |angle| obtained by calling |n_arg(-unity,-two)|.
6925 Of course, this example is more complicated than anything a normal user
6926 would ever write.
6927
6928 These types must satisfy certain restrictions because of the form of \MP's
6929 path syntax:
6930 (i)~|open| type never appears in the same node together with |endpoint|,
6931 |given|, or |curl|.
6932 (ii)~The |mp_right_type| of a node is |explicit| if and only if the
6933 |mp_left_type| of the following node is |explicit|.
6934 (iii)~|endpoint| types occur only at the ends, as mentioned above.
6935
6936 @d left_curl mp_left_x /* curl information when entering this knot */
6937 @d left_given mp_left_x /* given direction when entering this knot */
6938 @d left_tension mp_left_y /* tension information when entering this knot */
6939 @d right_curl mp_right_x /* curl information when leaving this knot */
6940 @d right_given mp_right_x /* given direction when leaving this knot */
6941 @d right_tension mp_right_y /* tension information when leaving this knot */
6942
6943 @ Knots can be user-supplied, or they can be created by program code,
6944 like the |split_cubic| function, or |copy_path|. The distinction is
6945 needed for the cleanup routine that runs after |split_cubic|, because
6946 it should only delete knots it has previously inserted, and never
6947 anything that was user-supplied. In order to be able to differentiate
6948 one knot from another, we will set |originator(p):=mp_metapost_user| when
6949 it appeared in the actual metapost program, and
6950 |originator(p):=mp_program_code| in all other cases.
6951
6952 @d mp_originator(A)   mp->mem[(A)+7].hh.b0 /* the creator of this knot */
6953
6954 @<Exported types@>=
6955 enum mp_knot_originator {
6956   mp_program_code=0, /* not created by a user */
6957   mp_metapost_user /* created by a user */
6958 };
6959
6960 @ Here is a routine that prints a given knot list
6961 in symbolic form. It illustrates the conventions discussed above,
6962 and checks for anomalies that might arise while \MP\ is being debugged.
6963
6964 @<Declarations@>=
6965 static void mp_pr_path (MP mp,pointer h);
6966
6967 @ @c
6968 void mp_pr_path (MP mp,pointer h) {
6969   pointer p,q; /* for list traversal */
6970   p=h;
6971   do {  
6972     q=mp_link(p);
6973     if ( (p==null)||(q==null) ) { 
6974       mp_print_nl(mp, "???"); return; /* this won't happen */
6975 @.???@>
6976     }
6977     @<Print information for adjacent knots |p| and |q|@>;
6978   DONE1:
6979     p=q;
6980     if ( (p!=h)||(mp_left_type(h)!=mp_endpoint) ) {
6981       @<Print two dots, followed by |given| or |curl| if present@>;
6982     }
6983   } while (p!=h);
6984   if ( mp_left_type(h)!=mp_endpoint ) 
6985     mp_print(mp, "cycle");
6986 }
6987
6988 @ @<Print information for adjacent knots...@>=
6989 mp_print_two(mp, mp_x_coord(p),mp_y_coord(p));
6990 switch (mp_right_type(p)) {
6991 case mp_endpoint: 
6992   if ( mp_left_type(p)==mp_open ) mp_print(mp, "{open?}"); /* can't happen */
6993 @.open?@>
6994   if ( (mp_left_type(q)!=mp_endpoint)||(q!=h) ) q=null; /* force an error */
6995   goto DONE1;
6996   break;
6997 case mp_explicit: 
6998   @<Print control points between |p| and |q|, then |goto done1|@>;
6999   break;
7000 case mp_open: 
7001   @<Print information for a curve that begins |open|@>;
7002   break;
7003 case mp_curl:
7004 case mp_given: 
7005   @<Print information for a curve that begins |curl| or |given|@>;
7006   break;
7007 default:
7008   mp_print(mp, "???"); /* can't happen */
7009 @.???@>
7010   break;
7011 }
7012 if ( mp_left_type(q)<=mp_explicit ) {
7013   mp_print(mp, "..control?"); /* can't happen */
7014 @.control?@>
7015 } else if ( (right_tension(p)!=unity)||(left_tension(q)!=unity) ) {
7016   @<Print tension between |p| and |q|@>;
7017 }
7018
7019 @ Since |n_sin_cos| produces |fraction| results, which we will print as if they
7020 were |scaled|, the magnitude of a |given| direction vector will be~4096.
7021
7022 @<Print two dots...@>=
7023
7024   mp_print_nl(mp, " ..");
7025   if ( mp_left_type(p)==mp_given ) { 
7026     mp_n_sin_cos(mp, left_given(p)); mp_print_char(mp, xord('{'));
7027     mp_print_scaled(mp, mp->n_cos); mp_print_char(mp, xord(','));
7028     mp_print_scaled(mp, mp->n_sin); mp_print_char(mp, xord('}'));
7029   } else if ( mp_left_type(p)==mp_curl ){ 
7030     mp_print(mp, "{curl "); 
7031     mp_print_scaled(mp, left_curl(p)); mp_print_char(mp, xord('}'));
7032   }
7033 }
7034
7035 @ @<Print tension between |p| and |q|@>=
7036
7037   mp_print(mp, "..tension ");
7038   if ( right_tension(p)<0 ) mp_print(mp, "atleast");
7039   mp_print_scaled(mp, abs(right_tension(p)));
7040   if ( right_tension(p)!=left_tension(q) ){ 
7041     mp_print(mp, " and ");
7042     if ( left_tension(q)<0 ) mp_print(mp, "atleast");
7043     mp_print_scaled(mp, abs(left_tension(q)));
7044   }
7045 }
7046
7047 @ @<Print control points between |p| and |q|, then |goto done1|@>=
7048
7049   mp_print(mp, "..controls "); 
7050   mp_print_two(mp, mp_right_x(p),mp_right_y(p)); 
7051   mp_print(mp, " and ");
7052   if ( mp_left_type(q)!=mp_explicit ) { 
7053     mp_print(mp, "??"); /* can't happen */
7054 @.??@>
7055   } else {
7056     mp_print_two(mp, mp_left_x(q),mp_left_y(q));
7057   }
7058   goto DONE1;
7059 }
7060
7061 @ @<Print information for a curve that begins |open|@>=
7062 if ( (mp_left_type(p)!=mp_explicit)&&(mp_left_type(p)!=mp_open) ) {
7063   mp_print(mp, "{open?}"); /* can't happen */
7064 @.open?@>
7065 }
7066
7067 @ A curl of 1 is shown explicitly, so that the user sees clearly that
7068 \MP's default curl is present.
7069
7070 @<Print information for a curve that begins |curl|...@>=
7071
7072   if ( mp_left_type(p)==mp_open )  
7073     mp_print(mp, "??"); /* can't happen */
7074 @.??@>
7075   if ( mp_right_type(p)==mp_curl ) { 
7076     mp_print(mp, "{curl "); mp_print_scaled(mp, right_curl(p));
7077   } else { 
7078     mp_n_sin_cos(mp, right_given(p)); mp_print_char(mp, xord('{'));
7079     mp_print_scaled(mp, mp->n_cos); mp_print_char(mp, xord(',')); 
7080     mp_print_scaled(mp, mp->n_sin);
7081   }
7082   mp_print_char(mp, xord('}'));
7083 }
7084
7085 @ It is convenient to have another version of |pr_path| that prints the path
7086 as a diagnostic message.
7087
7088 @<Declarations@>=
7089 static void mp_print_path (MP mp,pointer h, const char *s, boolean nuline) ;
7090
7091 @ @c
7092 void mp_print_path (MP mp,pointer h, const char *s, boolean nuline) { 
7093   mp_print_diagnostic(mp, "Path", s, nuline); mp_print_ln(mp);
7094 @.Path at line...@>
7095   mp_pr_path(mp, h);
7096   mp_end_diagnostic(mp, true);
7097 }
7098
7099 @ If we want to duplicate a knot node, we can say |copy_knot|:
7100
7101 @c 
7102 static pointer mp_copy_knot (MP mp,pointer p) {
7103   pointer q; /* the copy */
7104   int k; /* runs through the words of a knot node */
7105   q=mp_get_node(mp, knot_node_size);
7106   for (k=0;k<knot_node_size;k++) {
7107     mp->mem[q+k]=mp->mem[p+k];
7108   }
7109   mp_originator(q)=mp_originator(p);
7110   return q;
7111 }
7112
7113 @ The |copy_path| routine makes a clone of a given path.
7114
7115 @c 
7116 static pointer mp_copy_path (MP mp, pointer p) {
7117   pointer q,pp,qq; /* for list manipulation */
7118   q=mp_copy_knot(mp, p);
7119   qq=q; pp=mp_link(p);
7120   while ( pp!=p ) { 
7121     mp_link(qq)=mp_copy_knot(mp, pp);
7122     qq=mp_link(qq);
7123     pp=mp_link(pp);
7124   }
7125   mp_link(qq)=q;
7126   return q;
7127 }
7128
7129
7130 @ Just before |ship_out|, knot lists are exported for printing.
7131
7132 The |gr_XXXX| macros are defined in |mppsout.h|.
7133
7134 @c 
7135 static mp_knot *mp_export_knot (MP mp,pointer p) {
7136   mp_knot *q; /* the copy */
7137   if (p==null)
7138      return NULL;
7139   q = xmalloc(1, sizeof (mp_knot));
7140   memset(q,0,sizeof (mp_knot));
7141   gr_left_type(q)  = (unsigned short)mp_left_type(p);
7142   gr_right_type(q) = (unsigned short)mp_right_type(p);
7143   gr_x_coord(q)    = mp_x_coord(p);
7144   gr_y_coord(q)    = mp_y_coord(p);
7145   gr_left_x(q)     = mp_left_x(p);
7146   gr_left_y(q)     = mp_left_y(p);
7147   gr_right_x(q)    = mp_right_x(p);
7148   gr_right_y(q)    = mp_right_y(p);
7149   gr_originator(q) = (unsigned char)mp_originator(p);
7150   return q;
7151 }
7152
7153 @ The |export_knot_list| routine therefore also makes a clone 
7154 of a given path.
7155
7156 @c 
7157 static mp_knot *mp_export_knot_list (MP mp, pointer p) {
7158   mp_knot *q, *qq; /* for list manipulation */
7159   pointer pp; /* for list manipulation */
7160   if (p==null)
7161      return NULL;
7162   q=mp_export_knot(mp, p);
7163   qq=q; pp=mp_link(p);
7164   while ( pp!=p ) { 
7165     gr_next_knot(qq)=mp_export_knot(mp, pp);
7166     qq=gr_next_knot(qq);
7167     pp=mp_link(pp);
7168   }
7169   gr_next_knot(qq)=q;
7170   return q;
7171 }
7172
7173
7174 @ Similarly, there's a way to copy the {\sl reverse\/} of a path. This procedure
7175 returns a pointer to the first node of the copy, if the path is a cycle,
7176 but to the final node of a non-cyclic copy. The global
7177 variable |path_tail| will point to the final node of the original path;
7178 this trick makes it easier to implement `\&{doublepath}'.
7179
7180 All node types are assumed to be |endpoint| or |explicit| only.
7181
7182 @c 
7183 static pointer mp_htap_ypoc (MP mp,pointer p) {
7184   pointer q,pp,qq,rr; /* for list manipulation */
7185   q=mp_get_node(mp, knot_node_size); /* this will correspond to |p| */
7186   qq=q; pp=p;
7187   while (1) { 
7188     mp_right_type(qq)=mp_left_type(pp); mp_left_type(qq)=mp_right_type(pp);
7189     mp_x_coord(qq)=mp_x_coord(pp); mp_y_coord(qq)=mp_y_coord(pp);
7190     mp_right_x(qq)=mp_left_x(pp); mp_right_y(qq)=mp_left_y(pp);
7191     mp_left_x(qq)=mp_right_x(pp); mp_left_y(qq)=mp_right_y(pp);
7192     mp_originator(qq)=mp_originator(pp);
7193     if ( mp_link(pp)==p ) { 
7194       mp_link(q)=qq; mp->path_tail=pp; return q;
7195     }
7196     rr=mp_get_node(mp, knot_node_size); mp_link(rr)=qq; qq=rr; pp=mp_link(pp);
7197   }
7198 }
7199
7200 @ @<Glob...@>=
7201 pointer path_tail; /* the node that links to the beginning of a path */
7202
7203 @ When a cyclic list of knot nodes is no longer needed, it can be recycled by
7204 calling the following subroutine.
7205
7206 @<Declarations@>=
7207 static void mp_toss_knot_list (MP mp,pointer p) ;
7208
7209 @ @c
7210 void mp_toss_knot_list (MP mp,pointer p) {
7211   pointer q; /* the node being freed */
7212   pointer r; /* the next node */
7213   q=p;
7214   do {  
7215     r=mp_link(q); 
7216     mp_free_node(mp, q,knot_node_size); q=r;
7217   } while (q!=p);
7218 }
7219
7220 @* \[18] Choosing control points.
7221 Now we must actually delve into one of \MP's more difficult routines,
7222 the |make_choices| procedure that chooses angles and control points for
7223 the splines of a curve when the user has not specified them explicitly.
7224 The parameter to |make_choices| points to a list of knots and
7225 path information, as described above.
7226
7227 A path decomposes into independent segments at ``breakpoint'' knots,
7228 which are knots whose left and right angles are both prespecified in
7229 some way (i.e., their |mp_left_type| and |mp_right_type| aren't both open).
7230
7231 @c 
7232 static void mp_make_choices (MP mp,pointer knots) {
7233   pointer h; /* the first breakpoint */
7234   pointer p,q; /* consecutive breakpoints being processed */
7235   @<Other local variables for |make_choices|@>;
7236   check_arith; /* make sure that |arith_error=false| */
7237   if ( mp->internal[mp_tracing_choices]>0 )
7238     mp_print_path(mp, knots,", before choices",true);
7239   @<If consecutive knots are equal, join them explicitly@>;
7240   @<Find the first breakpoint, |h|, on the path;
7241     insert an artificial breakpoint if the path is an unbroken cycle@>;
7242   p=h;
7243   do {  
7244     @<Fill in the control points between |p| and the next breakpoint,
7245       then advance |p| to that breakpoint@>;
7246   } while (p!=h);
7247   if ( mp->internal[mp_tracing_choices]>0 )
7248     mp_print_path(mp, knots,", after choices",true);
7249   if ( mp->arith_error ) {
7250     @<Report an unexpected problem during the choice-making@>;
7251   }
7252 }
7253
7254 @ @<Report an unexpected problem during the choice...@>=
7255
7256   print_err("Some number got too big");
7257 @.Some number got too big@>
7258   help2("The path that I just computed is out of range.",
7259         "So it will probably look funny. Proceed, for a laugh.");
7260   mp_put_get_error(mp); mp->arith_error=false;
7261 }
7262
7263 @ Two knots in a row with the same coordinates will always be joined
7264 by an explicit ``curve'' whose control points are identical with the
7265 knots.
7266
7267 @<If consecutive knots are equal, join them explicitly@>=
7268 p=knots;
7269 do {  
7270   q=mp_link(p);
7271   if ( mp_x_coord(p)==mp_x_coord(q) && 
7272        mp_y_coord(p)==mp_y_coord(q) && mp_right_type(p)>mp_explicit ) { 
7273     mp_right_type(p)=mp_explicit;
7274     if ( mp_left_type(p)==mp_open ) { 
7275       mp_left_type(p)=mp_curl; left_curl(p)=unity;
7276     }
7277     mp_left_type(q)=mp_explicit;
7278     if ( mp_right_type(q)==mp_open ) { 
7279       mp_right_type(q)=mp_curl; right_curl(q)=unity;
7280     }
7281     mp_right_x(p)=mp_x_coord(p); mp_left_x(q)=mp_x_coord(p);
7282     mp_right_y(p)=mp_y_coord(p); mp_left_y(q)=mp_y_coord(p);
7283   }
7284   p=q;
7285 } while (p!=knots)
7286
7287 @ If there are no breakpoints, it is necessary to compute the direction
7288 angles around an entire cycle. In this case the |mp_left_type| of the first
7289 node is temporarily changed to |end_cycle|.
7290
7291 @<Find the first breakpoint, |h|, on the path...@>=
7292 h=knots;
7293 while (1) { 
7294   if ( mp_left_type(h)!=mp_open ) break;
7295   if ( mp_right_type(h)!=mp_open ) break;
7296   h=mp_link(h);
7297   if ( h==knots ) { 
7298     mp_left_type(h)=mp_end_cycle; break;
7299   }
7300 }
7301
7302 @ If |mp_right_type(p)<given| and |q=mp_link(p)|, we must have
7303 |mp_right_type(p)=mp_left_type(q)=mp_explicit| or |endpoint|.
7304
7305 @<Fill in the control points between |p| and the next breakpoint...@>=
7306 q=mp_link(p);
7307 if ( mp_right_type(p)>=mp_given ) { 
7308   while ( (mp_left_type(q)==mp_open)&&(mp_right_type(q)==mp_open) ) q=mp_link(q);
7309   @<Fill in the control information between
7310     consecutive breakpoints |p| and |q|@>;
7311 } else if ( mp_right_type(p)==mp_endpoint ) {
7312   @<Give reasonable values for the unused control points between |p| and~|q|@>;
7313 }
7314 p=q
7315
7316 @ This step makes it possible to transform an explicitly computed path without
7317 checking the |mp_left_type| and |mp_right_type| fields.
7318
7319 @<Give reasonable values for the unused control points between |p| and~|q|@>=
7320
7321   mp_right_x(p)=mp_x_coord(p); mp_right_y(p)=mp_y_coord(p);
7322   mp_left_x(q)=mp_x_coord(q); mp_left_y(q)=mp_y_coord(q);
7323 }
7324
7325 @ Before we can go further into the way choices are made, we need to
7326 consider the underlying theory. The basic ideas implemented in |make_choices|
7327 are due to John Hobby, who introduced the notion of ``mock curvature''
7328 @^Hobby, John Douglas@>
7329 at a knot. Angles are chosen so that they preserve mock curvature when
7330 a knot is passed, and this has been found to produce excellent results.
7331
7332 It is convenient to introduce some notations that simplify the necessary
7333 formulas. Let $d_{k,k+1}=\vert z\k-z_k\vert$ be the (nonzero) distance
7334 between knots |k| and |k+1|; and let
7335 $${z\k-z_k\over z_k-z_{k-1}}={d_{k,k+1}\over d_{k-1,k}}e^{i\psi_k}$$
7336 so that a polygonal line from $z_{k-1}$ to $z_k$ to $z\k$ turns left
7337 through an angle of~$\psi_k$. We assume that $\vert\psi_k\vert\L180^\circ$.
7338 The control points for the spline from $z_k$ to $z\k$ will be denoted by
7339 $$\eqalign{z_k^+&=z_k+
7340   \textstyle{1\over3}\rho_k e^{i\theta_k}(z\k-z_k),\cr
7341  z\k^-&=z\k-
7342   \textstyle{1\over3}\sigma\k e^{-i\phi\k}(z\k-z_k),\cr}$$
7343 where $\rho_k$ and $\sigma\k$ are nonnegative ``velocity ratios'' at the
7344 beginning and end of the curve, while $\theta_k$ and $\phi\k$ are the
7345 corresponding ``offset angles.'' These angles satisfy the condition
7346 $$\theta_k+\phi_k+\psi_k=0,\eqno(*)$$
7347 whenever the curve leaves an intermediate knot~|k| in the direction that
7348 it enters.
7349
7350 @ Let $\alpha_k$ and $\beta\k$ be the reciprocals of the ``tension'' of
7351 the curve at its beginning and ending points. This means that
7352 $\rho_k=\alpha_k f(\theta_k,\phi\k)$ and $\sigma\k=\beta\k f(\phi\k,\theta_k)$,
7353 where $f(\theta,\phi)$ is \MP's standard velocity function defined in
7354 the |velocity| subroutine. The cubic spline $B(z_k^{\phantom+},z_k^+,
7355 z\k^-,z\k^{\phantom+};t)$
7356 has curvature
7357 @^curvature@>
7358 $${2\sigma\k\sin(\theta_k+\phi\k)-6\sin\theta_k\over\rho_k^2d_{k,k+1}}
7359 \qquad{\rm and}\qquad
7360 {2\rho_k\sin(\theta_k+\phi\k)-6\sin\phi\k\over\sigma\k^2d_{k,k+1}}$$
7361 at |t=0| and |t=1|, respectively. The mock curvature is the linear
7362 @^mock curvature@>
7363 approximation to this true curvature that arises in the limit for
7364 small $\theta_k$ and~$\phi\k$, if second-order terms are discarded.
7365 The standard velocity function satisfies
7366 $$f(\theta,\phi)=1+O(\theta^2+\theta\phi+\phi^2);$$
7367 hence the mock curvatures are respectively
7368 $${2\beta\k(\theta_k+\phi\k)-6\theta_k\over\alpha_k^2d_{k,k+1}}
7369 \qquad{\rm and}\qquad
7370 {2\alpha_k(\theta_k+\phi\k)-6\phi\k\over\beta\k^2d_{k,k+1}}.\eqno(**)$$
7371
7372 @ The turning angles $\psi_k$ are given, and equation $(*)$ above
7373 determines $\phi_k$ when $\theta_k$ is known, so the task of
7374 angle selection is essentially to choose appropriate values for each
7375 $\theta_k$. When equation~$(*)$ is used to eliminate $\phi$~variables
7376 from $(**)$, we obtain a system of linear equations of the form
7377 $$A_k\theta_{k-1}+(B_k+C_k)\theta_k+D_k\theta\k=-B_k\psi_k-D_k\psi\k,$$
7378 where
7379 $$A_k={\alpha_{k-1}\over\beta_k^2d_{k-1,k}},
7380 \qquad B_k={3-\alpha_{k-1}\over\beta_k^2d_{k-1,k}},
7381 \qquad C_k={3-\beta\k\over\alpha_k^2d_{k,k+1}},
7382 \qquad D_k={\beta\k\over\alpha_k^2d_{k,k+1}}.$$
7383 The tensions are always $3\over4$ or more, hence each $\alpha$ and~$\beta$
7384 will be at most $4\over3$. It follows that $B_k\G{5\over4}A_k$ and
7385 $C_k\G{5\over4}D_k$; hence the equations are diagonally dominant;
7386 hence they have a unique solution. Moreover, in most cases the tensions
7387 are equal to~1, so that $B_k=2A_k$ and $C_k=2D_k$. This makes the
7388 solution numerically stable, and there is an exponential damping
7389 effect: The data at knot $k\pm j$ affects the angle at knot~$k$ by
7390 a factor of~$O(2^{-j})$.
7391
7392 @ However, we still must consider the angles at the starting and ending
7393 knots of a non-cyclic path. These angles might be given explicitly, or
7394 they might be specified implicitly in terms of an amount of ``curl.''
7395
7396 Let's assume that angles need to be determined for a non-cyclic path
7397 starting at $z_0$ and ending at~$z_n$. Then equations of the form
7398 $$A_k\theta_{k-1}+(B_k+C_k)\theta_k+D_k\theta_{k+1}=R_k$$
7399 have been given for $0<k<n$, and it will be convenient to introduce
7400 equations of the same form for $k=0$ and $k=n$, where
7401 $$A_0=B_0=C_n=D_n=0.$$
7402 If $\theta_0$ is supposed to have a given value $E_0$, we simply
7403 define $C_0=1$, $D_0=0$, and $R_0=E_0$. Otherwise a curl
7404 parameter, $\gamma_0$, has been specified at~$z_0$; this means
7405 that the mock curvature at $z_0$ should be $\gamma_0$ times the
7406 mock curvature at $z_1$; i.e.,
7407 $${2\beta_1(\theta_0+\phi_1)-6\theta_0\over\alpha_0^2d_{01}}
7408 =\gamma_0{2\alpha_0(\theta_0+\phi_1)-6\phi_1\over\beta_1^2d_{01}}.$$
7409 This equation simplifies to
7410 $$(\alpha_0\chi_0+3-\beta_1)\theta_0+
7411  \bigl((3-\alpha_0)\chi_0+\beta_1\bigr)\theta_1=
7412  -\bigl((3-\alpha_0)\chi_0+\beta_1\bigr)\psi_1,$$
7413 where $\chi_0=\alpha_0^2\gamma_0/\beta_1^2$; so we can set $C_0=
7414 \chi_0\alpha_0+3-\beta_1$, $D_0=(3-\alpha_0)\chi_0+\beta_1$, $R_0=-D_0\psi_1$.
7415 It can be shown that $C_0>0$ and $C_0B_1-A_1D_0>0$ when $\gamma_0\G0$,
7416 hence the linear equations remain nonsingular.
7417
7418 Similar considerations apply at the right end, when the final angle $\phi_n$
7419 may or may not need to be determined. It is convenient to let $\psi_n=0$,
7420 hence $\theta_n=-\phi_n$. We either have an explicit equation $\theta_n=E_n$,
7421 or we have
7422 $$\bigl((3-\beta_n)\chi_n+\alpha_{n-1}\bigr)\theta_{n-1}+
7423 (\beta_n\chi_n+3-\alpha_{n-1})\theta_n=0,\qquad
7424   \chi_n={\beta_n^2\gamma_n\over\alpha_{n-1}^2}.$$
7425
7426 When |make_choices| chooses angles, it must compute the coefficients of
7427 these linear equations, then solve the equations. To compute the coefficients,
7428 it is necessary to compute arctangents of the given turning angles~$\psi_k$.
7429 When the equations are solved, the chosen directions $\theta_k$ are put
7430 back into the form of control points by essentially computing sines and
7431 cosines.
7432
7433 @ OK, we are ready to make the hard choices of |make_choices|.
7434 Most of the work is relegated to an auxiliary procedure
7435 called |solve_choices|, which has been introduced to keep
7436 |make_choices| from being extremely long.
7437
7438 @<Fill in the control information between...@>=
7439 @<Calculate the turning angles $\psi_k$ and the distances $d_{k,k+1}$;
7440   set $n$ to the length of the path@>;
7441 @<Remove |open| types at the breakpoints@>;
7442 mp_solve_choices(mp, p,q,n)
7443
7444 @ It's convenient to precompute quantities that will be needed several
7445 times later. The values of |delta_x[k]| and |delta_y[k]| will be the
7446 coordinates of $z\k-z_k$, and the magnitude of this vector will be
7447 |delta[k]=@t$d_{k,k+1}$@>|. The path angle $\psi_k$ between $z_k-z_{k-1}$
7448 and $z\k-z_k$ will be stored in |psi[k]|.
7449
7450 @<Glob...@>=
7451 int path_size; /* maximum number of knots between breakpoints of a path */
7452 scaled *delta_x;
7453 scaled *delta_y;
7454 scaled *delta; /* knot differences */
7455 angle  *psi; /* turning angles */
7456
7457 @ @<Dealloc variables@>=
7458 xfree(mp->delta_x);
7459 xfree(mp->delta_y);
7460 xfree(mp->delta);
7461 xfree(mp->psi);
7462
7463 @ @<Other local variables for |make_choices|@>=
7464   int k,n; /* current and final knot numbers */
7465   pointer s,t; /* registers for list traversal */
7466   scaled delx,dely; /* directions where |open| meets |explicit| */
7467   fraction sine,cosine; /* trig functions of various angles */
7468
7469 @ @<Calculate the turning angles...@>=
7470 {
7471 RESTART:
7472   k=0; s=p; n=mp->path_size;
7473   do {  
7474     t=mp_link(s);
7475     mp->delta_x[k]=mp_x_coord(t)-mp_x_coord(s);
7476     mp->delta_y[k]=mp_y_coord(t)-mp_y_coord(s);
7477     mp->delta[k]=mp_pyth_add(mp, mp->delta_x[k],mp->delta_y[k]);
7478     if ( k>0 ) { 
7479       sine=mp_make_fraction(mp, mp->delta_y[k-1],mp->delta[k-1]);
7480       cosine=mp_make_fraction(mp, mp->delta_x[k-1],mp->delta[k-1]);
7481       mp->psi[k]=mp_n_arg(mp, mp_take_fraction(mp, mp->delta_x[k],cosine)+
7482         mp_take_fraction(mp, mp->delta_y[k],sine),
7483         mp_take_fraction(mp, mp->delta_y[k],cosine)-
7484           mp_take_fraction(mp, mp->delta_x[k],sine));
7485     }
7486     incr(k); s=t;
7487     if ( k==mp->path_size ) {
7488       mp_reallocate_paths(mp, mp->path_size+(mp->path_size/4));
7489       goto RESTART; /* retry, loop size has changed */
7490     }
7491     if ( s==q ) n=k;
7492   } while (!((k>=n)&&(mp_left_type(s)!=mp_end_cycle)));
7493   if ( k==n ) mp->psi[n]=0; else mp->psi[k]=mp->psi[1];
7494 }
7495
7496 @ When we get to this point of the code, |mp_right_type(p)| is either
7497 |given| or |curl| or |open|. If it is |open|, we must have
7498 |mp_left_type(p)=mp_end_cycle| or |mp_left_type(p)=mp_explicit|. In the latter
7499 case, the |open| type is converted to |given|; however, if the
7500 velocity coming into this knot is zero, the |open| type is
7501 converted to a |curl|, since we don't know the incoming direction.
7502
7503 Similarly, |mp_left_type(q)| is either |given| or |curl| or |open| or
7504 |mp_end_cycle|. The |open| possibility is reduced either to |given| or to |curl|.
7505
7506 @<Remove |open| types at the breakpoints@>=
7507 if ( mp_left_type(q)==mp_open ) { 
7508   delx=mp_right_x(q)-mp_x_coord(q); dely=mp_right_y(q)-mp_y_coord(q);
7509   if ( (delx==0)&&(dely==0) ) { 
7510     mp_left_type(q)=mp_curl; left_curl(q)=unity;
7511   } else { 
7512     mp_left_type(q)=mp_given; left_given(q)=mp_n_arg(mp, delx,dely);
7513   }
7514 }
7515 if ( (mp_right_type(p)==mp_open)&&(mp_left_type(p)==mp_explicit) ) { 
7516   delx=mp_x_coord(p)-mp_left_x(p); dely=mp_y_coord(p)-mp_left_y(p);
7517   if ( (delx==0)&&(dely==0) ) { 
7518     mp_right_type(p)=mp_curl; right_curl(p)=unity;
7519   } else { 
7520     mp_right_type(p)=mp_given; right_given(p)=mp_n_arg(mp, delx,dely);
7521   }
7522 }
7523
7524 @ Linear equations need to be solved whenever |n>1|; and also when |n=1|
7525 and exactly one of the breakpoints involves a curl. The simplest case occurs
7526 when |n=1| and there is a curl at both breakpoints; then we simply draw
7527 a straight line.
7528
7529 But before coding up the simple cases, we might as well face the general case,
7530 since we must deal with it sooner or later, and since the general case
7531 is likely to give some insight into the way simple cases can be handled best.
7532
7533 When there is no cycle, the linear equations to be solved form a tridiagonal
7534 system, and we can apply the standard technique of Gaussian elimination
7535 to convert that system to a sequence of equations of the form
7536 $$\theta_0+u_0\theta_1=v_0,\quad
7537 \theta_1+u_1\theta_2=v_1,\quad\ldots,\quad
7538 \theta_{n-1}+u_{n-1}\theta_n=v_{n-1},\quad
7539 \theta_n=v_n.$$
7540 It is possible to do this diagonalization while generating the equations.
7541 Once $\theta_n$ is known, it is easy to determine $\theta_{n-1}$, \dots,
7542 $\theta_1$, $\theta_0$; thus, the equations will be solved.
7543
7544 The procedure is slightly more complex when there is a cycle, but the
7545 basic idea will be nearly the same. In the cyclic case the right-hand
7546 sides will be $v_k+w_k\theta_0$ instead of simply $v_k$, and we will start
7547 the process off with $u_0=v_0=0$, $w_0=1$. The final equation will be not
7548 $\theta_n=v_n$ but $\theta_n+u_n\theta_1=v_n+w_n\theta_0$; an appropriate
7549 ending routine will take account of the fact that $\theta_n=\theta_0$ and
7550 eliminate the $w$'s from the system, after which the solution can be
7551 obtained as before.
7552
7553 When $u_k$, $v_k$, and $w_k$ are being computed, the three pointer
7554 variables |r|, |s|,~|t| will point respectively to knots |k-1|, |k|,
7555 and~|k+1|. The $u$'s and $w$'s are scaled by $2^{28}$, i.e., they are
7556 of type |fraction|; the $\theta$'s and $v$'s are of type |angle|.
7557
7558 @<Glob...@>=
7559 angle *theta; /* values of $\theta_k$ */
7560 fraction *uu; /* values of $u_k$ */
7561 angle *vv; /* values of $v_k$ */
7562 fraction *ww; /* values of $w_k$ */
7563
7564 @ @<Dealloc variables@>=
7565 xfree(mp->theta);
7566 xfree(mp->uu);
7567 xfree(mp->vv);
7568 xfree(mp->ww);
7569
7570 @ @<Declarations@>=
7571 static void mp_reallocate_paths (MP mp, int l);
7572
7573 @ @c
7574 void mp_reallocate_paths (MP mp, int l) {
7575   XREALLOC (mp->delta_x, l, scaled);
7576   XREALLOC (mp->delta_y, l, scaled);
7577   XREALLOC (mp->delta,   l, scaled);
7578   XREALLOC (mp->psi,     l, angle);
7579   XREALLOC (mp->theta,   l, angle);
7580   XREALLOC (mp->uu,      l, fraction);
7581   XREALLOC (mp->vv,      l, angle);
7582   XREALLOC (mp->ww,      l, fraction);
7583   mp->path_size = l;
7584 }
7585
7586 @ Our immediate problem is to get the ball rolling by setting up the
7587 first equation or by realizing that no equations are needed, and to fit
7588 this initialization into a framework suitable for the overall computation.
7589
7590 @<Declarations@>=
7591 static void mp_solve_choices (MP mp,pointer p, pointer q, halfword n) ;
7592
7593 @ @c
7594 void mp_solve_choices (MP mp,pointer p, pointer q, halfword n) {
7595   int k; /* current knot number */
7596   pointer r,s,t; /* registers for list traversal */
7597   @<Other local variables for |solve_choices|@>;
7598   k=0; s=p; r=0;
7599   while (1) { 
7600     t=mp_link(s);
7601     if ( k==0 ) {
7602       @<Get the linear equations started; or |return|
7603         with the control points in place, if linear equations
7604         needn't be solved@>
7605     } else  { 
7606       switch (mp_left_type(s)) {
7607       case mp_end_cycle: case mp_open:
7608         @<Set up equation to match mock curvatures
7609           at $z_k$; then |goto found| with $\theta_n$
7610           adjusted to equal $\theta_0$, if a cycle has ended@>;
7611         break;
7612       case mp_curl:
7613         @<Set up equation for a curl at $\theta_n$
7614           and |goto found|@>;
7615         break;
7616       case mp_given:
7617         @<Calculate the given value of $\theta_n$
7618           and |goto found|@>;
7619         break;
7620       } /* there are no other cases */
7621     }
7622     r=s; s=t; incr(k);
7623   }
7624 FOUND:
7625   @<Finish choosing angles and assigning control points@>;
7626 }
7627
7628 @ On the first time through the loop, we have |k=0| and |r| is not yet
7629 defined. The first linear equation, if any, will have $A_0=B_0=0$.
7630
7631 @<Get the linear equations started...@>=
7632 switch (mp_right_type(s)) {
7633 case mp_given: 
7634   if ( mp_left_type(t)==mp_given ) {
7635     @<Reduce to simple case of two givens  and |return|@>
7636   } else {
7637     @<Set up the equation for a given value of $\theta_0$@>;
7638   }
7639   break;
7640 case mp_curl: 
7641   if ( mp_left_type(t)==mp_curl ) {
7642     @<Reduce to simple case of straight line and |return|@>
7643   } else {
7644     @<Set up the equation for a curl at $\theta_0$@>;
7645   }
7646   break;
7647 case mp_open: 
7648   mp->uu[0]=0; mp->vv[0]=0; mp->ww[0]=fraction_one;
7649   /* this begins a cycle */
7650   break;
7651 } /* there are no other cases */
7652
7653 @ The general equation that specifies equality of mock curvature at $z_k$ is
7654 $$A_k\theta_{k-1}+(B_k+C_k)\theta_k+D_k\theta\k=-B_k\psi_k-D_k\psi\k,$$
7655 as derived above. We want to combine this with the already-derived equation
7656 $\theta_{k-1}+u_{k-1}\theta_k=v_{k-1}+w_{k-1}\theta_0$ in order to obtain
7657 a new equation
7658 $\theta_k+u_k\theta\k=v_k+w_k\theta_0$. This can be done by dividing the
7659 equation
7660 $$(B_k-u_{k-1}A_k+C_k)\theta_k+D_k\theta\k=-B_k\psi_k-D_k\psi\k-A_kv_{k-1}
7661     -A_kw_{k-1}\theta_0$$
7662 by $B_k-u_{k-1}A_k+C_k$. The trick is to do this carefully with
7663 fixed-point arithmetic, avoiding the chance of overflow while retaining
7664 suitable precision.
7665
7666 The calculations will be performed in several registers that
7667 provide temporary storage for intermediate quantities.
7668
7669 @<Other local variables for |solve_choices|@>=
7670 fraction aa,bb,cc,ff,acc; /* temporary registers */
7671 scaled dd,ee; /* likewise, but |scaled| */
7672 scaled lt,rt; /* tension values */
7673
7674 @ @<Set up equation to match mock curvatures...@>=
7675 { @<Calculate the values $\\{aa}=A_k/B_k$, $\\{bb}=D_k/C_k$,
7676     $\\{dd}=(3-\alpha_{k-1})d_{k,k+1}$, $\\{ee}=(3-\beta\k)d_{k-1,k}$,
7677     and $\\{cc}=(B_k-u_{k-1}A_k)/B_k$@>;
7678   @<Calculate the ratio $\\{ff}=C_k/(C_k+B_k-u_{k-1}A_k)$@>;
7679   mp->uu[k]=mp_take_fraction(mp, ff,bb);
7680   @<Calculate the values of $v_k$ and $w_k$@>;
7681   if ( mp_left_type(s)==mp_end_cycle ) {
7682     @<Adjust $\theta_n$ to equal $\theta_0$ and |goto found|@>;
7683   }
7684 }
7685
7686 @ Since tension values are never less than 3/4, the values |aa| and
7687 |bb| computed here are never more than 4/5.
7688
7689 @<Calculate the values $\\{aa}=...@>=
7690 if ( abs(right_tension(r))==unity) { 
7691   aa=fraction_half; dd=2*mp->delta[k];
7692 } else { 
7693   aa=mp_make_fraction(mp, unity,3*abs(right_tension(r))-unity);
7694   dd=mp_take_fraction(mp, mp->delta[k],
7695     fraction_three-mp_make_fraction(mp, unity,abs(right_tension(r))));
7696 }
7697 if ( abs(left_tension(t))==unity ){ 
7698   bb=fraction_half; ee=2*mp->delta[k-1];
7699 } else { 
7700   bb=mp_make_fraction(mp, unity,3*abs(left_tension(t))-unity);
7701   ee=mp_take_fraction(mp, mp->delta[k-1],
7702     fraction_three-mp_make_fraction(mp, unity,abs(left_tension(t))));
7703 }
7704 cc=fraction_one-mp_take_fraction(mp, mp->uu[k-1],aa)
7705
7706 @ The ratio to be calculated in this step can be written in the form
7707 $$\beta_k^2\cdot\\{ee}\over\beta_k^2\cdot\\{ee}+\alpha_k^2\cdot
7708   \\{cc}\cdot\\{dd},$$
7709 because of the quantities just calculated. The values of |dd| and |ee|
7710 will not be needed after this step has been performed.
7711
7712 @<Calculate the ratio $\\{ff}=C_k/(C_k+B_k-u_{k-1}A_k)$@>=
7713 dd=mp_take_fraction(mp, dd,cc); lt=abs(left_tension(s)); rt=abs(right_tension(s));
7714 if ( lt!=rt ) { /* $\beta_k^{-1}\ne\alpha_k^{-1}$ */
7715   if ( lt<rt ) { 
7716     ff=mp_make_fraction(mp, lt,rt);
7717     ff=mp_take_fraction(mp, ff,ff); /* $\alpha_k^2/\beta_k^2$ */
7718     dd=mp_take_fraction(mp, dd,ff);
7719   } else { 
7720     ff=mp_make_fraction(mp, rt,lt);
7721     ff=mp_take_fraction(mp, ff,ff); /* $\beta_k^2/\alpha_k^2$ */
7722     ee=mp_take_fraction(mp, ee,ff);
7723   }
7724 }
7725 ff=mp_make_fraction(mp, ee,ee+dd)
7726
7727 @ The value of $u_{k-1}$ will be |<=1| except when $k=1$ and the previous
7728 equation was specified by a curl. In that case we must use a special
7729 method of computation to prevent overflow.
7730
7731 Fortunately, the calculations turn out to be even simpler in this ``hard''
7732 case. The curl equation makes $w_0=0$ and $v_0=-u_0\psi_1$, hence
7733 $-B_1\psi_1-A_1v_0=-(B_1-u_0A_1)\psi_1=-\\{cc}\cdot B_1\psi_1$.
7734
7735 @<Calculate the values of $v_k$ and $w_k$@>=
7736 acc=-mp_take_fraction(mp, mp->psi[k+1],mp->uu[k]);
7737 if ( mp_right_type(r)==mp_curl ) { 
7738   mp->ww[k]=0;
7739   mp->vv[k]=acc-mp_take_fraction(mp, mp->psi[1],fraction_one-ff);
7740 } else { 
7741   ff=mp_make_fraction(mp, fraction_one-ff,cc); /* this is
7742     $B_k/(C_k+B_k-u_{k-1}A_k)<5$ */
7743   acc=acc-mp_take_fraction(mp, mp->psi[k],ff);
7744   ff=mp_take_fraction(mp, ff,aa); /* this is $A_k/(C_k+B_k-u_{k-1}A_k)$ */
7745   mp->vv[k]=acc-mp_take_fraction(mp, mp->vv[k-1],ff);
7746   if ( mp->ww[k-1]==0 ) mp->ww[k]=0;
7747   else mp->ww[k]=-mp_take_fraction(mp, mp->ww[k-1],ff);
7748 }
7749
7750 @ When a complete cycle has been traversed, we have $\theta_k+u_k\theta\k=
7751 v_k+w_k\theta_0$, for |1<=k<=n|. We would like to determine the value of
7752 $\theta_n$ and reduce the system to the form $\theta_k+u_k\theta\k=v_k$
7753 for |0<=k<n|, so that the cyclic case can be finished up just as if there
7754 were no cycle.
7755
7756 The idea in the following code is to observe that
7757 $$\eqalign{\theta_n&=v_n+w_n\theta_0-u_n\theta_1=\cdots\cr
7758 &=v_n+w_n\theta_0-u_n\bigl(v_1+w_1\theta_0-u_1(v_2+\cdots
7759   -u_{n-2}(v_{n-1}+w_{n-1}\theta_0-u_{n-1}\theta_0))\bigr),\cr}$$
7760 so we can solve for $\theta_n=\theta_0$.
7761
7762 @<Adjust $\theta_n$ to equal $\theta_0$ and |goto found|@>=
7763
7764 aa=0; bb=fraction_one; /* we have |k=n| */
7765 do {  decr(k);
7766 if ( k==0 ) k=n;
7767   aa=mp->vv[k]-mp_take_fraction(mp, aa,mp->uu[k]);
7768   bb=mp->ww[k]-mp_take_fraction(mp, bb,mp->uu[k]);
7769 } while (k!=n); /* now $\theta_n=\\{aa}+\\{bb}\cdot\theta_n$ */
7770 aa=mp_make_fraction(mp, aa,fraction_one-bb);
7771 mp->theta[n]=aa; mp->vv[0]=aa;
7772 for (k=1;k<=n-1;k++) {
7773   mp->vv[k]=mp->vv[k]+mp_take_fraction(mp, aa,mp->ww[k]);
7774 }
7775 goto FOUND;
7776 }
7777
7778 @ @d reduce_angle(A) if ( abs((A))>one_eighty_deg ) {
7779   if ( (A)>0 ) (A)=(A)-three_sixty_deg; else (A)=(A)+three_sixty_deg; }
7780
7781 @<Calculate the given value of $\theta_n$...@>=
7782
7783   mp->theta[n]=left_given(s)-mp_n_arg(mp, mp->delta_x[n-1],mp->delta_y[n-1]);
7784   reduce_angle(mp->theta[n]);
7785   goto FOUND;
7786 }
7787
7788 @ @<Set up the equation for a given value of $\theta_0$@>=
7789
7790   mp->vv[0]=right_given(s)-mp_n_arg(mp, mp->delta_x[0],mp->delta_y[0]);
7791   reduce_angle(mp->vv[0]);
7792   mp->uu[0]=0; mp->ww[0]=0;
7793 }
7794
7795 @ @<Set up the equation for a curl at $\theta_0$@>=
7796 { cc=right_curl(s); lt=abs(left_tension(t)); rt=abs(right_tension(s));
7797   if ( (rt==unity)&&(lt==unity) )
7798     mp->uu[0]=mp_make_fraction(mp, cc+cc+unity,cc+two);
7799   else 
7800     mp->uu[0]=mp_curl_ratio(mp, cc,rt,lt);
7801   mp->vv[0]=-mp_take_fraction(mp, mp->psi[1],mp->uu[0]); mp->ww[0]=0;
7802 }
7803
7804 @ @<Set up equation for a curl at $\theta_n$...@>=
7805 { cc=left_curl(s); lt=abs(left_tension(s)); rt=abs(right_tension(r));
7806   if ( (rt==unity)&&(lt==unity) )
7807     ff=mp_make_fraction(mp, cc+cc+unity,cc+two);
7808   else 
7809     ff=mp_curl_ratio(mp, cc,lt,rt);
7810   mp->theta[n]=-mp_make_fraction(mp, mp_take_fraction(mp, mp->vv[n-1],ff),
7811     fraction_one-mp_take_fraction(mp, ff,mp->uu[n-1]));
7812   goto FOUND;
7813 }
7814
7815 @ The |curl_ratio| subroutine has three arguments, which our previous notation
7816 encourages us to call $\gamma$, $\alpha^{-1}$, and $\beta^{-1}$. It is
7817 a somewhat tedious program to calculate
7818 $${(3-\alpha)\alpha^2\gamma+\beta^3\over
7819   \alpha^3\gamma+(3-\beta)\beta^2},$$
7820 with the result reduced to 4 if it exceeds 4. (This reduction of curl
7821 is necessary only if the curl and tension are both large.)
7822 The values of $\alpha$ and $\beta$ will be at most~4/3.
7823
7824 @<Declarations@>=
7825 static fraction mp_curl_ratio (MP mp,scaled gamma, scaled a_tension, 
7826                         scaled b_tension) ;
7827
7828 @ @c
7829 fraction mp_curl_ratio (MP mp,scaled gamma, scaled a_tension, 
7830                         scaled b_tension) {
7831   fraction alpha,beta,num,denom,ff; /* registers */
7832   alpha=mp_make_fraction(mp, unity,a_tension);
7833   beta=mp_make_fraction(mp, unity,b_tension);
7834   if ( alpha<=beta ) {
7835     ff=mp_make_fraction(mp, alpha,beta); ff=mp_take_fraction(mp, ff,ff);
7836     gamma=mp_take_fraction(mp, gamma,ff);
7837     beta=beta / 010000; /* convert |fraction| to |scaled| */
7838     denom=mp_take_fraction(mp, gamma,alpha)+three-beta;
7839     num=mp_take_fraction(mp, gamma,fraction_three-alpha)+beta;
7840   } else { 
7841     ff=mp_make_fraction(mp, beta,alpha); ff=mp_take_fraction(mp, ff,ff);
7842     beta=mp_take_fraction(mp, beta,ff) / 010000; /* convert |fraction| to |scaled| */
7843     denom=mp_take_fraction(mp, gamma,alpha)+(ff / 1365)-beta;
7844       /* $1365\approx 2^{12}/3$ */
7845     num=mp_take_fraction(mp, gamma,fraction_three-alpha)+beta;
7846   }
7847   if ( num>=denom+denom+denom+denom ) return fraction_four;
7848   else return mp_make_fraction(mp, num,denom);
7849 }
7850
7851 @ We're in the home stretch now.
7852
7853 @<Finish choosing angles and assigning control points@>=
7854 for (k=n-1;k>=0;k--) {
7855   mp->theta[k]=mp->vv[k]-mp_take_fraction(mp,mp->theta[k+1],mp->uu[k]);
7856 }
7857 s=p; k=0;
7858 do {  
7859   t=mp_link(s);
7860   mp_n_sin_cos(mp, mp->theta[k]); mp->st=mp->n_sin; mp->ct=mp->n_cos;
7861   mp_n_sin_cos(mp, -mp->psi[k+1]-mp->theta[k+1]); mp->sf=mp->n_sin; mp->cf=mp->n_cos;
7862   mp_set_controls(mp, s,t,k);
7863   incr(k); s=t;
7864 } while (k!=n)
7865
7866 @ The |set_controls| routine actually puts the control points into
7867 a pair of consecutive nodes |p| and~|q|. Global variables are used to
7868 record the values of $\sin\theta$, $\cos\theta$, $\sin\phi$, and
7869 $\cos\phi$ needed in this calculation.
7870
7871 @<Glob...@>=
7872 fraction st;
7873 fraction ct;
7874 fraction sf;
7875 fraction cf; /* sines and cosines */
7876
7877 @ @<Declarations@>=
7878 static void mp_set_controls (MP mp,pointer p, pointer q, integer k);
7879
7880 @ @c
7881 void mp_set_controls (MP mp,pointer p, pointer q, integer k) {
7882   fraction rr,ss; /* velocities, divided by thrice the tension */
7883   scaled lt,rt; /* tensions */
7884   fraction sine; /* $\sin(\theta+\phi)$ */
7885   lt=abs(left_tension(q)); rt=abs(right_tension(p));
7886   rr=mp_velocity(mp, mp->st,mp->ct,mp->sf,mp->cf,rt);
7887   ss=mp_velocity(mp, mp->sf,mp->cf,mp->st,mp->ct,lt);
7888   if ( (right_tension(p)<0)||(left_tension(q)<0) ) {
7889     @<Decrease the velocities,
7890       if necessary, to stay inside the bounding triangle@>;
7891   }
7892   mp_right_x(p)=mp_x_coord(p)+mp_take_fraction(mp, 
7893                           mp_take_fraction(mp, mp->delta_x[k],mp->ct)-
7894                           mp_take_fraction(mp, mp->delta_y[k],mp->st),rr);
7895   mp_right_y(p)=mp_y_coord(p)+mp_take_fraction(mp, 
7896                           mp_take_fraction(mp, mp->delta_y[k],mp->ct)+
7897                           mp_take_fraction(mp, mp->delta_x[k],mp->st),rr);
7898   mp_left_x(q)=mp_x_coord(q)-mp_take_fraction(mp, 
7899                          mp_take_fraction(mp, mp->delta_x[k],mp->cf)+
7900                          mp_take_fraction(mp, mp->delta_y[k],mp->sf),ss);
7901   mp_left_y(q)=mp_y_coord(q)-mp_take_fraction(mp, 
7902                          mp_take_fraction(mp, mp->delta_y[k],mp->cf)-
7903                          mp_take_fraction(mp, mp->delta_x[k],mp->sf),ss);
7904   mp_right_type(p)=mp_explicit; mp_left_type(q)=mp_explicit;
7905 }
7906
7907 @ The boundedness conditions $\\{rr}\L\sin\phi\,/\sin(\theta+\phi)$ and
7908 $\\{ss}\L\sin\theta\,/\sin(\theta+\phi)$ are to be enforced if $\sin\theta$,
7909 $\sin\phi$, and $\sin(\theta+\phi)$ all have the same sign. Otherwise
7910 there is no ``bounding triangle.''
7911
7912 @<Decrease the velocities, if necessary...@>=
7913 if (((mp->st>=0)&&(mp->sf>=0))||((mp->st<=0)&&(mp->sf<=0)) ) {
7914   sine=mp_take_fraction(mp, abs(mp->st),mp->cf)+
7915                             mp_take_fraction(mp, abs(mp->sf),mp->ct);
7916   if ( sine>0 ) {
7917     sine=mp_take_fraction(mp, sine,fraction_one+unity); /* safety factor */
7918     if ( right_tension(p)<0 )
7919      if ( mp_ab_vs_cd(mp, abs(mp->sf),fraction_one,rr,sine)<0 )
7920       rr=mp_make_fraction(mp, abs(mp->sf),sine);
7921     if ( left_tension(q)<0 )
7922      if ( mp_ab_vs_cd(mp, abs(mp->st),fraction_one,ss,sine)<0 )
7923       ss=mp_make_fraction(mp, abs(mp->st),sine);
7924   }
7925 }
7926
7927 @ Only the simple cases remain to be handled.
7928
7929 @<Reduce to simple case of two givens and |return|@>=
7930
7931   aa=mp_n_arg(mp, mp->delta_x[0],mp->delta_y[0]);
7932   mp_n_sin_cos(mp, right_given(p)-aa); mp->ct=mp->n_cos; mp->st=mp->n_sin;
7933   mp_n_sin_cos(mp, left_given(q)-aa); mp->cf=mp->n_cos; mp->sf=-mp->n_sin;
7934   mp_set_controls(mp, p,q,0); return;
7935 }
7936
7937 @ @<Reduce to simple case of straight line and |return|@>=
7938
7939   mp_right_type(p)=mp_explicit; mp_left_type(q)=mp_explicit;
7940   lt=abs(left_tension(q)); rt=abs(right_tension(p));
7941   if ( rt==unity ) {
7942     if ( mp->delta_x[0]>=0 ) mp_right_x(p)=mp_x_coord(p)+((mp->delta_x[0]+1) / 3);
7943     else mp_right_x(p)=mp_x_coord(p)+((mp->delta_x[0]-1) / 3);
7944     if ( mp->delta_y[0]>=0 ) mp_right_y(p)=mp_y_coord(p)+((mp->delta_y[0]+1) / 3);
7945     else mp_right_y(p)=mp_y_coord(p)+((mp->delta_y[0]-1) / 3);
7946   } else { 
7947     ff=mp_make_fraction(mp, unity,3*rt); /* $\alpha/3$ */
7948     mp_right_x(p)=mp_x_coord(p)+mp_take_fraction(mp, mp->delta_x[0],ff);
7949     mp_right_y(p)=mp_y_coord(p)+mp_take_fraction(mp, mp->delta_y[0],ff);
7950   }
7951   if ( lt==unity ) {
7952     if ( mp->delta_x[0]>=0 ) mp_left_x(q)=mp_x_coord(q)-((mp->delta_x[0]+1) / 3);
7953     else mp_left_x(q)=mp_x_coord(q)-((mp->delta_x[0]-1) / 3);
7954     if ( mp->delta_y[0]>=0 ) mp_left_y(q)=mp_y_coord(q)-((mp->delta_y[0]+1) / 3);
7955     else mp_left_y(q)=mp_y_coord(q)-((mp->delta_y[0]-1) / 3);
7956   } else  { 
7957     ff=mp_make_fraction(mp, unity,3*lt); /* $\beta/3$ */
7958     mp_left_x(q)=mp_x_coord(q)-mp_take_fraction(mp, mp->delta_x[0],ff);
7959     mp_left_y(q)=mp_y_coord(q)-mp_take_fraction(mp, mp->delta_y[0],ff);
7960   }
7961   return;
7962 }
7963
7964 @* \[19] Measuring paths.
7965 \MP's \&{llcorner}, \&{lrcorner}, \&{ulcorner}, and \&{urcorner} operators
7966 allow the user to measure the bounding box of anything that can go into a
7967 picture.  It's easy to get rough bounds on the $x$ and $y$ extent of a path
7968 by just finding the bounding box of the knots and the control points. We
7969 need a more accurate version of the bounding box, but we can still use the
7970 easy estimate to save time by focusing on the interesting parts of the path.
7971
7972 @ Computing an accurate bounding box involves a theme that will come up again
7973 and again. Given a Bernshte{\u\i}n polynomial
7974 @^Bernshte{\u\i}n, Serge{\u\i} Natanovich@>
7975 $$B(z_0,z_1,\ldots,z_n;t)=\sum_k{n\choose k}t^k(1-t)^{n-k}z_k,$$
7976 we can conveniently bisect its range as follows:
7977
7978 \smallskip
7979 \textindent{1)} Let $z_k^{(0)}=z_k$, for |0<=k<=n|.
7980
7981 \smallskip
7982 \textindent{2)} Let $z_k^{(j+1)}={1\over2}(z_k^{(j)}+z\k^{(j)})$, for
7983 |0<=k<n-j|, for |0<=j<n|.
7984
7985 \smallskip\noindent
7986 Then
7987 $$B(z_0,z_1,\ldots,z_n;t)=B(z_0^{(0)},z_0^{(1)},\ldots,z_0^{(n)};2t)
7988  =B(z_0^{(n)},z_1^{(n-1)},\ldots,z_n^{(0)};2t-1).$$
7989 This formula gives us the coefficients of polynomials to use over the ranges
7990 $0\L t\L{1\over2}$ and ${1\over2}\L t\L1$.
7991
7992 @ Now here's a subroutine that's handy for all sorts of path computations:
7993 Given a quadratic polynomial $B(a,b,c;t)$, the |crossing_point| function
7994 returns the unique |fraction| value |t| between 0 and~1 at which
7995 $B(a,b,c;t)$ changes from positive to negative, or returns
7996 |t=fraction_one+1| if no such value exists. If |a<0| (so that $B(a,b,c;t)$
7997 is already negative at |t=0|), |crossing_point| returns the value zero.
7998
7999 @d no_crossing {  return (fraction_one+1); }
8000 @d one_crossing { return fraction_one; }
8001 @d zero_crossing { return 0; }
8002 @d mp_crossing_point(M,A,B,C) mp_do_crossing_point(A,B,C)
8003
8004 @c static fraction mp_do_crossing_point (integer a, integer b, integer c) {
8005   integer d; /* recursive counter */
8006   integer x,xx,x0,x1,x2; /* temporary registers for bisection */
8007   if ( a<0 ) zero_crossing;
8008   if ( c>=0 ) { 
8009     if ( b>=0 ) {
8010       if ( c>0 ) { no_crossing; }
8011       else if ( (a==0)&&(b==0) ) { no_crossing;} 
8012       else { one_crossing; } 
8013     }
8014     if ( a==0 ) zero_crossing;
8015   } else if ( a==0 ) {
8016     if ( b<=0 ) zero_crossing;
8017   }
8018   @<Use bisection to find the crossing point, if one exists@>;
8019 }
8020
8021 @ The general bisection method is quite simple when $n=2$, hence
8022 |crossing_point| does not take much time. At each stage in the
8023 recursion we have a subinterval defined by |l| and~|j| such that
8024 $B(a,b,c;2^{-l}(j+t))=B(x_0,x_1,x_2;t)$, and we want to ``zero in'' on
8025 the subinterval where $x_0\G0$ and $\min(x_1,x_2)<0$.
8026
8027 It is convenient for purposes of calculation to combine the values
8028 of |l| and~|j| in a single variable $d=2^l+j$, because the operation
8029 of bisection then corresponds simply to doubling $d$ and possibly
8030 adding~1. Furthermore it proves to be convenient to modify
8031 our previous conventions for bisection slightly, maintaining the
8032 variables $X_0=2^lx_0$, $X_1=2^l(x_0-x_1)$, and $X_2=2^l(x_1-x_2)$.
8033 With these variables the conditions $x_0\ge0$ and $\min(x_1,x_2)<0$ are
8034 equivalent to $\max(X_1,X_1+X_2)>X_0\ge0$.
8035
8036 The following code maintains the invariant relations
8037 $0\L|x0|<\max(|x1|,|x1|+|x2|)$,
8038 $\vert|x1|\vert<2^{30}$, $\vert|x2|\vert<2^{30}$;
8039 it has been constructed in such a way that no arithmetic overflow
8040 will occur if the inputs satisfy
8041 $a<2^{30}$, $\vert a-b\vert<2^{30}$, and $\vert b-c\vert<2^{30}$.
8042
8043 @<Use bisection to find the crossing point...@>=
8044 d=1; x0=a; x1=a-b; x2=b-c;
8045 do {  
8046   x=half(x1+x2);
8047   if ( x1-x0>x0 ) { 
8048     x2=x; x0+=x0; d+=d;  
8049   } else { 
8050     xx=x1+x-x0;
8051     if ( xx>x0 ) { 
8052       x2=x; x0+=x0; d+=d;
8053     }  else { 
8054       x0=x0-xx;
8055       if ( x<=x0 ) { if ( x+x2<=x0 ) no_crossing; }
8056       x1=x; d=d+d+1;
8057     }
8058   }
8059 } while (d<fraction_one);
8060 return (d-fraction_one)
8061
8062 @ Here is a routine that computes the $x$ or $y$ coordinate of the point on
8063 a cubic corresponding to the |fraction| value~|t|.
8064
8065 It is convenient to define a \.{WEB} macro |t_of_the_way| such that
8066 |t_of_the_way(a,b)| expands to |a-(a-b)*t|, i.e., to |t[a,b]|.
8067
8068 @d t_of_the_way(A,B) ((A)-mp_take_fraction(mp,((A)-(B)),t))
8069
8070 @c static scaled mp_eval_cubic (MP mp,pointer p, pointer q, fraction t) {
8071   scaled x1,x2,x3; /* intermediate values */
8072   x1=t_of_the_way(knot_coord(p),right_coord(p));
8073   x2=t_of_the_way(right_coord(p),left_coord(q));
8074   x3=t_of_the_way(left_coord(q),knot_coord(q));
8075   x1=t_of_the_way(x1,x2);
8076   x2=t_of_the_way(x2,x3);
8077   return t_of_the_way(x1,x2);
8078 }
8079
8080 @ The actual bounding box information is stored in global variables.
8081 Since it is convenient to address the $x$ and $y$ information
8082 separately, we define arrays indexed by |x_code..y_code| and use
8083 macros to give them more convenient names.
8084
8085 @<Types...@>=
8086 enum mp_bb_code  {
8087   mp_x_code=0, /* index for |minx| and |maxx| */
8088   mp_y_code /* index for |miny| and |maxy| */
8089 } ;
8090
8091
8092 @d mp_minx mp->bbmin[mp_x_code]
8093 @d mp_maxx mp->bbmax[mp_x_code]
8094 @d mp_miny mp->bbmin[mp_y_code]
8095 @d mp_maxy mp->bbmax[mp_y_code]
8096
8097 @<Glob...@>=
8098 scaled bbmin[mp_y_code+1];
8099 scaled bbmax[mp_y_code+1]; 
8100 /* the result of procedures that compute bounding box information */
8101
8102 @ Now we're ready for the key part of the bounding box computation.
8103 The |bound_cubic| procedure updates |bbmin[c]| and |bbmax[c]| based on
8104 $$B(\hbox{|knot_coord(p)|}, \hbox{|right_coord(p)|},
8105     \hbox{|left_coord(q)|}, \hbox{|knot_coord(q)|};t)
8106 $$
8107 for $0<t\le1$.  In other words, the procedure adjusts the bounds to
8108 accommodate |knot_coord(q)| and any extremes over the range $0<t<1$.
8109 The |c| parameter is |x_code| or |y_code|.
8110
8111 @c static void mp_bound_cubic (MP mp,pointer p, pointer q, quarterword c) {
8112   boolean wavy; /* whether we need to look for extremes */
8113   scaled del1,del2,del3,del,dmax; /* proportional to the control
8114      points of a quadratic derived from a cubic */
8115   fraction t,tt; /* where a quadratic crosses zero */
8116   scaled x; /* a value that |bbmin[c]| and |bbmax[c]| must accommodate */
8117   x=knot_coord(q);
8118   @<Adjust |bbmin[c]| and |bbmax[c]| to accommodate |x|@>;
8119   @<Check the control points against the bounding box and set |wavy:=true|
8120     if any of them lie outside@>;
8121   if ( wavy ) {
8122     del1=right_coord(p)-knot_coord(p);
8123     del2=left_coord(q)-right_coord(p);
8124     del3=knot_coord(q)-left_coord(q);
8125     @<Scale up |del1|, |del2|, and |del3| for greater accuracy;
8126       also set |del| to the first nonzero element of |(del1,del2,del3)|@>;
8127     if ( del<0 ) {
8128       negate(del1); negate(del2); negate(del3);
8129     };
8130     t=mp_crossing_point(mp, del1,del2,del3);
8131     if ( t<fraction_one ) {
8132       @<Test the extremes of the cubic against the bounding box@>;
8133     }
8134   }
8135 }
8136
8137 @ @<Adjust |bbmin[c]| and |bbmax[c]| to accommodate |x|@>=
8138 if ( x<mp->bbmin[c] ) mp->bbmin[c]=x;
8139 if ( x>mp->bbmax[c] ) mp->bbmax[c]=x
8140
8141 @ @<Check the control points against the bounding box and set...@>=
8142 wavy=true;
8143 if ( mp->bbmin[c]<=right_coord(p) )
8144   if ( right_coord(p)<=mp->bbmax[c] )
8145     if ( mp->bbmin[c]<=left_coord(q) )
8146       if ( left_coord(q)<=mp->bbmax[c] )
8147         wavy=false
8148
8149 @ If |del1=del2=del3=0|, it's impossible to obey the title of this
8150 section. We just set |del=0| in that case.
8151
8152 @<Scale up |del1|, |del2|, and |del3| for greater accuracy...@>=
8153 if ( del1!=0 ) del=del1;
8154 else if ( del2!=0 ) del=del2;
8155 else del=del3;
8156 if ( del!=0 ) {
8157   dmax=abs(del1);
8158   if ( abs(del2)>dmax ) dmax=abs(del2);
8159   if ( abs(del3)>dmax ) dmax=abs(del3);
8160   while ( dmax<fraction_half ) {
8161     dmax+=dmax; del1+=del1; del2+=del2; del3+=del3;
8162   }
8163 }
8164
8165 @ Since |crossing_point| has tried to choose |t| so that
8166 $B(|del1|,|del2|,|del3|;\tau)$ crosses zero at $\tau=|t|$ with negative
8167 slope, the value of |del2| computed below should not be positive.
8168 But rounding error could make it slightly positive in which case we
8169 must cut it to zero to avoid confusion.
8170
8171 @<Test the extremes of the cubic against the bounding box@>=
8172
8173   x=mp_eval_cubic(mp, p,q,t);
8174   @<Adjust |bbmin[c]| and |bbmax[c]| to accommodate |x|@>;
8175   del2=t_of_the_way(del2,del3);
8176     /* now |0,del2,del3| represent the derivative on the remaining interval */
8177   if ( del2>0 ) del2=0;
8178   tt=mp_crossing_point(mp, 0,-del2,-del3);
8179   if ( tt<fraction_one ) {
8180     @<Test the second extreme against the bounding box@>;
8181   }
8182 }
8183
8184 @ @<Test the second extreme against the bounding box@>=
8185 {
8186    x=mp_eval_cubic(mp, p,q,t_of_the_way(tt,fraction_one));
8187   @<Adjust |bbmin[c]| and |bbmax[c]| to accommodate |x|@>;
8188 }
8189
8190 @ Finding the bounding box of a path is basically a matter of applying
8191 |bound_cubic| twice for each pair of adjacent knots.
8192
8193 @c static void mp_path_bbox (MP mp,pointer h) {
8194   pointer p,q; /* a pair of adjacent knots */
8195   mp_minx=mp_x_coord(h); mp_miny=mp_y_coord(h);
8196   mp_maxx=mp_minx; mp_maxy=mp_miny;
8197   p=h;
8198   do {  
8199     if ( mp_right_type(p)==mp_endpoint ) return;
8200     q=mp_link(p);
8201     mp_bound_cubic(mp, x_loc(p),x_loc(q),mp_x_code);
8202     mp_bound_cubic(mp, y_loc(p),y_loc(q),mp_y_code);
8203     p=q;
8204   } while (p!=h);
8205 }
8206
8207 @ Another important way to measure a path is to find its arc length.  This
8208 is best done by using the general bisection algorithm to subdivide the path
8209 until obtaining ``well behaved'' subpaths whose arc lengths can be approximated
8210 by simple means.
8211
8212 Since the arc length is the integral with respect to time of the magnitude of
8213 the velocity, it is natural to use Simpson's rule for the approximation.
8214 @^Simpson's rule@>
8215 If $\dot B(t)$ is the spline velocity, Simpson's rule gives
8216 $$ \vb\dot B(0)\vb + 4\vb\dot B({1\over2})\vb + \vb\dot B(1)\vb \over 6 $$
8217 for the arc length of a path of length~1.  For a cubic spline
8218 $B(z_0,z_1,z_2,z_3;t)$, the time derivative $\dot B(t)$ is
8219 $3B(dz_0,dz_1,dz_2;t)$, where $dz_i=z_{i+1}-z_i$.  Hence the arc length
8220 approximation is
8221 $$ {\vb dz_0\vb \over 2} + 2\vb dz_{02}\vb + {\vb dz_2\vb \over 2}, $$
8222 where
8223 $$ dz_{02}={1\over2}\left({dz_0+dz_1\over 2}+{dz_1+dz_2\over 2}\right)$$
8224 is the result of the bisection algorithm.
8225
8226 @ The remaining problem is how to decide when a subpath is ``well behaved.''
8227 This could be done via the theoretical error bound for Simpson's rule,
8228 @^Simpson's rule@>
8229 but this is impractical because it requires an estimate of the fourth
8230 derivative of the quantity being integrated.  It is much easier to just perform
8231 a bisection step and see how much the arc length estimate changes.  Since the
8232 error for Simpson's rule is proportional to the fourth power of the sample
8233 spacing, the remaining error is typically about $1\over16$ of the amount of
8234 the change.  We say ``typically'' because the error has a pseudo-random behavior
8235 that could cause the two estimates to agree when each contain large errors.
8236
8237 To protect against disasters such as undetected cusps, the bisection process
8238 should always continue until all the $dz_i$ vectors belong to a single
8239 $90^\circ$ sector.  This ensures that no point on the spline can have velocity
8240 less than 70\% of the minimum of $\vb dz_0\vb$, $\vb dz_1\vb$ and $\vb dz_2\vb$.
8241 If such a spline happens to produce an erroneous arc length estimate that
8242 is little changed by bisection, the amount of the error is likely to be fairly
8243 small.  We will try to arrange things so that freak accidents of this type do
8244 not destroy the inverse relationship between the \&{arclength} and
8245 \&{arctime} operations.
8246 @:arclength_}{\&{arclength} primitive@>
8247 @:arctime_}{\&{arctime} primitive@>
8248
8249 @ The \&{arclength} and \&{arctime} operations are both based on a recursive
8250 @^recursion@>
8251 function that finds the arc length of a cubic spline given $dz_0$, $dz_1$,
8252 $dz_2$. This |arc_test| routine also takes an arc length goal |a_goal| and
8253 returns the time when the arc length reaches |a_goal| if there is such a time.
8254 Thus the return value is either an arc length less than |a_goal| or, if the
8255 arc length would be at least |a_goal|, it returns a time value decreased by
8256 |two|.  This allows the caller to use the sign of the result to distinguish
8257 between arc lengths and time values.  On certain types of overflow, it is
8258 possible for |a_goal| and the result of |arc_test| both to be |el_gordo|.
8259 Otherwise, the result is always less than |a_goal|.
8260
8261 Rather than halving the control point coordinates on each recursive call to
8262 |arc_test|, it is better to keep them proportional to velocity on the original
8263 curve and halve the results instead.  This means that recursive calls can
8264 potentially use larger error tolerances in their arc length estimates.  How
8265 much larger depends on to what extent the errors behave as though they are
8266 independent of each other.  To save computing time, we use optimistic assumptions
8267 and increase the tolerance by a factor of about $\sqrt2$ for each recursive
8268 call.
8269
8270 In addition to the tolerance parameter, |arc_test| should also have parameters
8271 for ${1\over3}\vb\dot B(0)\vb$, ${2\over3}\vb\dot B({1\over2})\vb$, and
8272 ${1\over3}\vb\dot B(1)\vb$.  These quantities are relatively expensive to compute
8273 and they are needed in different instances of |arc_test|.
8274
8275 @c 
8276 static scaled mp_arc_test (MP mp, scaled dx0, scaled dy0, scaled dx1, scaled dy1, 
8277                     scaled dx2, scaled dy2, scaled  v0, scaled v02, 
8278                     scaled v2, scaled a_goal, scaled tol) {
8279   boolean simple; /* are the control points confined to a $90^\circ$ sector? */
8280   scaled dx01, dy01, dx12, dy12, dx02, dy02;  /* bisection results */
8281   scaled v002, v022;
8282     /* twice the velocity magnitudes at $t={1\over4}$ and $t={3\over4}$ */
8283   scaled arc; /* best arc length estimate before recursion */
8284   @<Other local variables in |arc_test|@>;
8285   @<Bisect the B\'ezier quadratic given by |dx0|, |dy0|, |dx1|, |dy1|,
8286     |dx2|, |dy2|@>;
8287   @<Initialize |v002|, |v022|, and the arc length estimate |arc|; if it overflows
8288     set |arc_test| and |return|@>;
8289   @<Test if the control points are confined to one quadrant or rotating them
8290     $45^\circ$ would put them in one quadrant.  Then set |simple| appropriately@>;
8291   if ( simple && (abs(arc-v02-halfp(v0+v2)) <= tol) ) {
8292     if ( arc < a_goal ) {
8293       return arc;
8294     } else {
8295        @<Estimate when the arc length reaches |a_goal| and set |arc_test| to
8296          that time minus |two|@>;
8297     }
8298   } else {
8299     @<Use one or two recursive calls to compute the |arc_test| function@>;
8300   }
8301 }
8302
8303 @ The |tol| value should by multiplied by $\sqrt 2$ before making recursive
8304 calls, but $1.5$ is an adequate approximation.  It is best to avoid using
8305 |make_fraction| in this inner loop.
8306 @^inner loop@>
8307
8308 @<Use one or two recursive calls to compute the |arc_test| function@>=
8309
8310   @<Set |a_new| and |a_aux| so their sum is |2*a_goal| and |a_new| is as
8311     large as possible@>;
8312   tol = tol + halfp(tol);
8313   a = mp_arc_test(mp, dx0,dy0, dx01,dy01, dx02,dy02, v0, v002, 
8314                   halfp(v02), a_new, tol);
8315   if ( a<0 )  {
8316      return (-halfp(two-a));
8317   } else { 
8318     @<Update |a_new| to reduce |a_new+a_aux| by |a|@>;
8319     b = mp_arc_test(mp, dx02,dy02, dx12,dy12, dx2,dy2,
8320                     halfp(v02), v022, v2, a_new, tol);
8321     if ( b<0 )  
8322       return (-halfp(-b) - half_unit);
8323     else  
8324       return (a + half(b-a));
8325   }
8326 }
8327
8328 @ @<Other local variables in |arc_test|@>=
8329 scaled a,b; /* results of recursive calls */
8330 scaled a_new,a_aux; /* the sum of these gives the |a_goal| */
8331
8332 @ @<Set |a_new| and |a_aux| so their sum is |2*a_goal| and |a_new| is...@>=
8333 a_aux = el_gordo - a_goal;
8334 if ( a_goal > a_aux ) {
8335   a_aux = a_goal - a_aux;
8336   a_new = el_gordo;
8337 } else { 
8338   a_new = a_goal + a_goal;
8339   a_aux = 0;
8340 }
8341
8342 @ There is no need to maintain |a_aux| at this point so we use it as a temporary
8343 to force the additions and subtractions to be done in an order that avoids
8344 overflow.
8345
8346 @<Update |a_new| to reduce |a_new+a_aux| by |a|@>=
8347 if ( a > a_aux ) {
8348   a_aux = a_aux - a;
8349   a_new = a_new + a_aux;
8350 }
8351
8352 @ This code assumes all {\it dx} and {\it dy} variables have magnitude less than
8353 |fraction_four|.  To simplify the rest of the |arc_test| routine, we strengthen
8354 this assumption by requiring the norm of each $({\it dx},{\it dy})$ pair to obey
8355 this bound.  Note that recursive calls will maintain this invariant.
8356
8357 @<Bisect the B\'ezier quadratic given by |dx0|, |dy0|, |dx1|, |dy1|,...@>=
8358 dx01 = half(dx0 + dx1);
8359 dx12 = half(dx1 + dx2);
8360 dx02 = half(dx01 + dx12);
8361 dy01 = half(dy0 + dy1);
8362 dy12 = half(dy1 + dy2);
8363 dy02 = half(dy01 + dy12)
8364
8365 @ We should be careful to keep |arc<el_gordo| so that calling |arc_test| with
8366 |a_goal=el_gordo| is guaranteed to yield the arc length.
8367
8368 @<Initialize |v002|, |v022|, and the arc length estimate |arc|;...@>=
8369 v002 = mp_pyth_add(mp, dx01+half(dx0+dx02), dy01+half(dy0+dy02));
8370 v022 = mp_pyth_add(mp, dx12+half(dx02+dx2), dy12+half(dy02+dy2));
8371 tmp = halfp(v02+2);
8372 arc1 = v002 + half(halfp(v0+tmp) - v002);
8373 arc = v022 + half(halfp(v2+tmp) - v022);
8374 if ( (arc < el_gordo-arc1) )  {
8375   arc = arc+arc1;
8376 } else { 
8377   mp->arith_error = true;
8378   if ( a_goal==el_gordo )  return (el_gordo);
8379   else return (-two);
8380 }
8381
8382 @ @<Other local variables in |arc_test|@>=
8383 scaled tmp, tmp2; /* all purpose temporary registers */
8384 scaled arc1; /* arc length estimate for the first half */
8385
8386 @ @<Test if the control points are confined to one quadrant or rotating...@>=
8387 simple = ((dx0>=0) && (dx1>=0) && (dx2>=0)) ||
8388          ((dx0<=0) && (dx1<=0) && (dx2<=0));
8389 if ( simple )
8390   simple = ((dy0>=0) && (dy1>=0) && (dy2>=0)) ||
8391            ((dy0<=0) && (dy1<=0) && (dy2<=0));
8392 if ( ! simple ) {
8393   simple = ((dx0>=dy0) && (dx1>=dy1) && (dx2>=dy2)) ||
8394            ((dx0<=dy0) && (dx1<=dy1) && (dx2<=dy2));
8395   if ( simple ) 
8396     simple = ((-dx0>=dy0) && (-dx1>=dy1) && (-dx2>=dy2)) ||
8397              ((-dx0<=dy0) && (-dx1<=dy1) && (-dx2<=dy2));
8398 }
8399
8400 @ Since Simpson's rule is based on approximating the integrand by a parabola,
8401 @^Simpson's rule@>
8402 it is appropriate to use the same approximation to decide when the integral
8403 reaches the intermediate value |a_goal|.  At this point
8404 $$\eqalign{
8405     {\vb\dot B(0)\vb\over 3} &= \hbox{|v0|}, \qquad
8406     {\vb\dot B({1\over4})\vb\over 3} = {\hbox{|v002|}\over 2}, \qquad
8407     {\vb\dot B({1\over2})\vb\over 3} = {\hbox{|v02|}\over 2}, \cr
8408     {\vb\dot B({3\over4})\vb\over 3} &= {\hbox{|v022|}\over 2}, \qquad
8409     {\vb\dot B(1)\vb\over 3} = \hbox{|v2|} \cr
8410 }
8411 $$
8412 and
8413 $$ {\vb\dot B(t)\vb\over 3} \approx
8414   \cases{B\left(\hbox{|v0|},
8415       \hbox{|v002|}-{1\over 2}\hbox{|v0|}-{1\over 4}\hbox{|v02|},
8416       {1\over 2}\hbox{|v02|}; 2t \right)&
8417     if $t\le{1\over 2}$\cr
8418   B\left({1\over 2}\hbox{|v02|},
8419       \hbox{|v022|}-{1\over 4}\hbox{|v02|}-{1\over 2}\hbox{|v2|},
8420       \hbox{|v2|}; 2t-1 \right)&
8421     if $t\ge{1\over 2}$.\cr}
8422  \eqno (*)
8423 $$
8424 We can integrate $\vb\dot B(t)\vb$ by using
8425 $$\int 3B(a,b,c;\tau)\,dt =
8426   {B(0,a,a+b,a+b+c;\tau) + {\rm constant} \over {d\tau\over dt}}.
8427 $$
8428
8429 This construction allows us to find the time when the arc length reaches
8430 |a_goal| by solving a cubic equation of the form
8431 $$ B(0,a,a+b,a+b+c;\tau) = x, $$
8432 where $\tau$ is $2t$ or $2t+1$, $x$ is |a_goal| or |a_goal-arc1|, and $a$, $b$,
8433 and $c$ are the Bernshte{\u\i}n coefficients from $(*)$ divided by
8434 @^Bernshte{\u\i}n, Serge{\u\i} Natanovich@>
8435 $d\tau\over dt$.  We shall define a function |solve_rising_cubic| that finds
8436 $\tau$ given $a$, $b$, $c$, and $x$.
8437
8438 @<Estimate when the arc length reaches |a_goal| and set |arc_test| to...@>=
8439
8440   tmp = (v02 + 2) / 4;
8441   if ( a_goal<=arc1 ) {
8442     tmp2 = halfp(v0);
8443     return 
8444       (halfp(mp_solve_rising_cubic(mp, tmp2, arc1-tmp2-tmp, tmp, a_goal))- two);
8445   } else { 
8446     tmp2 = halfp(v2);
8447     return ((half_unit - two) +
8448       halfp(mp_solve_rising_cubic(mp, tmp, arc-arc1-tmp-tmp2, tmp2, a_goal-arc1)));
8449   }
8450 }
8451
8452 @ Here is the |solve_rising_cubic| routine that finds the time~$t$ when
8453 $$ B(0, a, a+b, a+b+c; t) = x. $$
8454 This routine is based on |crossing_point| but is simplified by the
8455 assumptions that $B(a,b,c;t)\ge0$ for $0\le t\le1$ and that |0<=x<=a+b+c|.
8456 If rounding error causes this condition to be violated slightly, we just ignore
8457 it and proceed with binary search.  This finds a time when the function value
8458 reaches |x| and the slope is positive.
8459
8460 @<Declarations@>=
8461 static scaled mp_solve_rising_cubic (MP mp,scaled a, scaled b,  scaled c, scaled x) ;
8462
8463 @ @c
8464 scaled mp_solve_rising_cubic (MP mp,scaled a, scaled b,  scaled c, scaled x) {
8465   scaled ab, bc, ac; /* bisection results */
8466   integer t; /* $2^k+q$ where unscaled answer is in $[q2^{-k},(q+1)2^{-k})$ */
8467   integer xx; /* temporary for updating |x| */
8468   if ( (a<0) || (c<0) ) mp_confusion(mp, "rising?");
8469 @:this can't happen rising?}{\quad rising?@>
8470   if ( x<=0 ) {
8471         return 0;
8472   } else if ( x >= a+b+c ) {
8473     return unity;
8474   } else { 
8475     t = 1;
8476     @<Rescale if necessary to make sure |a|, |b|, and |c| are all less than
8477       |el_gordo div 3|@>;
8478     do {  
8479       t+=t;
8480       @<Subdivide the B\'ezier quadratic defined by |a|, |b|, |c|@>;
8481       xx = x - a - ab - ac;
8482       if ( xx < -x ) { x+=x; b=ab; c=ac;  }
8483       else { x = x + xx;  a=ac; b=bc; t = t+1; };
8484     } while (t < unity);
8485     return (t - unity);
8486   }
8487 }
8488
8489 @ @<Subdivide the B\'ezier quadratic defined by |a|, |b|, |c|@>=
8490 ab = half(a+b);
8491 bc = half(b+c);
8492 ac = half(ab+bc)
8493
8494 @ @d one_third_el_gordo 05252525252 /* upper bound on |a|, |b|, and |c| */
8495
8496 @<Rescale if necessary to make sure |a|, |b|, and |c| are all less than...@>=
8497 while ((a>one_third_el_gordo)||(b>one_third_el_gordo)||(c>one_third_el_gordo)) { 
8498   a = halfp(a);
8499   b = half(b);
8500   c = halfp(c);
8501   x = halfp(x);
8502 }
8503
8504 @ It is convenient to have a simpler interface to |arc_test| that requires no
8505 unnecessary arguments and ensures that each $({\it dx},{\it dy})$ pair has
8506 length less than |fraction_four|.
8507
8508 @d arc_tol   16  /* quit when change in arc length estimate reaches this */
8509
8510 @c static scaled mp_do_arc_test (MP mp,scaled dx0, scaled dy0, scaled dx1, 
8511                           scaled dy1, scaled dx2, scaled dy2, scaled a_goal) {
8512   scaled v0,v1,v2; /* length of each $({\it dx},{\it dy})$ pair */
8513   scaled v02; /* twice the norm of the quadratic at $t={1\over2}$ */
8514   v0 = mp_pyth_add(mp, dx0,dy0);
8515   v1 = mp_pyth_add(mp, dx1,dy1);
8516   v2 = mp_pyth_add(mp, dx2,dy2);
8517   if ( (v0>=fraction_four) || (v1>=fraction_four) || (v2>=fraction_four) ) { 
8518     mp->arith_error = true;
8519     if ( a_goal==el_gordo )  return el_gordo;
8520     else return (-two);
8521   } else { 
8522     v02 = mp_pyth_add(mp, dx1+half(dx0+dx2), dy1+half(dy0+dy2));
8523     return (mp_arc_test(mp, dx0,dy0, dx1,dy1, dx2,dy2,
8524                                  v0, v02, v2, a_goal, arc_tol));
8525   }
8526 }
8527
8528 @ Now it is easy to find the arc length of an entire path.
8529
8530 @c static scaled mp_get_arc_length (MP mp,pointer h) {
8531   pointer p,q; /* for traversing the path */
8532   scaled a,a_tot; /* current and total arc lengths */
8533   a_tot = 0;
8534   p = h;
8535   while ( mp_right_type(p)!=mp_endpoint ){ 
8536     q = mp_link(p);
8537     a = mp_do_arc_test(mp, mp_right_x(p)-mp_x_coord(p), mp_right_y(p)-mp_y_coord(p),
8538       mp_left_x(q)-mp_right_x(p), mp_left_y(q)-mp_right_y(p),
8539       mp_x_coord(q)-mp_left_x(q), mp_y_coord(q)-mp_left_y(q), el_gordo);
8540     a_tot = mp_slow_add(mp, a, a_tot);
8541     if ( q==h ) break;  else p=q;
8542   }
8543   check_arith;
8544   return a_tot;
8545 }
8546
8547 @ The inverse operation of finding the time on a path~|h| when the arc length
8548 reaches some value |arc0| can also be accomplished via |do_arc_test|.  Some care
8549 is required to handle very large times or negative times on cyclic paths.  For
8550 non-cyclic paths, |arc0| values that are negative or too large cause
8551 |get_arc_time| to return 0 or the length of path~|h|.
8552
8553 If |arc0| is greater than the arc length of a cyclic path~|h|, the result is a
8554 time value greater than the length of the path.  Since it could be much greater,
8555 we must be prepared to compute the arc length of path~|h| and divide this into
8556 |arc0| to find how many multiples of the length of path~|h| to add.
8557
8558 @c static scaled mp_get_arc_time (MP mp,pointer h, scaled  arc0) {
8559   pointer p,q; /* for traversing the path */
8560   scaled t_tot; /* accumulator for the result */
8561   scaled t; /* the result of |do_arc_test| */
8562   scaled arc; /* portion of |arc0| not used up so far */
8563   integer n; /* number of extra times to go around the cycle */
8564   if ( arc0<0 ) {
8565     @<Deal with a negative |arc0| value and |return|@>;
8566   }
8567   if ( arc0==el_gordo ) decr(arc0);
8568   t_tot = 0;
8569   arc = arc0;
8570   p = h;
8571   while ( (mp_right_type(p)!=mp_endpoint) && (arc>0) ) {
8572     q = mp_link(p);
8573     t = mp_do_arc_test(mp, mp_right_x(p)-mp_x_coord(p), mp_right_y(p)-mp_y_coord(p),
8574       mp_left_x(q)-mp_right_x(p), mp_left_y(q)-mp_right_y(p),
8575       mp_x_coord(q)-mp_left_x(q), mp_y_coord(q)-mp_left_y(q), arc);
8576     @<Update |arc| and |t_tot| after |do_arc_test| has just returned |t|@>;
8577     if ( q==h ) {
8578       @<Update |t_tot| and |arc| to avoid going around the cyclic
8579         path too many times but set |arith_error:=true| and |goto done| on
8580         overflow@>;
8581     }
8582     p = q;
8583   }
8584   check_arith;
8585   return t_tot;
8586 }
8587
8588 @ @<Update |arc| and |t_tot| after |do_arc_test| has just returned |t|@>=
8589 if ( t<0 ) { t_tot = t_tot + t + two;  arc = 0;  }
8590 else { t_tot = t_tot + unity;  arc = arc - t;  }
8591
8592 @ @<Deal with a negative |arc0| value and |return|@>=
8593
8594   if ( mp_left_type(h)==mp_endpoint ) {
8595     t_tot=0;
8596   } else { 
8597     p = mp_htap_ypoc(mp, h);
8598     t_tot = -mp_get_arc_time(mp, p, -arc0);
8599     mp_toss_knot_list(mp, p);
8600   }
8601   check_arith;
8602   return t_tot;
8603 }
8604
8605 @ @<Update |t_tot| and |arc| to avoid going around the cyclic...@>=
8606 if ( arc>0 ) { 
8607   n = arc / (arc0 - arc);
8608   arc = arc - n*(arc0 - arc);
8609   if ( t_tot > (el_gordo / (n+1)) ) { 
8610         return el_gordo;
8611   }
8612   t_tot = (n + 1)*t_tot;
8613 }
8614
8615 @* \[20] Data structures for pens.
8616 A Pen in \MP\ can be either elliptical or polygonal.  Elliptical pens result
8617 in \ps\ \&{stroke} commands, while anything drawn with a polygonal pen is
8618 @:stroke}{\&{stroke} command@>
8619 converted into an area fill as described in the next part of this program.
8620 The mathematics behind this process is based on simple aspects of the theory
8621 of tracings developed by Leo Guibas, Lyle Ramshaw, and Jorge Stolfi
8622 [``A kinematic framework for computational geometry,'' Proc.\ IEEE Symp.\
8623 Foundations of Computer Science {\bf 24} (1983), 100--111].
8624
8625 Polygonal pens are created from paths via \MP's \&{makepen} primitive.
8626 @:makepen_}{\&{makepen} primitive@>
8627 This path representation is almost sufficient for our purposes except that
8628 a pen path should always be a convex polygon with the vertices in
8629 counter-clockwise order.
8630 Since we will need to scan pen polygons both forward and backward, a pen
8631 should be represented as a doubly linked ring of knot nodes.  There is
8632 room for the extra back pointer because we do not need the
8633 |mp_left_type| or |mp_right_type| fields.  In fact, we don't need the |mp_left_x|,
8634 |mp_left_y|, |mp_right_x|, or |mp_right_y| fields either but we leave these alone
8635 so that certain procedures can operate on both pens and paths.  In particular,
8636 pens can be copied using |copy_path| and recycled using |toss_knot_list|.
8637
8638 @d knil mp_info
8639   /* this replaces the |mp_left_type| and |mp_right_type| fields in a pen knot */
8640
8641 @ The |make_pen| procedure turns a path into a pen by initializing
8642 the |knil| pointers and making sure the knots form a convex polygon.
8643 Thus each cubic in the given path becomes a straight line and the control
8644 points are ignored.  If the path is not cyclic, the ends are connected by a
8645 straight line.
8646
8647 @d copy_pen(A) mp_make_pen(mp, mp_copy_path(mp, (A)),false)
8648
8649 @c 
8650 static pointer mp_make_pen (MP mp,pointer h, boolean need_hull) {
8651   pointer p,q; /* two consecutive knots */
8652   q=h;
8653   do {  
8654     p=q; q=mp_link(q);
8655     knil(q)=p;
8656   } while (q!=h);
8657   if ( need_hull ){ 
8658     h=mp_convex_hull(mp, h);
8659     @<Make sure |h| isn't confused with an elliptical pen@>;
8660   }
8661   return h;
8662 }
8663
8664 @ The only information required about an elliptical pen is the overall
8665 transformation that has been applied to the original \&{pencircle}.
8666 @:pencircle_}{\&{pencircle} primitive@>
8667 Since it suffices to keep track of how the three points $(0,0)$, $(1,0)$,
8668 and $(0,1)$ are transformed, an elliptical pen can be stored in a single
8669 knot node and transformed as if it were a path.
8670
8671 @d pen_is_elliptical(A) ((A)==mp_link((A)))
8672
8673 @c 
8674 static pointer mp_get_pen_circle (MP mp,scaled diam) {
8675   pointer h; /* the knot node to return */
8676   h=mp_get_node(mp, knot_node_size);
8677   mp_link(h)=h; knil(h)=h;
8678   mp_originator(h)=mp_program_code;
8679   mp_x_coord(h)=0; mp_y_coord(h)=0;
8680   mp_left_x(h)=diam; mp_left_y(h)=0;
8681   mp_right_x(h)=0; mp_right_y(h)=diam;
8682   return h;
8683 }
8684
8685 @ If the polygon being returned by |make_pen| has only one vertex, it will
8686 be interpreted as an elliptical pen.  This is no problem since a degenerate
8687 polygon can equally well be thought of as a degenerate ellipse.  We need only
8688 initialize the |mp_left_x|, |mp_left_y|, |mp_right_x|, and |mp_right_y| fields.
8689
8690 @<Make sure |h| isn't confused with an elliptical pen@>=
8691 if ( pen_is_elliptical( h) ){ 
8692   mp_left_x(h)=mp_x_coord(h); mp_left_y(h)=mp_y_coord(h);
8693   mp_right_x(h)=mp_x_coord(h); mp_right_y(h)=mp_y_coord(h);
8694 }
8695
8696 @ Printing a polygonal pen is very much like printing a path
8697
8698 @<Declarations@>=
8699 static void mp_pr_pen (MP mp,pointer h) ;
8700
8701 @ @c
8702 void mp_pr_pen (MP mp,pointer h) {
8703   pointer p,q; /* for list traversal */
8704   if ( pen_is_elliptical(h) ) {
8705     @<Print the elliptical pen |h|@>;
8706   } else { 
8707     p=h;
8708     do {  
8709       mp_print_two(mp, mp_x_coord(p),mp_y_coord(p));
8710       mp_print_nl(mp, " .. ");
8711       @<Advance |p| making sure the links are OK and |return| if there is
8712         a problem@>;
8713      } while (p!=h);
8714      mp_print(mp, "cycle");
8715   }
8716 }
8717
8718 @ @<Advance |p| making sure the links are OK and |return| if there is...@>=
8719 q=mp_link(p);
8720 if ( (q==null) || (knil(q)!=p) ) { 
8721   mp_print_nl(mp, "???"); return; /* this won't happen */
8722 @.???@>
8723 }
8724 p=q
8725
8726 @ @<Print the elliptical pen |h|@>=
8727
8728 mp_print(mp, "pencircle transformed (");
8729 mp_print_scaled(mp, mp_x_coord(h));
8730 mp_print_char(mp, xord(','));
8731 mp_print_scaled(mp, mp_y_coord(h));
8732 mp_print_char(mp, xord(','));
8733 mp_print_scaled(mp, mp_left_x(h)-mp_x_coord(h));
8734 mp_print_char(mp, xord(','));
8735 mp_print_scaled(mp, mp_right_x(h)-mp_x_coord(h));
8736 mp_print_char(mp, xord(','));
8737 mp_print_scaled(mp, mp_left_y(h)-mp_y_coord(h));
8738 mp_print_char(mp, xord(','));
8739 mp_print_scaled(mp, mp_right_y(h)-mp_y_coord(h));
8740 mp_print_char(mp, xord(')'));
8741 }
8742
8743 @ Here us another version of |pr_pen| that prints the pen as a diagnostic
8744 message.
8745
8746 @<Declarations@>=
8747 static void mp_print_pen (MP mp,pointer h, const char *s, boolean nuline) ;
8748
8749 @ @c
8750 void mp_print_pen (MP mp,pointer h, const char *s, boolean nuline) { 
8751   mp_print_diagnostic(mp, "Pen",s,nuline); mp_print_ln(mp);
8752 @.Pen at line...@>
8753   mp_pr_pen(mp, h);
8754   mp_end_diagnostic(mp, true);
8755 }
8756
8757 @ Making a polygonal pen into a path involves restoring the |mp_left_type| and
8758 |mp_right_type| fields and setting the control points so as to make a polygonal
8759 path.
8760
8761 @c 
8762 static void mp_make_path (MP mp,pointer h) {
8763   pointer p; /* for traversing the knot list */
8764   quarterword k; /* a loop counter */
8765   @<Other local variables in |make_path|@>;
8766   if ( pen_is_elliptical(h) ) {
8767     @<Make the elliptical pen |h| into a path@>;
8768   } else { 
8769     p=h;
8770     do {  
8771       mp_left_type(p)=mp_explicit;
8772       mp_right_type(p)=mp_explicit;
8773       @<copy the coordinates of knot |p| into its control points@>;
8774        p=mp_link(p);
8775     } while (p!=h);
8776   }
8777 }
8778
8779 @ @<copy the coordinates of knot |p| into its control points@>=
8780 mp_left_x(p)=mp_x_coord(p);
8781 mp_left_y(p)=mp_y_coord(p);
8782 mp_right_x(p)=mp_x_coord(p);
8783 mp_right_y(p)=mp_y_coord(p)
8784
8785 @ We need an eight knot path to get a good approximation to an ellipse.
8786
8787 @<Make the elliptical pen |h| into a path@>=
8788
8789   @<Extract the transformation parameters from the elliptical pen~|h|@>;
8790   p=h;
8791   for (k=0;k<=7;k++ ) { 
8792     @<Initialize |p| as the |k|th knot of a circle of unit diameter,
8793       transforming it appropriately@>;
8794     if ( k==7 ) mp_link(p)=h;  else mp_link(p)=mp_get_node(mp, knot_node_size);
8795     p=mp_link(p);
8796   }
8797 }
8798
8799 @ @<Extract the transformation parameters from the elliptical pen~|h|@>=
8800 center_x=mp_x_coord(h);
8801 center_y=mp_y_coord(h);
8802 width_x=mp_left_x(h)-center_x;
8803 width_y=mp_left_y(h)-center_y;
8804 height_x=mp_right_x(h)-center_x;
8805 height_y=mp_right_y(h)-center_y
8806
8807 @ @<Other local variables in |make_path|@>=
8808 scaled center_x,center_y; /* translation parameters for an elliptical pen */
8809 scaled width_x,width_y; /* the effect of a unit change in $x$ */
8810 scaled height_x,height_y; /* the effect of a unit change in $y$ */
8811 scaled dx,dy; /* the vector from knot |p| to its right control point */
8812 integer kk;
8813   /* |k| advanced $270^\circ$ around the ring (cf. $\sin\theta=\cos(\theta+270)$) */
8814
8815 @ The only tricky thing here are the tables |half_cos| and |d_cos| used to
8816 find the point $k/8$ of the way around the circle and the direction vector
8817 to use there.
8818
8819 @<Initialize |p| as the |k|th knot of a circle of unit diameter,...@>=
8820 kk=(k+6)% 8;
8821 mp_x_coord(p)=center_x+mp_take_fraction(mp, mp->half_cos[k],width_x)
8822            +mp_take_fraction(mp, mp->half_cos[kk],height_x);
8823 mp_y_coord(p)=center_y+mp_take_fraction(mp, mp->half_cos[k],width_y)
8824            +mp_take_fraction(mp, mp->half_cos[kk],height_y);
8825 dx=-mp_take_fraction(mp, mp->d_cos[kk],width_x)
8826    +mp_take_fraction(mp, mp->d_cos[k],height_x);
8827 dy=-mp_take_fraction(mp, mp->d_cos[kk],width_y)
8828    +mp_take_fraction(mp, mp->d_cos[k],height_y);
8829 mp_right_x(p)=mp_x_coord(p)+dx;
8830 mp_right_y(p)=mp_y_coord(p)+dy;
8831 mp_left_x(p)=mp_x_coord(p)-dx;
8832 mp_left_y(p)=mp_y_coord(p)-dy;
8833 mp_left_type(p)=mp_explicit;
8834 mp_right_type(p)=mp_explicit;
8835 mp_originator(p)=mp_program_code
8836
8837 @ @<Glob...@>=
8838 fraction half_cos[8]; /* ${1\over2}\cos(45k)$ */
8839 fraction d_cos[8]; /* a magic constant times $\cos(45k)$ */
8840
8841 @ The magic constant for |d_cos| is the distance between $({1\over2},0)$ and
8842 $({1\over4}\sqrt2,{1\over4}\sqrt2)$ times the result of the |velocity|
8843 function for $\theta=\phi=22.5^\circ$.  This comes out to be
8844 $$ d = {\sqrt{2-\sqrt2}\over 3+3\cos22.5^\circ}
8845   \approx 0.132608244919772.
8846 $$
8847
8848 @<Set init...@>=
8849 mp->half_cos[0]=fraction_half;
8850 mp->half_cos[1]=94906266; /* $2^{26}\sqrt2\approx94906265.62$ */
8851 mp->half_cos[2]=0;
8852 mp->d_cos[0]=35596755; /* $2^{28}d\approx35596754.69$ */
8853 mp->d_cos[1]=25170707; /* $2^{27}\sqrt2\,d\approx25170706.63$ */
8854 mp->d_cos[2]=0;
8855 for (k=3;k<= 4;k++ ) { 
8856   mp->half_cos[k]=-mp->half_cos[4-k];
8857   mp->d_cos[k]=-mp->d_cos[4-k];
8858 }
8859 for (k=5;k<= 7;k++ ) { 
8860   mp->half_cos[k]=mp->half_cos[8-k];
8861   mp->d_cos[k]=mp->d_cos[8-k];
8862 }
8863
8864 @ The |convex_hull| function forces a pen polygon to be convex when it is
8865 returned by |make_pen| and after any subsequent transformation where rounding
8866 error might allow the convexity to be lost.
8867 The convex hull algorithm used here is described by F.~P. Preparata and
8868 M.~I. Shamos [{\sl Computational Geometry}, Springer-Verlag, 1985].
8869
8870 @<Declarations@>=
8871 static pointer mp_convex_hull (MP mp,pointer h);
8872
8873 @ @c
8874 pointer mp_convex_hull (MP mp,pointer h) { /* Make a polygonal pen convex */
8875   pointer l,r; /* the leftmost and rightmost knots */
8876   pointer p,q; /* knots being scanned */
8877   pointer s; /* the starting point for an upcoming scan */
8878   scaled dx,dy; /* a temporary pointer */
8879   if ( pen_is_elliptical(h) ) {
8880      return h;
8881   } else { 
8882     @<Set |l| to the leftmost knot in polygon~|h|@>;
8883     @<Set |r| to the rightmost knot in polygon~|h|@>;
8884     if ( l!=r ) { 
8885       s=mp_link(r);
8886       @<Find any knots on the path from |l| to |r| above the |l|-|r| line and
8887         move them past~|r|@>;
8888       @<Find any knots on the path from |s| to |l| below the |l|-|r| line and
8889         move them past~|l|@>;
8890       @<Sort the path from |l| to |r| by increasing $x$@>;
8891       @<Sort the path from |r| to |l| by decreasing $x$@>;
8892     }
8893     if ( l!=mp_link(l) ) {
8894       @<Do a Gramm scan and remove vertices where there is no left turn@>;
8895     }
8896     return l;
8897   }
8898 }
8899
8900 @ All comparisons are done primarily on $x$ and secondarily on $y$.
8901
8902 @<Set |l| to the leftmost knot in polygon~|h|@>=
8903 l=h;
8904 p=mp_link(h);
8905 while ( p!=h ) { 
8906   if ( mp_x_coord(p)<=mp_x_coord(l) )
8907     if ( (mp_x_coord(p)<mp_x_coord(l)) || (mp_y_coord(p)<mp_y_coord(l)) )
8908       l=p;
8909   p=mp_link(p);
8910 }
8911
8912 @ @<Set |r| to the rightmost knot in polygon~|h|@>=
8913 r=h;
8914 p=mp_link(h);
8915 while ( p!=h ) { 
8916   if ( mp_x_coord(p)>=mp_x_coord(r) )
8917     if ( (mp_x_coord(p)>mp_x_coord(r)) || (mp_y_coord(p)>mp_y_coord(r)) )
8918       r=p;
8919   p=mp_link(p);
8920 }
8921
8922 @ @<Find any knots on the path from |l| to |r| above the |l|-|r| line...@>=
8923 dx=mp_x_coord(r)-mp_x_coord(l);
8924 dy=mp_y_coord(r)-mp_y_coord(l);
8925 p=mp_link(l);
8926 while ( p!=r ) { 
8927   q=mp_link(p);
8928   if ( mp_ab_vs_cd(mp, dx,mp_y_coord(p)-mp_y_coord(l),dy,mp_x_coord(p)-mp_x_coord(l))>0 )
8929     mp_move_knot(mp, p, r);
8930   p=q;
8931 }
8932
8933 @ The |move_knot| procedure removes |p| from a doubly linked list and inserts
8934 it after |q|.
8935
8936 @ @<Declarations@>=
8937 static void mp_move_knot (MP mp,pointer p, pointer q) ;
8938
8939 @ @c
8940 void mp_move_knot (MP mp,pointer p, pointer q) { 
8941   mp_link(knil(p))=mp_link(p);
8942   knil(mp_link(p))=knil(p);
8943   knil(p)=q;
8944   mp_link(p)=mp_link(q);
8945   mp_link(q)=p;
8946   knil(mp_link(p))=p;
8947 }
8948
8949 @ @<Find any knots on the path from |s| to |l| below the |l|-|r| line...@>=
8950 p=s;
8951 while ( p!=l ) { 
8952   q=mp_link(p);
8953   if ( mp_ab_vs_cd(mp, dx,mp_y_coord(p)-mp_y_coord(l),dy,mp_x_coord(p)-mp_x_coord(l))<0 )
8954     mp_move_knot(mp, p,l);
8955   p=q;
8956 }
8957
8958 @ The list is likely to be in order already so we just do linear insertions.
8959 Secondary comparisons on $y$ ensure that the sort is consistent with the
8960 choice of |l| and |r|.
8961
8962 @<Sort the path from |l| to |r| by increasing $x$@>=
8963 p=mp_link(l);
8964 while ( p!=r ) { 
8965   q=knil(p);
8966   while ( mp_x_coord(q)>mp_x_coord(p) ) q=knil(q);
8967   while ( mp_x_coord(q)==mp_x_coord(p) ) {
8968     if ( mp_y_coord(q)>mp_y_coord(p) ) q=knil(q); else break;
8969   }
8970   if ( q==knil(p) ) p=mp_link(p);
8971   else { p=mp_link(p); mp_move_knot(mp, knil(p),q); };
8972 }
8973
8974 @ @<Sort the path from |r| to |l| by decreasing $x$@>=
8975 p=mp_link(r);
8976 while ( p!=l ){ 
8977   q=knil(p);
8978   while ( mp_x_coord(q)<mp_x_coord(p) ) q=knil(q);
8979   while ( mp_x_coord(q)==mp_x_coord(p) ) {
8980     if ( mp_y_coord(q)<mp_y_coord(p) ) q=knil(q); else break;
8981   }
8982   if ( q==knil(p) ) p=mp_link(p);
8983   else { p=mp_link(p); mp_move_knot(mp, knil(p),q); };
8984 }
8985
8986 @ The condition involving |ab_vs_cd| tests if there is not a left turn
8987 at knot |q|.  There usually will be a left turn so we streamline the case
8988 where the |then| clause is not executed.
8989
8990 @<Do a Gramm scan and remove vertices where there...@>=
8991
8992 p=l; q=mp_link(l);
8993 while (1) { 
8994   dx=mp_x_coord(q)-mp_x_coord(p);
8995   dy=mp_y_coord(q)-mp_y_coord(p);
8996   p=q; q=mp_link(q);
8997   if ( p==l ) break;
8998   if ( p!=r )
8999     if ( mp_ab_vs_cd(mp, dx,mp_y_coord(q)-mp_y_coord(p),dy,mp_x_coord(q)-mp_x_coord(p))<=0 ) {
9000       @<Remove knot |p| and back up |p| and |q| but don't go past |l|@>;
9001     }
9002   }
9003 }
9004
9005 @ @<Remove knot |p| and back up |p| and |q| but don't go past |l|@>=
9006
9007 s=knil(p);
9008 mp_free_node(mp, p,knot_node_size);
9009 mp_link(s)=q; knil(q)=s;
9010 if ( s==l ) p=s;
9011 else { p=knil(s); q=s; };
9012 }
9013
9014 @ The |find_offset| procedure sets global variables |(cur_x,cur_y)| to the
9015 offset associated with the given direction |(x,y)|.  If two different offsets
9016 apply, it chooses one of them.
9017
9018 @c 
9019 static void mp_find_offset (MP mp,scaled x, scaled y, pointer h) {
9020   pointer p,q; /* consecutive knots */
9021   scaled wx,wy,hx,hy;
9022   /* the transformation matrix for an elliptical pen */
9023   fraction xx,yy; /* untransformed offset for an elliptical pen */
9024   fraction d; /* a temporary register */
9025   if ( pen_is_elliptical(h) ) {
9026     @<Find the offset for |(x,y)| on the elliptical pen~|h|@>
9027   } else { 
9028     q=h;
9029     do {  
9030       p=q; q=mp_link(q);
9031     } while (!(mp_ab_vs_cd(mp, mp_x_coord(q)-mp_x_coord(p),y, mp_y_coord(q)-mp_y_coord(p),x)>=0));
9032     do {  
9033       p=q; q=mp_link(q);
9034     } while (!(mp_ab_vs_cd(mp, mp_x_coord(q)-mp_x_coord(p),y, mp_y_coord(q)-mp_y_coord(p),x)<=0));
9035     mp->cur_x=mp_x_coord(p);
9036     mp->cur_y=mp_y_coord(p);
9037   }
9038 }
9039
9040 @ @<Glob...@>=
9041 scaled cur_x;
9042 scaled cur_y; /* all-purpose return value registers */
9043
9044 @ @<Find the offset for |(x,y)| on the elliptical pen~|h|@>=
9045 if ( (x==0) && (y==0) ) {
9046   mp->cur_x=mp_x_coord(h); mp->cur_y=mp_y_coord(h);  
9047 } else { 
9048   @<Find the non-constant part of the transformation for |h|@>;
9049   while ( (abs(x)<fraction_half) && (abs(y)<fraction_half) ){ 
9050     x+=x; y+=y;  
9051   };
9052   @<Make |(xx,yy)| the offset on the untransformed \&{pencircle} for the
9053     untransformed version of |(x,y)|@>;
9054   mp->cur_x=mp_x_coord(h)+mp_take_fraction(mp, xx,wx)+mp_take_fraction(mp, yy,hx);
9055   mp->cur_y=mp_y_coord(h)+mp_take_fraction(mp, xx,wy)+mp_take_fraction(mp, yy,hy);
9056 }
9057
9058 @ @<Find the non-constant part of the transformation for |h|@>=
9059 wx=mp_left_x(h)-mp_x_coord(h);
9060 wy=mp_left_y(h)-mp_y_coord(h);
9061 hx=mp_right_x(h)-mp_x_coord(h);
9062 hy=mp_right_y(h)-mp_y_coord(h)
9063
9064 @ @<Make |(xx,yy)| the offset on the untransformed \&{pencircle} for the...@>=
9065 yy=-(mp_take_fraction(mp, x,hy)+mp_take_fraction(mp, y,-hx));
9066 xx=mp_take_fraction(mp, x,-wy)+mp_take_fraction(mp, y,wx);
9067 d=mp_pyth_add(mp, xx,yy);
9068 if ( d>0 ) { 
9069   xx=half(mp_make_fraction(mp, xx,d));
9070   yy=half(mp_make_fraction(mp, yy,d));
9071 }
9072
9073 @ Finding the bounding box of a pen is easy except if the pen is elliptical.
9074 But we can handle that case by just calling |find_offset| twice.  The answer
9075 is stored in the global variables |minx|, |maxx|, |miny|, and |maxy|.
9076
9077 @c 
9078 static void mp_pen_bbox (MP mp,pointer h) {
9079   pointer p; /* for scanning the knot list */
9080   if ( pen_is_elliptical(h) ) {
9081     @<Find the bounding box of an elliptical pen@>;
9082   } else { 
9083     mp_minx=mp_x_coord(h); mp_maxx=mp_minx;
9084     mp_miny=mp_y_coord(h); mp_maxy=mp_miny;
9085     p=mp_link(h);
9086     while ( p!=h ) {
9087       if ( mp_x_coord(p)<mp_minx ) mp_minx=mp_x_coord(p);
9088       if ( mp_y_coord(p)<mp_miny ) mp_miny=mp_y_coord(p);
9089       if ( mp_x_coord(p)>mp_maxx ) mp_maxx=mp_x_coord(p);
9090       if ( mp_y_coord(p)>mp_maxy ) mp_maxy=mp_y_coord(p);
9091       p=mp_link(p);
9092     }
9093   }
9094 }
9095
9096 @ @<Find the bounding box of an elliptical pen@>=
9097
9098 mp_find_offset(mp, 0,fraction_one,h);
9099 mp_maxx=mp->cur_x;
9100 mp_minx=2*mp_x_coord(h)-mp->cur_x;
9101 mp_find_offset(mp, -fraction_one,0,h);
9102 mp_maxy=mp->cur_y;
9103 mp_miny=2*mp_y_coord(h)-mp->cur_y;
9104 }
9105
9106 @* \[21] Edge structures.
9107 Now we come to \MP's internal scheme for representing pictures.
9108 The representation is very different from \MF's edge structures
9109 because \MP\ pictures contain \ps\ graphics objects instead of pixel
9110 images.  However, the basic idea is somewhat similar in that shapes
9111 are represented via their boundaries.
9112
9113 The main purpose of edge structures is to keep track of graphical objects
9114 until it is time to translate them into \ps.  Since \MP\ does not need to
9115 know anything about an edge structure other than how to translate it into
9116 \ps\ and how to find its bounding box, edge structures can be just linked
9117 lists of graphical objects.  \MP\ has no easy way to determine whether
9118 two such objects overlap, but it suffices to draw the first one first and
9119 let the second one overwrite it if necessary.
9120
9121 @(mplib.h@>=
9122 enum mp_graphical_object_code {
9123   @<Graphical object codes@>
9124   mp_final_graphic
9125 };
9126
9127 @ Let's consider the types of graphical objects one at a time.
9128 First of all, a filled contour is represented by a eight-word node.  The first
9129 word contains |type| and |link| fields, and the next six words contain a
9130 pointer to a cyclic path and the value to use for \ps' \&{currentrgbcolor}
9131 parameter.  If a pen is used for filling |pen_p|, |ljoin_val| and |miterlim_val|
9132 give the relevant information.
9133
9134 @d mp_path_p(A) mp_link((A)+1)
9135   /* a pointer to the path that needs filling */
9136 @d mp_pen_p(A) mp_info((A)+1)
9137   /* a pointer to the pen to fill or stroke with */
9138 @d mp_color_model(A) mp_type((A)+2) /*  the color model  */
9139 @d obj_red_loc(A) ((A)+3)  /* the first of three locations for the color */
9140 @d obj_cyan_loc obj_red_loc  /* the first of four locations for the color */
9141 @d obj_grey_loc obj_red_loc  /* the location for the color */
9142 @d red_val(A) mp->mem[(A)+3].sc
9143   /* the red component of the color in the range $0\ldots1$ */
9144 @d cyan_val red_val
9145 @d grey_val red_val
9146 @d green_val(A) mp->mem[(A)+4].sc
9147   /* the green component of the color in the range $0\ldots1$ */
9148 @d magenta_val green_val
9149 @d blue_val(A) mp->mem[(A)+5].sc
9150   /* the blue component of the color in the range $0\ldots1$ */
9151 @d yellow_val blue_val
9152 @d black_val(A) mp->mem[(A)+6].sc
9153   /* the blue component of the color in the range $0\ldots1$ */
9154 @d ljoin_val(A) mp_name_type((A))  /* the value of \&{linejoin} */
9155 @:mp_linejoin_}{\&{linejoin} primitive@>
9156 @d miterlim_val(A) mp->mem[(A)+7].sc  /* the value of \&{miterlimit} */
9157 @:mp_miterlimit_}{\&{miterlimit} primitive@>
9158 @d obj_color_part(A) mp->mem[(A)+3-red_part].sc
9159   /* interpret an object pointer that has been offset by |red_part..blue_part| */
9160 @d mp_pre_script(A) mp->mem[(A)+8].hh.lh
9161 @d mp_post_script(A) mp->mem[(A)+8].hh.rh
9162 @d fill_node_size 9
9163
9164 @ @<Graphical object codes@>=
9165 mp_fill_code=1,
9166
9167 @ @c 
9168 static pointer mp_new_fill_node (MP mp,pointer p) {
9169   /* make a fill node for cyclic path |p| and color black */
9170   pointer t; /* the new node */
9171   t=mp_get_node(mp, fill_node_size);
9172   mp_type(t)=mp_fill_code;
9173   mp_path_p(t)=p;
9174   mp_pen_p(t)=null; /* |null| means don't use a pen */
9175   red_val(t)=0;
9176   green_val(t)=0;
9177   blue_val(t)=0;
9178   black_val(t)=0;
9179   mp_color_model(t)=mp_uninitialized_model;
9180   mp_pre_script(t)=null;
9181   mp_post_script(t)=null;
9182   @<Set the |ljoin_val| and |miterlim_val| fields in object |t|@>;
9183   return t;
9184 }
9185
9186 @ @<Set the |ljoin_val| and |miterlim_val| fields in object |t|@>=
9187 if ( mp->internal[mp_linejoin]>unity ) ljoin_val(t)=2;
9188 else if ( mp->internal[mp_linejoin]>0 ) ljoin_val(t)=1;
9189 else ljoin_val(t)=0;
9190 if ( mp->internal[mp_miterlimit]<unity )
9191   miterlim_val(t)=unity;
9192 else
9193   miterlim_val(t)=mp->internal[mp_miterlimit]
9194
9195 @ A stroked path is represented by an eight-word node that is like a filled
9196 contour node except that it contains the current \&{linecap} value, a scale
9197 factor for the dash pattern, and a pointer that is non-null if the stroke
9198 is to be dashed.  The purpose of the scale factor is to allow a picture to
9199 be transformed without touching the picture that |dash_p| points to.
9200
9201 @d mp_dash_p(A) mp_link((A)+9)
9202   /* a pointer to the edge structure that gives the dash pattern */
9203 @d lcap_val(A) mp_type((A)+9)
9204   /* the value of \&{linecap} */
9205 @:mp_linecap_}{\&{linecap} primitive@>
9206 @d dash_scale(A) mp->mem[(A)+10].sc /* dash lengths are scaled by this factor */
9207 @d stroked_node_size 11
9208
9209 @ @<Graphical object codes@>=
9210 mp_stroked_code=2,
9211
9212 @ @c 
9213 static pointer mp_new_stroked_node (MP mp,pointer p) {
9214   /* make a stroked node for path |p| with |mp_pen_p(p)| temporarily |null| */
9215   pointer t; /* the new node */
9216   t=mp_get_node(mp, stroked_node_size);
9217   mp_type(t)=mp_stroked_code;
9218   mp_path_p(t)=p; mp_pen_p(t)=null;
9219   mp_dash_p(t)=null;
9220   dash_scale(t)=unity;
9221   red_val(t)=0;
9222   green_val(t)=0;
9223   blue_val(t)=0;
9224   black_val(t)=0;
9225   mp_color_model(t)=mp_uninitialized_model;
9226   mp_pre_script(t)=null;
9227   mp_post_script(t)=null;
9228   @<Set the |ljoin_val| and |miterlim_val| fields in object |t|@>;
9229   if ( mp->internal[mp_linecap]>unity ) lcap_val(t)=2;
9230   else if ( mp->internal[mp_linecap]>0 ) lcap_val(t)=1;
9231   else lcap_val(t)=0;
9232   return t;
9233 }
9234
9235 @ When a dashed line is computed in a transformed coordinate system, the dash
9236 lengths get scaled like the pen shape and we need to compensate for this.  Since
9237 there is no unique scale factor for an arbitrary transformation, we use the
9238 the square root of the determinant.  The properties of the determinant make it
9239 easier to maintain the |dash_scale|.  The computation is fairly straight-forward
9240 except for the initialization of the scale factor |s|.  The factor of 64 is
9241 needed because |square_rt| scales its result by $2^8$ while we need $2^{14}$
9242 to counteract the effect of |take_fraction|.
9243
9244 @ @c
9245 scaled mp_sqrt_det (MP mp,scaled a, scaled b, scaled c, scaled d) {
9246   scaled maxabs; /* $max(|a|,|b|,|c|,|d|)$ */
9247   unsigned s; /* amount by which the result of |square_rt| needs to be scaled */
9248   @<Initialize |maxabs|@>;
9249   s=64;
9250   while ( (maxabs<fraction_one) && (s>1) ){ 
9251     a+=a; b+=b; c+=c; d+=d;
9252     maxabs+=maxabs; s=(unsigned)(halfp(s));
9253   }
9254   return (scaled)(s*mp_square_rt(mp, abs(mp_take_fraction(mp, a,d)-mp_take_fraction(mp, b,c))));
9255 }
9256 @#
9257 static scaled mp_get_pen_scale (MP mp,pointer p) { 
9258   return mp_sqrt_det(mp, 
9259     mp_left_x(p)-mp_x_coord(p), mp_right_x(p)-mp_x_coord(p),
9260     mp_left_y(p)-mp_y_coord(p), mp_right_y(p)-mp_y_coord(p));
9261 }
9262
9263 @ @<Declarations@>=
9264 static scaled mp_sqrt_det (MP mp,scaled a, scaled b, scaled c, scaled d) ;
9265
9266
9267 @ @<Initialize |maxabs|@>=
9268 maxabs=abs(a);
9269 if ( abs(b)>maxabs ) maxabs=abs(b);
9270 if ( abs(c)>maxabs ) maxabs=abs(c);
9271 if ( abs(d)>maxabs ) maxabs=abs(d)
9272
9273 @ When a picture contains text, this is represented by a fourteen-word node
9274 where the color information and |type| and |link| fields are augmented by
9275 additional fields that describe the text and  how it is transformed.
9276 The |path_p| and |mp_pen_p| pointers are replaced by a number that identifies
9277 the font and a string number that gives the text to be displayed.
9278 The |width|, |height|, and |depth| fields
9279 give the dimensions of the text at its design size, and the remaining six
9280 words give a transformation to be applied to the text.  The |new_text_node|
9281 function initializes everything to default values so that the text comes out
9282 black with its reference point at the origin.
9283
9284 @d mp_text_p(A) mp_link((A)+1)  /* a string pointer for the text to display */
9285 @d mp_font_n(A) mp_info((A)+1)  /* the font number */
9286 @d width_val(A) mp->mem[(A)+7].sc  /* unscaled width of the text */
9287 @d height_val(A) mp->mem[(A)+9].sc  /* unscaled height of the text */
9288 @d depth_val(A) mp->mem[(A)+10].sc  /* unscaled depth of the text */
9289 @d text_tx_loc(A) ((A)+11)
9290   /* the first of six locations for transformation parameters */
9291 @d tx_val(A) mp->mem[(A)+11].sc  /* $x$ shift amount */
9292 @d ty_val(A) mp->mem[(A)+12].sc  /* $y$ shift amount */
9293 @d txx_val(A) mp->mem[(A)+13].sc  /* |txx| transformation parameter */
9294 @d txy_val(A) mp->mem[(A)+14].sc  /* |txy| transformation parameter */
9295 @d tyx_val(A) mp->mem[(A)+15].sc  /* |tyx| transformation parameter */
9296 @d tyy_val(A) mp->mem[(A)+16].sc  /* |tyy| transformation parameter */
9297 @d text_trans_part(A) mp->mem[(A)+11-x_part].sc
9298     /* interpret a text node pointer that has been offset by |x_part..yy_part| */
9299 @d text_node_size 17
9300
9301 @ @<Graphical object codes@>=
9302 mp_text_code=3,
9303
9304 @ @c
9305 static pointer mp_new_text_node (MP mp,char *f,str_number s) {
9306   /* make a text node for font |f| and text string |s| */
9307   pointer t; /* the new node */
9308   t=mp_get_node(mp, text_node_size);
9309   mp_type(t)=mp_text_code;
9310   mp_text_p(t)=s;
9311   mp_font_n(t)=(halfword)mp_find_font(mp, f); /* this identifies the font */
9312   red_val(t)=0;
9313   green_val(t)=0;
9314   blue_val(t)=0;
9315   black_val(t)=0;
9316   mp_color_model(t)=mp_uninitialized_model;
9317   mp_pre_script(t)=null;
9318   mp_post_script(t)=null;
9319   tx_val(t)=0; ty_val(t)=0;
9320   txx_val(t)=unity; txy_val(t)=0;
9321   tyx_val(t)=0; tyy_val(t)=unity;
9322   mp_set_text_box(mp, t); /* this finds the bounding box */
9323   return t;
9324 }
9325
9326 @ The last two types of graphical objects that can occur in an edge structure
9327 are clipping paths and \&{setbounds} paths.  These are slightly more difficult
9328 @:set_bounds_}{\&{setbounds} primitive@>
9329 to implement because we must keep track of exactly what is being clipped or
9330 bounded when pictures get merged together.  For this reason, each clipping or
9331 \&{setbounds} operation is represented by a pair of nodes:  first comes a
9332 two-word node whose |path_p| gives the relevant path, then there is the list
9333 of objects to clip or bound followed by a two-word node whose second word is
9334 unused.
9335
9336 Using at least two words for each graphical object node allows them all to be
9337 allocated and deallocated similarly with a global array |gr_object_size| to
9338 give the size in words for each object type.
9339
9340 @d start_clip_size 2
9341 @d start_bounds_size 2
9342 @d stop_clip_size 2 /* the second word is not used here */
9343 @d stop_bounds_size 2 /* the second word is not used here */
9344 @#
9345 @d stop_type(A) ((A)+2)
9346   /* matching |type| for |start_clip_code| or |start_bounds_code| */
9347 @d has_color(A) (mp_type((A))<mp_start_clip_code)
9348   /* does a graphical object have color fields? */
9349 @d has_pen(A) (mp_type((A))<mp_text_code)
9350   /* does a graphical object have a |mp_pen_p| field? */
9351 @d is_start_or_stop(A) (mp_type((A))>=mp_start_clip_code)
9352 @d is_stop(A) (mp_type((A))>=mp_stop_clip_code)
9353
9354 @ @<Graphical object codes@>=
9355 mp_start_clip_code=4, /* |type| of a node that starts clipping */
9356 mp_start_bounds_code=5, /* |type| of a node that gives a \&{setbounds} path */
9357 mp_stop_clip_code=6, /* |type| of a node that stops clipping */
9358 mp_stop_bounds_code=7, /* |type| of a node that stops \&{setbounds} */
9359
9360 @ @c 
9361 static pointer mp_new_bounds_node (MP mp,pointer p, quarterword  c) {
9362   /* make a node of type |c| where |p| is the clipping or \&{setbounds} path */
9363   pointer t; /* the new node */
9364   t=mp_get_node(mp, mp->gr_object_size[c]);
9365   mp_type(t)=c;
9366   mp_path_p(t)=p;
9367   return t;
9368 }
9369
9370 @ We need an array to keep track of the sizes of graphical objects.
9371
9372 @<Glob...@>=
9373 quarterword gr_object_size[mp_stop_bounds_code+1];
9374
9375 @ @<Set init...@>=
9376 mp->gr_object_size[mp_fill_code]=fill_node_size;
9377 mp->gr_object_size[mp_stroked_code]=stroked_node_size;
9378 mp->gr_object_size[mp_text_code]=text_node_size;
9379 mp->gr_object_size[mp_start_clip_code]=start_clip_size;
9380 mp->gr_object_size[mp_stop_clip_code]=stop_clip_size;
9381 mp->gr_object_size[mp_start_bounds_code]=start_bounds_size;
9382 mp->gr_object_size[mp_stop_bounds_code]=stop_bounds_size;
9383
9384 @ All the essential information in an edge structure is encoded as a linked list
9385 of graphical objects as we have just seen, but it is helpful to add some
9386 redundant information.  A single edge structure might be used as a dash pattern
9387 many times, and it would be nice to avoid scanning the same structure
9388 repeatedly.  Thus, an edge structure known to be a suitable dash pattern
9389 has a header that gives a list of dashes in a sorted order designed for rapid
9390 translation into \ps.
9391
9392 Each dash is represented by a three-word node containing the initial and final
9393 $x$~coordinates as well as the usual |link| field.  The |link| fields points to
9394 the dash node with the next higher $x$-coordinates and the final link points
9395 to a special location called |null_dash|.  (There should be no overlap between
9396 dashes).  Since the $y$~coordinate of the dash pattern is needed to determine
9397 the period of repetition, this needs to be stored in the edge header along
9398 with a pointer to the list of dash nodes.
9399
9400 @d start_x(A) mp->mem[(A)+1].sc  /* the starting $x$~coordinate in a dash node */
9401 @d stop_x(A) mp->mem[(A)+2].sc  /* the ending $x$~coordinate in a dash node */
9402 @d dash_node_size 3
9403 @d dash_list mp_link
9404   /* in an edge header this points to the first dash node */
9405 @d dash_y(A) mp->mem[(A)+1].sc  /* $y$ value for the dash list in an edge header */
9406
9407 @ It is also convenient for an edge header to contain the bounding
9408 box information needed by the \&{llcorner} and \&{urcorner} operators
9409 so that this does not have to be recomputed unnecessarily.  This is done by
9410 adding fields for the $x$~and $y$ extremes as well as a pointer that indicates
9411 how far the bounding box computation has gotten.  Thus if the user asks for
9412 the bounding box and then adds some more text to the picture before asking
9413 for more bounding box information, the second computation need only look at
9414 the additional text.
9415
9416 When the bounding box has not been computed, the |bblast| pointer points
9417 to a dummy link at the head of the graphical object list while the |minx_val|
9418 and |miny_val| fields contain |el_gordo| and the |maxx_val| and |maxy_val|
9419 fields contain |-el_gordo|.
9420
9421 Since the bounding box of pictures containing objects of type
9422 |mp_start_bounds_code| depends on the value of \&{truecorners}, the bounding box
9423 @:mp_true_corners_}{\&{truecorners} primitive@>
9424 data might not be valid for all values of this parameter.  Hence, the |bbtype|
9425 field is needed to keep track of this.
9426
9427 @d minx_val(A) mp->mem[(A)+2].sc
9428 @d miny_val(A) mp->mem[(A)+3].sc
9429 @d maxx_val(A) mp->mem[(A)+4].sc
9430 @d maxy_val(A) mp->mem[(A)+5].sc
9431 @d bblast(A) mp_link((A)+6)  /* last item considered in bounding box computation */
9432 @d bbtype(A) mp_info((A)+6)  /* tells how bounding box data depends on \&{truecorners} */
9433 @d dummy_loc(A) ((A)+7)  /* where the object list begins in an edge header */
9434 @d no_bounds 0
9435   /* |bbtype| value when bounding box data is valid for all \&{truecorners} values */
9436 @d bounds_set 1
9437   /* |bbtype| value when bounding box data is for \&{truecorners}${}\le 0$ */
9438 @d bounds_unset 2
9439   /* |bbtype| value when bounding box data is for \&{truecorners}${}>0$ */
9440
9441 @c 
9442 static void mp_init_bbox (MP mp,pointer h) {
9443   /* Initialize the bounding box information in edge structure |h| */
9444   bblast(h)=dummy_loc(h);
9445   bbtype(h)=no_bounds;
9446   minx_val(h)=el_gordo;
9447   miny_val(h)=el_gordo;
9448   maxx_val(h)=-el_gordo;
9449   maxy_val(h)=-el_gordo;
9450 }
9451
9452 @ The only other entries in an edge header are a reference count in the first
9453 word and a pointer to the tail of the object list in the last word.
9454
9455 @d obj_tail(A) mp_info((A)+7)  /* points to the last entry in the object list */
9456 @d edge_header_size 8
9457
9458 @c 
9459 static void mp_init_edges (MP mp,pointer h) {
9460   /* initialize an edge header to null values */
9461   dash_list(h)=null_dash;
9462   obj_tail(h)=dummy_loc(h);
9463   mp_link(dummy_loc(h))=null;
9464   ref_count(h)=null;
9465   mp_init_bbox(mp, h);
9466 }
9467
9468 @ Here is how edge structures are deleted.  The process can be recursive because
9469 of the need to dereference edge structures that are used as dash patterns.
9470 @^recursion@>
9471
9472 @d add_edge_ref(A) incr(ref_count(A))
9473 @d delete_edge_ref(A) { 
9474    if ( ref_count((A))==null ) 
9475      mp_toss_edges(mp, A);
9476    else 
9477      decr(ref_count(A)); 
9478    }
9479
9480 @<Declarations@>=
9481 static void mp_flush_dash_list (MP mp,pointer h);
9482 static pointer mp_toss_gr_object (MP mp,pointer p) ;
9483 static void mp_toss_edges (MP mp,pointer h) ;
9484
9485 @ @c void mp_toss_edges (MP mp,pointer h) {
9486   pointer p,q;  /* pointers that scan the list being recycled */
9487   pointer r; /* an edge structure that object |p| refers to */
9488   mp_flush_dash_list(mp, h);
9489   q=mp_link(dummy_loc(h));
9490   while ( (q!=null) ) { 
9491     p=q; q=mp_link(q);
9492     r=mp_toss_gr_object(mp, p);
9493     if ( r!=null ) delete_edge_ref(r);
9494   }
9495   mp_free_node(mp, h,edge_header_size);
9496 }
9497 void mp_flush_dash_list (MP mp,pointer h) {
9498   pointer p,q;  /* pointers that scan the list being recycled */
9499   q=dash_list(h);
9500   while ( q!=null_dash ) { 
9501     p=q; q=mp_link(q);
9502     mp_free_node(mp, p,dash_node_size);
9503   }
9504   dash_list(h)=null_dash;
9505 }
9506 pointer mp_toss_gr_object (MP mp,pointer p) {
9507   /* returns an edge structure that needs to be dereferenced */
9508   pointer e; /* the edge structure to return */
9509   e=null;
9510   @<Prepare to recycle graphical object |p|@>;
9511   mp_free_node(mp, p,mp->gr_object_size[mp_type(p)]);
9512   return e;
9513 }
9514
9515 @ @<Prepare to recycle graphical object |p|@>=
9516 switch (mp_type(p)) {
9517 case mp_fill_code: 
9518   mp_toss_knot_list(mp, mp_path_p(p));
9519   if ( mp_pen_p(p)!=null ) mp_toss_knot_list(mp, mp_pen_p(p));
9520   if ( mp_pre_script(p)!=null ) delete_str_ref(mp_pre_script(p));
9521   if ( mp_post_script(p)!=null ) delete_str_ref(mp_post_script(p));
9522   break;
9523 case mp_stroked_code: 
9524   mp_toss_knot_list(mp, mp_path_p(p));
9525   if ( mp_pen_p(p)!=null ) mp_toss_knot_list(mp, mp_pen_p(p));
9526   if ( mp_pre_script(p)!=null ) delete_str_ref(mp_pre_script(p));
9527   if ( mp_post_script(p)!=null ) delete_str_ref(mp_post_script(p));
9528   e=mp_dash_p(p);
9529   break;
9530 case mp_text_code: 
9531   delete_str_ref(mp_text_p(p));
9532   if ( mp_pre_script(p)!=null ) delete_str_ref(mp_pre_script(p));
9533   if ( mp_post_script(p)!=null ) delete_str_ref(mp_post_script(p));
9534   break;
9535 case mp_start_clip_code:
9536 case mp_start_bounds_code: 
9537   mp_toss_knot_list(mp, mp_path_p(p));
9538   break;
9539 case mp_stop_clip_code:
9540 case mp_stop_bounds_code: 
9541   break;
9542 } /* there are no other cases */
9543
9544 @ If we use |add_edge_ref| to ``copy'' edge structures, the real copying needs
9545 to be done before making a significant change to an edge structure.  Much of
9546 the work is done in a separate routine |copy_objects| that copies a list of
9547 graphical objects into a new edge header.
9548
9549 @c
9550 static pointer mp_private_edges (MP mp,pointer h) {
9551   /* make a private copy of the edge structure headed by |h| */
9552   pointer hh;  /* the edge header for the new copy */
9553   pointer p,pp;  /* pointers for copying the dash list */
9554   if ( ref_count(h)==null ) {
9555     return h;
9556   } else { 
9557     decr(ref_count(h));
9558     hh=mp_copy_objects(mp, mp_link(dummy_loc(h)),null);
9559     @<Copy the dash list from |h| to |hh|@>;
9560     @<Copy the bounding box information from |h| to |hh| and make |bblast(hh)|
9561       point into the new object list@>;
9562     return hh;
9563   }
9564 }
9565
9566 @ Here we use the fact that |dash_list(hh)=mp_link(hh)|.
9567 @^data structure assumptions@>
9568
9569 @<Copy the dash list from |h| to |hh|@>=
9570 pp=hh; p=dash_list(h);
9571 while ( (p!=null_dash) ) { 
9572   mp_link(pp)=mp_get_node(mp, dash_node_size);
9573   pp=mp_link(pp);
9574   start_x(pp)=start_x(p);
9575   stop_x(pp)=stop_x(p);
9576   p=mp_link(p);
9577 }
9578 mp_link(pp)=null_dash;
9579 dash_y(hh)=dash_y(h)
9580
9581
9582 @ |h| is an edge structure
9583
9584 @c
9585 static mp_dash_object *mp_export_dashes (MP mp, pointer q, scaled *w) {
9586   mp_dash_object *d;
9587   pointer p, h;
9588   scaled scf; /* scale factor */
9589   int *dashes = NULL;
9590   int num_dashes = 1;
9591   h = mp_dash_p(q);
9592   if (h==null ||  dash_list(h)==null_dash) 
9593         return NULL;
9594   p = dash_list(h);
9595   scf=mp_get_pen_scale(mp, mp_pen_p(q));
9596   if (scf==0) {
9597     if (*w==0) scf = dash_scale(q); else return NULL;
9598   } else {
9599     scf=mp_make_scaled(mp, *w,scf);
9600     scf=mp_take_scaled(mp, scf,dash_scale(q));
9601   }
9602   *w = scf;
9603   d = xmalloc(1,sizeof(mp_dash_object));
9604   start_x(null_dash)=start_x(p)+dash_y(h);
9605   while (p != null_dash) { 
9606         dashes = xrealloc(dashes, (num_dashes+2), sizeof(scaled));
9607         dashes[(num_dashes-1)] = 
9608       mp_take_scaled(mp,(stop_x(p)-start_x(p)),scf);
9609         dashes[(num_dashes)]   = 
9610       mp_take_scaled(mp,(start_x(mp_link(p))-stop_x(p)),scf);
9611         dashes[(num_dashes+1)] = -1; /* terminus */
9612         num_dashes+=2;
9613     p=mp_link(p);
9614   }
9615   d->array  = dashes;
9616   d->offset = mp_take_scaled(mp,mp_dash_offset(mp, h),scf);
9617   return d;
9618 }
9619
9620
9621
9622 @ @<Copy the bounding box information from |h| to |hh|...@>=
9623 minx_val(hh)=minx_val(h);
9624 miny_val(hh)=miny_val(h);
9625 maxx_val(hh)=maxx_val(h);
9626 maxy_val(hh)=maxy_val(h);
9627 bbtype(hh)=bbtype(h);
9628 p=dummy_loc(h); pp=dummy_loc(hh);
9629 while ((p!=bblast(h)) ) { 
9630   if ( p==null ) mp_confusion(mp, "bblast");
9631 @:this can't happen bblast}{\quad bblast@>
9632   p=mp_link(p); pp=mp_link(pp);
9633 }
9634 bblast(hh)=pp
9635
9636 @ Here is the promised routine for copying graphical objects into a new edge
9637 structure.  It starts copying at object~|p| and stops just before object~|q|.
9638 If |q| is null, it copies the entire sublist headed at |p|.  The resulting edge
9639 structure requires further initialization by |init_bbox|.
9640
9641 @<Declarations@>=
9642 static pointer mp_copy_objects (MP mp, pointer p, pointer q);
9643
9644 @ @c
9645 pointer mp_copy_objects (MP mp, pointer p, pointer q) {
9646   pointer hh;  /* the new edge header */
9647   pointer pp;  /* the last newly copied object */
9648   quarterword k;  /* temporary register */
9649   hh=mp_get_node(mp, edge_header_size);
9650   dash_list(hh)=null_dash;
9651   ref_count(hh)=null;
9652   pp=dummy_loc(hh);
9653   while ( (p!=q) ) {
9654     @<Make |mp_link(pp)| point to a copy of object |p|, and update |p| and |pp|@>;
9655   }
9656   obj_tail(hh)=pp;
9657   mp_link(pp)=null;
9658   return hh;
9659 }
9660
9661 @ @<Make |mp_link(pp)| point to a copy of object |p|, and update |p| and |pp|@>=
9662 { k=mp->gr_object_size[mp_type(p)];
9663   mp_link(pp)=mp_get_node(mp, k);
9664   pp=mp_link(pp);
9665   while ( (k>0) ) { decr(k); mp->mem[pp+k]=mp->mem[p+k];  };
9666   @<Fix anything in graphical object |pp| that should differ from the
9667     corresponding field in |p|@>;
9668   p=mp_link(p);
9669 }
9670
9671 @ @<Fix anything in graphical object |pp| that should differ from the...@>=
9672 switch (mp_type(p)) {
9673 case mp_start_clip_code:
9674 case mp_start_bounds_code: 
9675   mp_path_p(pp)=mp_copy_path(mp, mp_path_p(p));
9676   break;
9677 case mp_fill_code: 
9678   mp_path_p(pp)=mp_copy_path(mp, mp_path_p(p));
9679   if ( mp_pre_script(p)!=null )  add_str_ref(mp_pre_script(p));
9680   if ( mp_post_script(p)!=null ) add_str_ref(mp_post_script(p));
9681   if ( mp_pen_p(p)!=null ) mp_pen_p(pp)=copy_pen(mp_pen_p(p));
9682   break;
9683 case mp_stroked_code: 
9684   if ( mp_pre_script(p)!=null )  add_str_ref(mp_pre_script(p));
9685   if ( mp_post_script(p)!=null ) add_str_ref(mp_post_script(p));
9686   mp_path_p(pp)=mp_copy_path(mp, mp_path_p(p));
9687   mp_pen_p(pp)=copy_pen(mp_pen_p(p));
9688   if ( mp_dash_p(p)!=null ) add_edge_ref(mp_dash_p(pp));
9689   break;
9690 case mp_text_code: 
9691   if ( mp_pre_script(p)!=null )  add_str_ref(mp_pre_script(p));
9692   if ( mp_post_script(p)!=null ) add_str_ref(mp_post_script(p));
9693   add_str_ref(mp_text_p(pp));
9694   break;
9695 case mp_stop_clip_code:
9696 case mp_stop_bounds_code: 
9697   break;
9698 }  /* there are no other cases */
9699
9700 @ Here is one way to find an acceptable value for the second argument to
9701 |copy_objects|.  Given a non-null graphical object list, |skip_1component|
9702 skips past one picture component, where a ``picture component'' is a single
9703 graphical object, or a start bounds or start clip object and everything up
9704 through the matching stop bounds or stop clip object.  The macro version avoids
9705 procedure call overhead and error handling: |skip_component(p)(e)| advances |p|
9706 unless |p| points to a stop bounds or stop clip node, in which case it executes
9707 |e| instead.
9708
9709 @d skip_component(A)
9710     if ( ! is_start_or_stop((A)) ) (A)=mp_link((A));
9711     else if ( ! is_stop((A)) ) (A)=mp_skip_1component(mp, (A));
9712     else 
9713
9714 @c 
9715 static pointer mp_skip_1component (MP mp,pointer p) {
9716   integer lev; /* current nesting level */
9717   lev=0;
9718   do {  
9719    if ( is_start_or_stop(p) ) {
9720      if ( is_stop(p) ) decr(lev);  else incr(lev);
9721    }
9722    p=mp_link(p);
9723   } while (lev!=0);
9724   return p;
9725 }
9726
9727 @ Here is a diagnostic routine for printing an edge structure in symbolic form.
9728
9729 @<Declarations@>=
9730 static void mp_print_edges (MP mp,pointer h, const char *s, boolean nuline) ;
9731
9732 @ @c
9733 void mp_print_edges (MP mp,pointer h, const char *s, boolean nuline) {
9734   pointer p;  /* a graphical object to be printed */
9735   pointer hh,pp;  /* temporary pointers */
9736   scaled scf;  /* a scale factor for the dash pattern */
9737   boolean ok_to_dash;  /* |false| for polygonal pen strokes */
9738   mp_print_diagnostic(mp, "Edge structure",s,nuline);
9739   p=dummy_loc(h);
9740   while ( mp_link(p)!=null ) { 
9741     p=mp_link(p);
9742     mp_print_ln(mp);
9743     switch (mp_type(p)) {
9744       @<Cases for printing graphical object node |p|@>;
9745     default: 
9746           mp_print(mp, "[unknown object type!]");
9747           break;
9748     }
9749   }
9750   mp_print_nl(mp, "End edges");
9751   if ( p!=obj_tail(h) ) mp_print(mp, "?");
9752 @.End edges?@>
9753   mp_end_diagnostic(mp, true);
9754 }
9755
9756 @ @<Cases for printing graphical object node |p|@>=
9757 case mp_fill_code: 
9758   mp_print(mp, "Filled contour ");
9759   mp_print_obj_color(mp, p);
9760   mp_print_char(mp, xord(':')); mp_print_ln(mp);
9761   mp_pr_path(mp, mp_path_p(p)); mp_print_ln(mp);
9762   if ( (mp_pen_p(p)!=null) ) {
9763     @<Print join type for graphical object |p|@>;
9764     mp_print(mp, " with pen"); mp_print_ln(mp);
9765     mp_pr_pen(mp, mp_pen_p(p));
9766   }
9767   break;
9768
9769 @ @<Print join type for graphical object |p|@>=
9770 switch (ljoin_val(p)) {
9771 case 0:
9772   mp_print(mp, "mitered joins limited ");
9773   mp_print_scaled(mp, miterlim_val(p));
9774   break;
9775 case 1:
9776   mp_print(mp, "round joins");
9777   break;
9778 case 2:
9779   mp_print(mp, "beveled joins");
9780   break;
9781 default: 
9782   mp_print(mp, "?? joins");
9783 @.??@>
9784   break;
9785 }
9786
9787 @ For stroked nodes, we need to print |lcap_val(p)| as well.
9788
9789 @<Print join and cap types for stroked node |p|@>=
9790 switch (lcap_val(p)) {
9791 case 0:mp_print(mp, "butt"); break;
9792 case 1:mp_print(mp, "round"); break;
9793 case 2:mp_print(mp, "square"); break;
9794 default: mp_print(mp, "??"); break;
9795 @.??@>
9796 }
9797 mp_print(mp, " ends, ");
9798 @<Print join type for graphical object |p|@>
9799
9800 @ Here is a routine that prints the color of a graphical object if it isn't
9801 black (the default color).
9802
9803 @<Declarations@>=
9804 static void mp_print_obj_color (MP mp,pointer p) ;
9805
9806 @ @c
9807 void mp_print_obj_color (MP mp,pointer p) { 
9808   if ( mp_color_model(p)==mp_grey_model ) {
9809     if ( grey_val(p)>0 ) { 
9810       mp_print(mp, "greyed ");
9811       mp_print_compact_node(mp, obj_grey_loc(p),1);
9812     };
9813   } else if ( mp_color_model(p)==mp_cmyk_model ) {
9814     if ( (cyan_val(p)>0) || (magenta_val(p)>0) || 
9815          (yellow_val(p)>0) || (black_val(p)>0) ) { 
9816       mp_print(mp, "processcolored ");
9817       mp_print_compact_node(mp, obj_cyan_loc(p),4);
9818     };
9819   } else if ( mp_color_model(p)==mp_rgb_model ) {
9820     if ( (red_val(p)>0) || (green_val(p)>0) || (blue_val(p)>0) ) { 
9821       mp_print(mp, "colored "); 
9822       mp_print_compact_node(mp, obj_red_loc(p),3);
9823     };
9824   }
9825 }
9826
9827 @ We also need a procedure for printing consecutive scaled values as if they
9828 were a known big node.
9829
9830 @<Declarations@>=
9831 static void mp_print_compact_node (MP mp,pointer p, quarterword k) ;
9832
9833 @ @c
9834 void mp_print_compact_node (MP mp,pointer p, quarterword k) {
9835   pointer q;  /* last location to print */
9836   q=p+k-1;
9837   mp_print_char(mp, xord('('));
9838   while ( p<=q ){ 
9839     mp_print_scaled(mp, mp->mem[p].sc);
9840     if ( p<q ) mp_print_char(mp, xord(','));
9841     incr(p);
9842   }
9843   mp_print_char(mp, xord(')'));
9844 }
9845
9846 @ @<Cases for printing graphical object node |p|@>=
9847 case mp_stroked_code: 
9848   mp_print(mp, "Filled pen stroke ");
9849   mp_print_obj_color(mp, p);
9850   mp_print_char(mp, xord(':')); mp_print_ln(mp);
9851   mp_pr_path(mp, mp_path_p(p));
9852   if ( mp_dash_p(p)!=null ) { 
9853     mp_print_nl(mp, "dashed (");
9854     @<Finish printing the dash pattern that |p| refers to@>;
9855   }
9856   mp_print_ln(mp);
9857   @<Print join and cap types for stroked node |p|@>;
9858   mp_print(mp, " with pen"); mp_print_ln(mp);
9859   if ( mp_pen_p(p)==null ) mp_print(mp, "???"); /* shouldn't happen */
9860 @.???@>
9861   else mp_pr_pen(mp, mp_pen_p(p));
9862   break;
9863
9864 @ Normally, the  |dash_list| field in an edge header is set to |null_dash|
9865 when it is not known to define a suitable dash pattern.  This is disallowed
9866 here because the |mp_dash_p| field should never point to such an edge header.
9867 Note that memory is allocated for |start_x(null_dash)| and we are free to
9868 give it any convenient value.
9869
9870 @<Finish printing the dash pattern that |p| refers to@>=
9871 ok_to_dash=pen_is_elliptical(mp_pen_p(p));
9872 if ( ! ok_to_dash ) scf=unity; else scf=dash_scale(p);
9873 hh=mp_dash_p(p);
9874 pp=dash_list(hh);
9875 if ( (pp==null_dash) || (dash_y(hh)<0) ) {
9876   mp_print(mp, " ??");
9877 } else { start_x(null_dash)=start_x(pp)+dash_y(hh);
9878   while ( pp!=null_dash ) { 
9879     mp_print(mp, "on ");
9880     mp_print_scaled(mp, mp_take_scaled(mp, stop_x(pp)-start_x(pp),scf));
9881     mp_print(mp, " off ");
9882     mp_print_scaled(mp, mp_take_scaled(mp, start_x(mp_link(pp))-stop_x(pp),scf));
9883     pp = mp_link(pp);
9884     if ( pp!=null_dash ) mp_print_char(mp, xord(' '));
9885   }
9886   mp_print(mp, ") shifted ");
9887   mp_print_scaled(mp, -mp_take_scaled(mp, mp_dash_offset(mp, hh),scf));
9888   if ( ! ok_to_dash || (dash_y(hh)==0) ) mp_print(mp, " (this will be ignored)");
9889 }
9890
9891 @ @<Declarations@>=
9892 static scaled mp_dash_offset (MP mp,pointer h) ;
9893
9894 @ @c
9895 scaled mp_dash_offset (MP mp,pointer h) {
9896   scaled x;  /* the answer */
9897   if (dash_list(h)==null_dash || dash_y(h)<0) mp_confusion(mp, "dash0");
9898 @:this can't happen dash0}{\quad dash0@>
9899   if ( dash_y(h)==0 ) {
9900     x=0; 
9901   } else { 
9902     x=-(start_x(dash_list(h)) % dash_y(h));
9903     if ( x<0 ) x=x+dash_y(h);
9904   }
9905   return x;
9906 }
9907
9908 @ @<Cases for printing graphical object node |p|@>=
9909 case mp_text_code: 
9910   mp_print_char(mp, xord('"')); mp_print_str(mp,mp_text_p(p));
9911   mp_print(mp, "\" infont \""); mp_print(mp, mp->font_name[mp_font_n(p)]);
9912   mp_print_char(mp, xord('"')); mp_print_ln(mp);
9913   mp_print_obj_color(mp, p);
9914   mp_print(mp, "transformed ");
9915   mp_print_compact_node(mp, text_tx_loc(p),6);
9916   break;
9917
9918 @ @<Cases for printing graphical object node |p|@>=
9919 case mp_start_clip_code: 
9920   mp_print(mp, "clipping path:");
9921   mp_print_ln(mp);
9922   mp_pr_path(mp, mp_path_p(p));
9923   break;
9924 case mp_stop_clip_code: 
9925   mp_print(mp, "stop clipping");
9926   break;
9927
9928 @ @<Cases for printing graphical object node |p|@>=
9929 case mp_start_bounds_code: 
9930   mp_print(mp, "setbounds path:");
9931   mp_print_ln(mp);
9932   mp_pr_path(mp, mp_path_p(p));
9933   break;
9934 case mp_stop_bounds_code: 
9935   mp_print(mp, "end of setbounds");
9936   break;
9937
9938 @ To initialize the |dash_list| field in an edge header~|h|, we need a
9939 subroutine that scans an edge structure and tries to interpret it as a dash
9940 pattern.  This can only be done when there are no filled regions or clipping
9941 paths and all the pen strokes have the same color.  The first step is to let
9942 $y_0$ be the initial $y$~coordinate of the first pen stroke.  Then we implicitly
9943 project all the pen stroke paths onto the line $y=y_0$ and require that there
9944 be no retracing.  If the resulting paths cover a range of $x$~coordinates of
9945 length $\Delta x$, we set |dash_y(h)| to the length of the dash pattern by
9946 finding the maximum of $\Delta x$ and the absolute value of~$y_0$.
9947
9948 @c 
9949 static pointer mp_make_dashes (MP mp,pointer h) { /* returns |h| or |null| */
9950   pointer p;  /* this scans the stroked nodes in the object list */
9951   pointer p0;  /* if not |null| this points to the first stroked node */
9952   pointer pp,qq,rr;  /* pointers into |mp_path_p(p)| */
9953   pointer d,dd;  /* pointers used to create the dash list */
9954   scaled y0;
9955   @<Other local variables in |make_dashes|@>;
9956   y0=0;  /* the initial $y$ coordinate */
9957   if ( dash_list(h)!=null_dash ) 
9958         return h;
9959   p0=null;
9960   p=mp_link(dummy_loc(h));
9961   while ( p!=null ) { 
9962     if ( mp_type(p)!=mp_stroked_code ) {
9963       @<Compain that the edge structure contains a node of the wrong type
9964         and |goto not_found|@>;
9965     }
9966     pp=mp_path_p(p);
9967     if ( p0==null ){ p0=p; y0=mp_y_coord(pp);  };
9968     @<Make |d| point to a new dash node created from stroke |p| and path |pp|
9969       or |goto not_found| if there is an error@>;
9970     @<Insert |d| into the dash list and |goto not_found| if there is an error@>;
9971     p=mp_link(p);
9972   }
9973   if ( dash_list(h)==null_dash ) 
9974     goto NOT_FOUND; /* No error message */
9975   @<Scan |dash_list(h)| and deal with any dashes that are themselves dashed@>;
9976   @<Set |dash_y(h)| and merge the first and last dashes if necessary@>;
9977   return h;
9978 NOT_FOUND: 
9979   @<Flush the dash list, recycle |h| and return |null|@>;
9980 }
9981
9982 @ @<Compain that the edge structure contains a node of the wrong type...@>=
9983
9984 print_err("Picture is too complicated to use as a dash pattern");
9985 help3("When you say `dashed p', picture p should not contain any",
9986   "text, filled regions, or clipping paths.  This time it did",
9987   "so I'll just make it a solid line instead.");
9988 mp_put_get_error(mp);
9989 goto NOT_FOUND;
9990 }
9991
9992 @ A similar error occurs when monotonicity fails.
9993
9994 @<Declarations@>=
9995 static void mp_x_retrace_error (MP mp) ;
9996
9997 @ @c
9998 void mp_x_retrace_error (MP mp) { 
9999 print_err("Picture is too complicated to use as a dash pattern");
10000 help3("When you say `dashed p', every path in p should be monotone",
10001   "in x and there must be no overlapping.  This failed",
10002   "so I'll just make it a solid line instead.");
10003 mp_put_get_error(mp);
10004 }
10005
10006 @ We stash |p| in |mp_info(d)| if |mp_dash_p(p)<>0| so that subsequent processing can
10007 handle the case where the pen stroke |p| is itself dashed.
10008
10009 @<Make |d| point to a new dash node created from stroke |p| and path...@>=
10010 @<Make sure |p| and |p0| are the same color and |goto not_found| if there is
10011   an error@>;
10012 rr=pp;
10013 if ( mp_link(pp)!=pp ) {
10014   do {  
10015     qq=rr; rr=mp_link(rr);
10016     @<Check for retracing between knots |qq| and |rr| and |goto not_found|
10017       if there is a problem@>;
10018   } while (mp_right_type(rr)!=mp_endpoint);
10019 }
10020 d=mp_get_node(mp, dash_node_size);
10021 if ( mp_dash_p(p)==0 ) mp_info(d)=0;  else mp_info(d)=p;
10022 if ( mp_x_coord(pp)<mp_x_coord(rr) ) { 
10023   start_x(d)=mp_x_coord(pp);
10024   stop_x(d)=mp_x_coord(rr);
10025 } else { 
10026   start_x(d)=mp_x_coord(rr);
10027   stop_x(d)=mp_x_coord(pp);
10028 }
10029
10030 @ We also need to check for the case where the segment from |qq| to |rr| is
10031 monotone in $x$ but is reversed relative to the path from |pp| to |qq|.
10032
10033 @<Check for retracing between knots |qq| and |rr| and |goto not_found|...@>=
10034 x0=mp_x_coord(qq);
10035 x1=mp_right_x(qq);
10036 x2=mp_left_x(rr);
10037 x3=mp_x_coord(rr);
10038 if ( (x0>x1) || (x1>x2) || (x2>x3) ) {
10039   if ( (x0<x1) || (x1<x2) || (x2<x3) ) {
10040     if ( mp_ab_vs_cd(mp, x2-x1,x2-x1,x1-x0,x3-x2)>0 ) {
10041       mp_x_retrace_error(mp); goto NOT_FOUND;
10042     }
10043   }
10044 }
10045 if ( (mp_x_coord(pp)>x0) || (x0>x3) ) {
10046   if ( (mp_x_coord(pp)<x0) || (x0<x3) ) {
10047     mp_x_retrace_error(mp); goto NOT_FOUND;
10048   }
10049 }
10050
10051 @ @<Other local variables in |make_dashes|@>=
10052   scaled x0,x1,x2,x3;  /* $x$ coordinates of the segment from |qq| to |rr| */
10053
10054 @ @<Make sure |p| and |p0| are the same color and |goto not_found|...@>=
10055 if ( (red_val(p)!=red_val(p0)) || (black_val(p)!=black_val(p0)) ||
10056   (green_val(p)!=green_val(p0)) || (blue_val(p)!=blue_val(p0)) ) {
10057   print_err("Picture is too complicated to use as a dash pattern");
10058   help3("When you say `dashed p', everything in picture p should",
10059     "be the same color.  I can\'t handle your color changes",
10060     "so I'll just make it a solid line instead.");
10061   mp_put_get_error(mp);
10062   goto NOT_FOUND;
10063 }
10064
10065 @ @<Insert |d| into the dash list and |goto not_found| if there is an error@>=
10066 start_x(null_dash)=stop_x(d);
10067 dd=h; /* this makes |mp_link(dd)=dash_list(h)| */
10068 while ( start_x(mp_link(dd))<stop_x(d) )
10069   dd=mp_link(dd);
10070 if ( dd!=h ) {
10071   if ( (stop_x(dd)>start_x(d)) )
10072     { mp_x_retrace_error(mp); goto NOT_FOUND;  };
10073 }
10074 mp_link(d)=mp_link(dd);
10075 mp_link(dd)=d
10076
10077 @ @<Set |dash_y(h)| and merge the first and last dashes if necessary@>=
10078 d=dash_list(h);
10079 while ( (mp_link(d)!=null_dash) )
10080   d=mp_link(d);
10081 dd=dash_list(h);
10082 dash_y(h)=stop_x(d)-start_x(dd);
10083 if ( abs(y0)>dash_y(h) ) {
10084   dash_y(h)=abs(y0);
10085 } else if ( d!=dd ) { 
10086   dash_list(h)=mp_link(dd);
10087   stop_x(d)=stop_x(dd)+dash_y(h);
10088   mp_free_node(mp, dd,dash_node_size);
10089 }
10090
10091 @ We get here when the argument is a null picture or when there is an error.
10092 Recovering from an error involves making |dash_list(h)| empty to indicate
10093 that |h| is not known to be a valid dash pattern.  We also dereference |h|
10094 since it is not being used for the return value.
10095
10096 @<Flush the dash list, recycle |h| and return |null|@>=
10097 mp_flush_dash_list(mp, h);
10098 delete_edge_ref(h);
10099 return null
10100
10101 @ Having carefully saved the dashed stroked nodes in the
10102 corresponding dash nodes, we must be prepared to break up these dashes into
10103 smaller dashes.
10104
10105 @<Scan |dash_list(h)| and deal with any dashes that are themselves dashed@>=
10106 d=h;  /* now |mp_link(d)=dash_list(h)| */
10107 while ( mp_link(d)!=null_dash ) {
10108   ds=mp_info(mp_link(d));
10109   if ( ds==null ) { 
10110     d=mp_link(d);
10111   } else {
10112     hh=mp_dash_p(ds);
10113     hsf=dash_scale(ds);
10114     if ( (hh==null) ) mp_confusion(mp, "dash1");
10115 @:this can't happen dash0}{\quad dash1@>
10116     if ( dash_y(hh)==0 ) {
10117       d=mp_link(d);
10118     } else { 
10119       if ( dash_list(hh)==null ) mp_confusion(mp, "dash1");
10120 @:this can't happen dash0}{\quad dash1@>
10121       @<Replace |mp_link(d)| by a dashed version as determined by edge header
10122           |hh| and scale factor |ds|@>;
10123     }
10124   }
10125 }
10126
10127 @ @<Other local variables in |make_dashes|@>=
10128 pointer dln;  /* |mp_link(d)| */
10129 pointer hh;  /* an edge header that tells how to break up |dln| */
10130 scaled hsf;  /* the dash pattern from |hh| gets scaled by this */
10131 pointer ds;  /* the stroked node from which |hh| and |hsf| are derived */
10132 scaled xoff;  /* added to $x$ values in |dash_list(hh)| to match |dln| */
10133
10134 @ @<Replace |mp_link(d)| by a dashed version as determined by edge header...@>=
10135 dln=mp_link(d);
10136 dd=dash_list(hh);
10137 xoff=start_x(dln)-mp_take_scaled(mp, hsf,start_x(dd))-
10138         mp_take_scaled(mp, hsf,mp_dash_offset(mp, hh));
10139 start_x(null_dash)=mp_take_scaled(mp, hsf,start_x(dd))
10140                    +mp_take_scaled(mp, hsf,dash_y(hh));
10141 stop_x(null_dash)=start_x(null_dash);
10142 @<Advance |dd| until finding the first dash that overlaps |dln| when
10143   offset by |xoff|@>;
10144 while ( start_x(dln)<=stop_x(dln) ) {
10145   @<If |dd| has `fallen off the end', back up to the beginning and fix |xoff|@>;
10146   @<Insert a dash between |d| and |dln| for the overlap with the offset version
10147     of |dd|@>;
10148   dd=mp_link(dd);
10149   start_x(dln)=xoff+mp_take_scaled(mp, hsf,start_x(dd));
10150 }
10151 mp_link(d)=mp_link(dln);
10152 mp_free_node(mp, dln,dash_node_size)
10153
10154 @ The name of this module is a bit of a lie because we just find the
10155 first |dd| where |take_scaled (hsf, stop_x(dd))| is large enough to make an
10156 overlap possible.  It could be that the unoffset version of dash |dln| falls
10157 in the gap between |dd| and its predecessor.
10158
10159 @<Advance |dd| until finding the first dash that overlaps |dln| when...@>=
10160 while ( xoff+mp_take_scaled(mp, hsf,stop_x(dd))<start_x(dln) ) {
10161   dd=mp_link(dd);
10162 }
10163
10164 @ @<If |dd| has `fallen off the end', back up to the beginning and fix...@>=
10165 if ( dd==null_dash ) { 
10166   dd=dash_list(hh);
10167   xoff=xoff+mp_take_scaled(mp, hsf,dash_y(hh));
10168 }
10169
10170 @ At this point we already know that
10171 |start_x(dln)<=xoff+take_scaled(hsf,stop_x(dd))|.
10172
10173 @<Insert a dash between |d| and |dln| for the overlap with the offset...@>=
10174 if ( (xoff+mp_take_scaled(mp, hsf,start_x(dd)))<=stop_x(dln) ) {
10175   mp_link(d)=mp_get_node(mp, dash_node_size);
10176   d=mp_link(d);
10177   mp_link(d)=dln;
10178   if ( start_x(dln)>(xoff+mp_take_scaled(mp, hsf,start_x(dd))))
10179     start_x(d)=start_x(dln);
10180   else 
10181     start_x(d)=xoff+mp_take_scaled(mp, hsf,start_x(dd));
10182   if ( stop_x(dln)<(xoff+mp_take_scaled(mp, hsf,stop_x(dd)))) 
10183     stop_x(d)=stop_x(dln);
10184   else 
10185     stop_x(d)=xoff+mp_take_scaled(mp, hsf,stop_x(dd));
10186 }
10187
10188 @ The next major task is to update the bounding box information in an edge
10189 header~|h|. This is done via a procedure |adjust_bbox| that enlarges an edge
10190 header's bounding box to accommodate the box computed by |path_bbox| or
10191 |pen_bbox|. (This is stored in global variables |minx|, |miny|, |maxx|, and
10192 |maxy|.)
10193
10194 @c static void mp_adjust_bbox (MP mp,pointer h) { 
10195   if ( mp_minx<minx_val(h) ) minx_val(h)=mp_minx;
10196   if ( mp_miny<miny_val(h) ) miny_val(h)=mp_miny;
10197   if ( mp_maxx>maxx_val(h) ) maxx_val(h)=mp_maxx;
10198   if ( mp_maxy>maxy_val(h) ) maxy_val(h)=mp_maxy;
10199 }
10200
10201 @ Here is a special routine for updating the bounding box information in
10202 edge header~|h| to account for the squared-off ends of a non-cyclic path~|p|
10203 that is to be stroked with the pen~|pp|.
10204
10205 @c static void mp_box_ends (MP mp, pointer p, pointer pp, pointer h) {
10206   pointer q;  /* a knot node adjacent to knot |p| */
10207   fraction dx,dy;  /* a unit vector in the direction out of the path at~|p| */
10208   scaled d;  /* a factor for adjusting the length of |(dx,dy)| */
10209   scaled z;  /* a coordinate being tested against the bounding box */
10210   scaled xx,yy;  /* the extreme pen vertex in the |(dx,dy)| direction */
10211   integer i; /* a loop counter */
10212   if ( mp_right_type(p)!=mp_endpoint ) { 
10213     q=mp_link(p);
10214     while (1) { 
10215       @<Make |(dx,dy)| the final direction for the path segment from
10216         |q| to~|p|; set~|d|@>;
10217       d=mp_pyth_add(mp, dx,dy);
10218       if ( d>0 ) { 
10219          @<Normalize the direction |(dx,dy)| and find the pen offset |(xx,yy)|@>;
10220          for (i=1;i<= 2;i++) { 
10221            @<Use |(dx,dy)| to generate a vertex of the square end cap and
10222              update the bounding box to accommodate it@>;
10223            dx=-dx; dy=-dy; 
10224         }
10225       }
10226       if ( mp_right_type(p)==mp_endpoint ) {
10227          return;
10228       } else {
10229         @<Advance |p| to the end of the path and make |q| the previous knot@>;
10230       } 
10231     }
10232   }
10233 }
10234
10235 @ @<Make |(dx,dy)| the final direction for the path segment from...@>=
10236 if ( q==mp_link(p) ) { 
10237   dx=mp_x_coord(p)-mp_right_x(p);
10238   dy=mp_y_coord(p)-mp_right_y(p);
10239   if ( (dx==0)&&(dy==0) ) {
10240     dx=mp_x_coord(p)-mp_left_x(q);
10241     dy=mp_y_coord(p)-mp_left_y(q);
10242   }
10243 } else { 
10244   dx=mp_x_coord(p)-mp_left_x(p);
10245   dy=mp_y_coord(p)-mp_left_y(p);
10246   if ( (dx==0)&&(dy==0) ) {
10247     dx=mp_x_coord(p)-mp_right_x(q);
10248     dy=mp_y_coord(p)-mp_right_y(q);
10249   }
10250 }
10251 dx=mp_x_coord(p)-mp_x_coord(q);
10252 dy=mp_y_coord(p)-mp_y_coord(q)
10253
10254 @ @<Normalize the direction |(dx,dy)| and find the pen offset |(xx,yy)|@>=
10255 dx=mp_make_fraction(mp, dx,d);
10256 dy=mp_make_fraction(mp, dy,d);
10257 mp_find_offset(mp, -dy,dx,pp);
10258 xx=mp->cur_x; yy=mp->cur_y
10259
10260 @ @<Use |(dx,dy)| to generate a vertex of the square end cap and...@>=
10261 mp_find_offset(mp, dx,dy,pp);
10262 d=mp_take_fraction(mp, xx-mp->cur_x,dx)+mp_take_fraction(mp, yy-mp->cur_y,dy);
10263 if ( ((d<0)&&(i==1)) || ((d>0)&&(i==2))) 
10264   mp_confusion(mp, "box_ends");
10265 @:this can't happen box ends}{\quad\\{box\_ends}@>
10266 z=mp_x_coord(p)+mp->cur_x+mp_take_fraction(mp, d,dx);
10267 if ( z<minx_val(h) ) minx_val(h)=z;
10268 if ( z>maxx_val(h) ) maxx_val(h)=z;
10269 z=mp_y_coord(p)+mp->cur_y+mp_take_fraction(mp, d,dy);
10270 if ( z<miny_val(h) ) miny_val(h)=z;
10271 if ( z>maxy_val(h) ) maxy_val(h)=z
10272
10273 @ @<Advance |p| to the end of the path and make |q| the previous knot@>=
10274 do {  
10275   q=p;
10276   p=mp_link(p);
10277 } while (mp_right_type(p)!=mp_endpoint)
10278
10279 @ The major difficulty in finding the bounding box of an edge structure is the
10280 effect of clipping paths.  We treat them conservatively by only clipping to the
10281 clipping path's bounding box, but this still
10282 requires recursive calls to |set_bbox| in order to find the bounding box of
10283 @^recursion@>
10284 the objects to be clipped.  Such calls are distinguished by the fact that the
10285 boolean parameter |top_level| is false.
10286
10287 @c 
10288 void mp_set_bbox (MP mp,pointer h, boolean top_level) {
10289   pointer p;  /* a graphical object being considered */
10290   scaled sminx,sminy,smaxx,smaxy;
10291   /* for saving the bounding box during recursive calls */
10292   scaled x0,x1,y0,y1;  /* temporary registers */
10293   integer lev;  /* nesting level for |mp_start_bounds_code| nodes */
10294   @<Wipe out any existing bounding box information if |bbtype(h)| is
10295   incompatible with |internal[mp_true_corners]|@>;
10296   while ( mp_link(bblast(h))!=null ) { 
10297     p=mp_link(bblast(h));
10298     bblast(h)=p;
10299     switch (mp_type(p)) {
10300     case mp_stop_clip_code: 
10301       if ( top_level ) mp_confusion(mp, "bbox");  else return;
10302 @:this can't happen bbox}{\quad bbox@>
10303       break;
10304     @<Other cases for updating the bounding box based on the type of object |p|@>;
10305     } /* all cases are enumerated above */
10306   }
10307   if ( ! top_level ) mp_confusion(mp, "bbox");
10308 }
10309
10310 @ @<Declarations@>=
10311 static void mp_set_bbox (MP mp,pointer h, boolean top_level);
10312
10313 @ @<Wipe out any existing bounding box information if |bbtype(h)| is...@>=
10314 switch (bbtype(h)) {
10315 case no_bounds: 
10316   break;
10317 case bounds_set: 
10318   if ( mp->internal[mp_true_corners]>0 ) mp_init_bbox(mp, h);
10319   break;
10320 case bounds_unset: 
10321   if ( mp->internal[mp_true_corners]<=0 ) mp_init_bbox(mp, h);
10322   break;
10323 } /* there are no other cases */
10324
10325 @ @<Other cases for updating the bounding box...@>=
10326 case mp_fill_code: 
10327   mp_path_bbox(mp, mp_path_p(p));
10328   if ( mp_pen_p(p)!=null ) { 
10329     x0=mp_minx; y0=mp_miny;
10330     x1=mp_maxx; y1=mp_maxy;
10331     mp_pen_bbox(mp, mp_pen_p(p));
10332     mp_minx=mp_minx+x0;
10333     mp_miny=mp_miny+y0;
10334     mp_maxx=mp_maxx+x1;
10335     mp_maxy=mp_maxy+y1;
10336   }
10337   mp_adjust_bbox(mp, h);
10338   break;
10339
10340 @ @<Other cases for updating the bounding box...@>=
10341 case mp_start_bounds_code: 
10342   if ( mp->internal[mp_true_corners]>0 ) {
10343     bbtype(h)=bounds_unset;
10344   } else { 
10345     bbtype(h)=bounds_set;
10346     mp_path_bbox(mp, mp_path_p(p));
10347     mp_adjust_bbox(mp, h);
10348     @<Scan to the matching |mp_stop_bounds_code| node and update |p| and
10349       |bblast(h)|@>;
10350   }
10351   break;
10352 case mp_stop_bounds_code: 
10353   if ( mp->internal[mp_true_corners]<=0 ) mp_confusion(mp, "bbox2");
10354 @:this can't happen bbox2}{\quad bbox2@>
10355   break;
10356
10357 @ @<Scan to the matching |mp_stop_bounds_code| node and update |p| and...@>=
10358 lev=1;
10359 while ( lev!=0 ) { 
10360   if ( mp_link(p)==null ) mp_confusion(mp, "bbox2");
10361 @:this can't happen bbox2}{\quad bbox2@>
10362   p=mp_link(p);
10363   if ( mp_type(p)==mp_start_bounds_code ) incr(lev);
10364   else if ( mp_type(p)==mp_stop_bounds_code ) decr(lev);
10365 }
10366 bblast(h)=p
10367
10368 @ It saves a lot of grief here to be slightly conservative and not account for
10369 omitted parts of dashed lines.  We also don't worry about the material omitted
10370 when using butt end caps.  The basic computation is for round end caps and
10371 |box_ends| augments it for square end caps.
10372
10373 @<Other cases for updating the bounding box...@>=
10374 case mp_stroked_code: 
10375   mp_path_bbox(mp, mp_path_p(p));
10376   x0=mp_minx; y0=mp_miny;
10377   x1=mp_maxx; y1=mp_maxy;
10378   mp_pen_bbox(mp, mp_pen_p(p));
10379   mp_minx=mp_minx+x0;
10380   mp_miny=mp_miny+y0;
10381   mp_maxx=mp_maxx+x1;
10382   mp_maxy=mp_maxy+y1;
10383   mp_adjust_bbox(mp, h);
10384   if ( (mp_left_type(mp_path_p(p))==mp_endpoint)&&(lcap_val(p)==2) )
10385     mp_box_ends(mp, mp_path_p(p), mp_pen_p(p), h);
10386   break;
10387
10388 @ The height width and depth information stored in a text node determines a
10389 rectangle that needs to be transformed according to the transformation
10390 parameters stored in the text node.
10391
10392 @<Other cases for updating the bounding box...@>=
10393 case mp_text_code: 
10394   x1=mp_take_scaled(mp, txx_val(p),width_val(p));
10395   y0=mp_take_scaled(mp, txy_val(p),-depth_val(p));
10396   y1=mp_take_scaled(mp, txy_val(p),height_val(p));
10397   mp_minx=tx_val(p);
10398   mp_maxx=mp_minx;
10399   if ( y0<y1 ) { mp_minx=mp_minx+y0; mp_maxx=mp_maxx+y1;  }
10400   else         { mp_minx=mp_minx+y1; mp_maxx=mp_maxx+y0;  }
10401   if ( x1<0 ) mp_minx=mp_minx+x1;  else mp_maxx=mp_maxx+x1;
10402   x1=mp_take_scaled(mp, tyx_val(p),width_val(p));
10403   y0=mp_take_scaled(mp, tyy_val(p),-depth_val(p));
10404   y1=mp_take_scaled(mp, tyy_val(p),height_val(p));
10405   mp_miny=ty_val(p);
10406   mp_maxy=mp_miny;
10407   if ( y0<y1 ) { mp_miny=mp_miny+y0; mp_maxy=mp_maxy+y1;  }
10408   else         { mp_miny=mp_miny+y1; mp_maxy=mp_maxy+y0;  }
10409   if ( x1<0 ) mp_miny=mp_miny+x1;  else mp_maxy=mp_maxy+x1;
10410   mp_adjust_bbox(mp, h);
10411   break;
10412
10413 @ This case involves a recursive call that advances |bblast(h)| to the node of
10414 type |mp_stop_clip_code| that matches |p|.
10415
10416 @<Other cases for updating the bounding box...@>=
10417 case mp_start_clip_code: 
10418   mp_path_bbox(mp, mp_path_p(p));
10419   x0=mp_minx; y0=mp_miny;
10420   x1=mp_maxx; y1=mp_maxy;
10421   sminx=minx_val(h); sminy=miny_val(h);
10422   smaxx=maxx_val(h); smaxy=maxy_val(h);
10423   @<Reinitialize the bounding box in header |h| and call |set_bbox| recursively
10424     starting at |mp_link(p)|@>;
10425   @<Clip the bounding box in |h| to the rectangle given by |x0|, |x1|,
10426     |y0|, |y1|@>;
10427   mp_minx=sminx; mp_miny=sminy;
10428   mp_maxx=smaxx; mp_maxy=smaxy;
10429   mp_adjust_bbox(mp, h);
10430   break;
10431
10432 @ @<Reinitialize the bounding box in header |h| and call |set_bbox|...@>=
10433 minx_val(h)=el_gordo;
10434 miny_val(h)=el_gordo;
10435 maxx_val(h)=-el_gordo;
10436 maxy_val(h)=-el_gordo;
10437 mp_set_bbox(mp, h,false)
10438
10439 @ @<Clip the bounding box in |h| to the rectangle given by |x0|, |x1|,...@>=
10440 if ( minx_val(h)<x0 ) minx_val(h)=x0;
10441 if ( miny_val(h)<y0 ) miny_val(h)=y0;
10442 if ( maxx_val(h)>x1 ) maxx_val(h)=x1;
10443 if ( maxy_val(h)>y1 ) maxy_val(h)=y1
10444
10445 @* \[22] Finding an envelope.
10446 When \MP\ has a path and a polygonal pen, it needs to express the desired
10447 shape in terms of things \ps\ can understand.  The present task is to compute
10448 a new path that describes the region to be filled.  It is convenient to
10449 define this as a two step process where the first step is determining what
10450 offset to use for each segment of the path.
10451
10452 @ Given a pointer |c| to a cyclic path,
10453 and a pointer~|h| to the first knot of a pen polygon,
10454 the |offset_prep| routine changes the path into cubics that are
10455 associated with particular pen offsets. Thus if the cubic between |p|
10456 and~|q| is associated with the |k|th offset and the cubic between |q| and~|r|
10457 has offset |l| then |mp_info(q)=zero_off+l-k|. (The constant |zero_off| is added
10458 to because |l-k| could be negative.)
10459
10460 After overwriting the type information with offset differences, we no longer
10461 have a true path so we refer to the knot list returned by |offset_prep| as an
10462 ``envelope spec.''
10463 @^envelope spec@>
10464 Since an envelope spec only determines relative changes in pen offsets,
10465 |offset_prep| sets a global variable |spec_offset| to the relative change from
10466 |h| to the first offset.
10467
10468 @d zero_off 16384 /* added to offset changes to make them positive */
10469
10470 @<Glob...@>=
10471 integer spec_offset; /* number of pen edges between |h| and the initial offset */
10472
10473 @ @c
10474 static pointer mp_offset_prep (MP mp,pointer c, pointer h) {
10475   halfword n; /* the number of vertices in the pen polygon */
10476   pointer c0,p,q,q0,r,w, ww; /* for list manipulation */
10477   integer k_needed; /* amount to be added to |mp_info(p)| when it is computed */
10478   pointer w0; /* a pointer to pen offset to use just before |p| */
10479   scaled dxin,dyin; /* the direction into knot |p| */
10480   integer turn_amt; /* change in pen offsets for the current cubic */
10481   @<Other local variables for |offset_prep|@>;
10482   dx0=0; dy0=0;
10483   @<Initialize the pen size~|n|@>;
10484   @<Initialize the incoming direction and pen offset at |c|@>;
10485   p=c; c0=c; k_needed=0;
10486   do {  
10487     q=mp_link(p);
10488     @<Split the cubic between |p| and |q|, if necessary, into cubics
10489       associated with single offsets, after which |q| should
10490       point to the end of the final such cubic@>;
10491   NOT_FOUND:
10492     @<Advance |p| to node |q|, removing any ``dead'' cubics that
10493       might have been introduced by the splitting process@>;
10494   } while (q!=c);
10495   @<Fix the offset change in |mp_info(c)| and set |c| to the return value of
10496     |offset_prep|@>;
10497   return c;
10498 }
10499
10500 @ We shall want to keep track of where certain knots on the cyclic path
10501 wind up in the envelope spec.  It doesn't suffice just to keep pointers to
10502 knot nodes because some nodes are deleted while removing dead cubics.  Thus
10503 |offset_prep| updates the following pointers
10504
10505 @<Glob...@>=
10506 pointer spec_p1;
10507 pointer spec_p2; /* pointers to distinguished knots */
10508
10509 @ @<Set init...@>=
10510 mp->spec_p1=null; mp->spec_p2=null;
10511
10512 @ @<Initialize the pen size~|n|@>=
10513 n=0; p=h;
10514 do {  
10515   incr(n);
10516   p=mp_link(p);
10517 } while (p!=h)
10518
10519 @ Since the true incoming direction isn't known yet, we just pick a direction
10520 consistent with the pen offset~|h|.  If this is wrong, it can be corrected
10521 later.
10522
10523 @<Initialize the incoming direction and pen offset at |c|@>=
10524 dxin=mp_x_coord(mp_link(h))-mp_x_coord(knil(h));
10525 dyin=mp_y_coord(mp_link(h))-mp_y_coord(knil(h));
10526 if ( (dxin==0)&&(dyin==0) ) {
10527   dxin=mp_y_coord(knil(h))-mp_y_coord(h);
10528   dyin=mp_x_coord(h)-mp_x_coord(knil(h));
10529 }
10530 w0=h
10531
10532 @ We must be careful not to remove the only cubic in a cycle.
10533
10534 But we must also be careful for another reason. If the user-supplied
10535 path starts with a set of degenerate cubics, the target node |q| can
10536 be collapsed to the initial node |p| which might be the same as the
10537 initial node |c| of the curve. This would cause the |offset_prep| routine
10538 to bail out too early, causing distress later on. (See for example
10539 the testcase reported by Bogus\l{}aw Jackowski in tracker id 267, case 52c
10540 on Sarovar.)
10541
10542 @<Advance |p| to node |q|, removing any ``dead'' cubics...@>=
10543 q0=q;
10544 do { 
10545   r=mp_link(p);
10546   if ( mp_x_coord(p)==mp_right_x(p) && mp_y_coord(p)==mp_right_y(p) &&
10547        mp_x_coord(p)==mp_left_x(r)  && mp_y_coord(p)==mp_left_y(r) &&
10548        mp_x_coord(p)==mp_x_coord(r) && mp_y_coord(p)==mp_y_coord(r) &&
10549        r!=p ) {
10550       @<Remove the cubic following |p| and update the data structures
10551         to merge |r| into |p|@>;
10552   }
10553   p=r;
10554 } while (p!=q);
10555 /* Check if we removed too much */
10556 if ((q!=q0)&&(q!=c||c==c0))
10557   q = mp_link(q)
10558
10559 @ @<Remove the cubic following |p| and update the data structures...@>=
10560 { k_needed=mp_info(p)-zero_off;
10561   if ( r==q ) { 
10562     q=p;
10563   } else { 
10564     mp_info(p)=k_needed+mp_info(r);
10565     k_needed=0;
10566   };
10567   if ( r==c ) { mp_info(p)=mp_info(c); c=p; };
10568   if ( r==mp->spec_p1 ) mp->spec_p1=p;
10569   if ( r==mp->spec_p2 ) mp->spec_p2=p;
10570   r=p; mp_remove_cubic(mp, p);
10571 }
10572
10573 @ Not setting the |info| field of the newly created knot allows the splitting
10574 routine to work for paths.
10575
10576 @<Declarations@>=
10577 static void mp_split_cubic (MP mp,pointer p, fraction t) ;
10578
10579 @ @c
10580 void mp_split_cubic (MP mp,pointer p, fraction t) { /* splits the cubic after |p| */
10581   scaled v; /* an intermediate value */
10582   pointer q,r; /* for list manipulation */
10583   q=mp_link(p); r=mp_get_node(mp, knot_node_size); mp_link(p)=r; mp_link(r)=q;
10584   mp_originator(r)=mp_program_code;
10585   mp_left_type(r)=mp_explicit; mp_right_type(r)=mp_explicit;
10586   v=t_of_the_way(mp_right_x(p),mp_left_x(q));
10587   mp_right_x(p)=t_of_the_way(mp_x_coord(p),mp_right_x(p));
10588   mp_left_x(q)=t_of_the_way(mp_left_x(q),mp_x_coord(q));
10589   mp_left_x(r)=t_of_the_way(mp_right_x(p),v);
10590   mp_right_x(r)=t_of_the_way(v,mp_left_x(q));
10591   mp_x_coord(r)=t_of_the_way(mp_left_x(r),mp_right_x(r));
10592   v=t_of_the_way(mp_right_y(p),mp_left_y(q));
10593   mp_right_y(p)=t_of_the_way(mp_y_coord(p),mp_right_y(p));
10594   mp_left_y(q)=t_of_the_way(mp_left_y(q),mp_y_coord(q));
10595   mp_left_y(r)=t_of_the_way(mp_right_y(p),v);
10596   mp_right_y(r)=t_of_the_way(v,mp_left_y(q));
10597   mp_y_coord(r)=t_of_the_way(mp_left_y(r),mp_right_y(r));
10598 }
10599
10600 @ This does not set |mp_info(p)| or |mp_right_type(p)|.
10601
10602 @<Declarations@>=
10603 static void mp_remove_cubic (MP mp,pointer p) ; 
10604
10605 @ @c
10606 void mp_remove_cubic (MP mp,pointer p) { /* removes the dead cubic following~|p| */
10607   pointer q; /* the node that disappears */
10608   q=mp_link(p); mp_link(p)=mp_link(q);
10609   mp_right_x(p)=mp_right_x(q); mp_right_y(p)=mp_right_y(q);
10610   mp_free_node(mp, q,knot_node_size);
10611 }
10612
10613 @ Let $d\prec d'$ mean that the counter-clockwise angle from $d$ to~$d'$ is
10614 strictly between zero and $180^\circ$.  Then we can define $d\preceq d'$ to
10615 mean that the angle could be zero or $180^\circ$. If $w_k=(u_k,v_k)$ is the
10616 $k$th pen offset, the $k$th pen edge direction is defined by the formula
10617 $$d_k=(u\k-u_k,\,v\k-v_k).$$
10618 When listed by increasing $k$, these directions occur in counter-clockwise
10619 order so that $d_k\preceq d\k$ for all~$k$.
10620 The goal of |offset_prep| is to find an offset index~|k| to associate with
10621 each cubic, such that the direction $d(t)$ of the cubic satisfies
10622 $$d_{k-1}\preceq d(t)\preceq d_k\qquad\hbox{for $0\le t\le 1$.}\eqno(*)$$
10623 We may have to split a cubic into many pieces before each
10624 piece corresponds to a unique offset.
10625
10626 @<Split the cubic between |p| and |q|, if necessary, into cubics...@>=
10627 mp_info(p)=zero_off+k_needed;
10628 k_needed=0;
10629 @<Prepare for derivative computations;
10630   |goto not_found| if the current cubic is dead@>;
10631 @<Find the initial direction |(dx,dy)|@>;
10632 @<Update |mp_info(p)| and find the offset $w_k$ such that
10633   $d_{k-1}\preceq(\\{dx},\\{dy})\prec d_k$; also advance |w0| for
10634   the direction change at |p|@>;
10635 @<Find the final direction |(dxin,dyin)|@>;
10636 @<Decide on the net change in pen offsets and set |turn_amt|@>;
10637 @<Complete the offset splitting process@>;
10638 w0=mp_pen_walk(mp, w0,turn_amt)
10639
10640 @ @<Declarations@>=
10641 static pointer mp_pen_walk (MP mp,pointer w, integer k) ;
10642
10643 @ @c
10644 pointer mp_pen_walk (MP mp,pointer w, integer k) {
10645   /* walk |k| steps around a pen from |w| */
10646   while ( k>0 ) { w=mp_link(w); decr(k);  };
10647   while ( k<0 ) { w=knil(w); incr(k);  };
10648   return w;
10649 }
10650
10651 @ The direction of a cubic $B(z_0,z_1,z_2,z_3;t)=\bigl(x(t),y(t)\bigr)$ can be
10652 calculated from the quadratic polynomials
10653 ${1\over3}x'(t)=B(x_1-x_0,x_2-x_1,x_3-x_2;t)$ and
10654 ${1\over3}y'(t)=B(y_1-y_0,y_2-y_1,y_3-y_2;t)$.
10655 Since we may be calculating directions from several cubics
10656 split from the current one, it is desirable to do these calculations
10657 without losing too much precision. ``Scaled up'' values of the
10658 derivatives, which will be less tainted by accumulated errors than
10659 derivatives found from the cubics themselves, are maintained in
10660 local variables |x0|, |x1|, and |x2|, representing $X_0=2^l(x_1-x_0)$,
10661 $X_1=2^l(x_2-x_1)$, and $X_2=2^l(x_3-x_2)$; similarly |y0|, |y1|, and~|y2|
10662 represent $Y_0=2^l(y_1-y_0)$, $Y_1=2^l(y_2-y_1)$, and $Y_2=2^l(y_3-y_2)$.
10663
10664 @<Other local variables for |offset_prep|@>=
10665 integer x0,x1,x2,y0,y1,y2; /* representatives of derivatives */
10666 integer t0,t1,t2; /* coefficients of polynomial for slope testing */
10667 integer du,dv,dx,dy; /* for directions of the pen and the curve */
10668 integer dx0,dy0; /* initial direction for the first cubic in the curve */
10669 integer max_coef; /* used while scaling */
10670 integer x0a,x1a,x2a,y0a,y1a,y2a; /* intermediate values */
10671 fraction t; /* where the derivative passes through zero */
10672 fraction s; /* a temporary value */
10673
10674 @ @<Prepare for derivative computations...@>=
10675 x0=mp_right_x(p)-mp_x_coord(p);
10676 x2=mp_x_coord(q)-mp_left_x(q);
10677 x1=mp_left_x(q)-mp_right_x(p);
10678 y0=mp_right_y(p)-mp_y_coord(p); y2=mp_y_coord(q)-mp_left_y(q);
10679 y1=mp_left_y(q)-mp_right_y(p);
10680 max_coef=abs(x0);
10681 if ( abs(x1)>max_coef ) max_coef=abs(x1);
10682 if ( abs(x2)>max_coef ) max_coef=abs(x2);
10683 if ( abs(y0)>max_coef ) max_coef=abs(y0);
10684 if ( abs(y1)>max_coef ) max_coef=abs(y1);
10685 if ( abs(y2)>max_coef ) max_coef=abs(y2);
10686 if ( max_coef==0 ) goto NOT_FOUND;
10687 while ( max_coef<fraction_half ) {
10688   double(max_coef);
10689   double(x0); double(x1); double(x2);
10690   double(y0); double(y1); double(y2);
10691 }
10692
10693 @ Let us first solve a special case of the problem: Suppose we
10694 know an index~$k$ such that either (i)~$d(t)\succeq d_{k-1}$ for all~$t$
10695 and $d(0)\prec d_k$, or (ii)~$d(t)\preceq d_k$ for all~$t$ and
10696 $d(0)\succ d_{k-1}$.
10697 Then, in a sense, we're halfway done, since one of the two relations
10698 in $(*)$ is satisfied, and the other couldn't be satisfied for
10699 any other value of~|k|.
10700
10701 Actually, the conditions can be relaxed somewhat since a relation such as
10702 $d(t)\succeq d_{k-1}$ restricts $d(t)$ to a half plane when all that really
10703 matters is whether $d(t)$ crosses the ray in the $d_{k-1}$ direction from
10704 the origin.  The condition for case~(i) becomes $d_{k-1}\preceq d(0)\prec d_k$
10705 and $d(t)$ never crosses the $d_{k-1}$ ray in the clockwise direction.
10706 Case~(ii) is similar except $d(t)$ cannot cross the $d_k$ ray in the
10707 counterclockwise direction.
10708
10709 The |fin_offset_prep| subroutine solves the stated subproblem.
10710 It has a parameter called |rise| that is |1| in
10711 case~(i), |-1| in case~(ii). Parameters |x0| through |y2| represent
10712 the derivative of the cubic following |p|.
10713 The |w| parameter should point to offset~$w_k$ and |mp_info(p)| should already
10714 be set properly.  The |turn_amt| parameter gives the absolute value of the
10715 overall net change in pen offsets.
10716
10717 @<Declarations@>=
10718 static void mp_fin_offset_prep (MP mp,pointer p, pointer w, integer 
10719   x0,integer x1, integer x2, integer y0, integer y1, integer y2, 
10720   integer rise, integer turn_amt) ;
10721
10722 @ @c
10723 void mp_fin_offset_prep (MP mp,pointer p, pointer w, integer 
10724   x0,integer x1, integer x2, integer y0, integer y1, integer y2, 
10725   integer rise, integer turn_amt)  {
10726   pointer ww; /* for list manipulation */
10727   scaled du,dv; /* for slope calculation */
10728   integer t0,t1,t2; /* test coefficients */
10729   fraction t; /* place where the derivative passes a critical slope */
10730   fraction s; /* slope or reciprocal slope */
10731   integer v; /* intermediate value for updating |x0..y2| */
10732   pointer q; /* original |mp_link(p)| */
10733   q=mp_link(p);
10734   while (1)  { 
10735     if ( rise>0 ) ww=mp_link(w); /* a pointer to $w\k$ */
10736     else  ww=knil(w); /* a pointer to $w_{k-1}$ */
10737     @<Compute test coefficients |(t0,t1,t2)|
10738       for $d(t)$ versus $d_k$ or $d_{k-1}$@>;
10739     t=mp_crossing_point(mp, t0,t1,t2);
10740     if ( t>=fraction_one ) {
10741       if ( turn_amt>0 ) t=fraction_one;  else return;
10742     }
10743     @<Split the cubic at $t$,
10744       and split off another cubic if the derivative crosses back@>;
10745     w=ww;
10746   }
10747 }
10748
10749 @ We want $B(\\{t0},\\{t1},\\{t2};t)$ to be the dot product of $d(t)$ with a
10750 $-90^\circ$ rotation of the vector from |w| to |ww|.  This makes the resulting
10751 function cross from positive to negative when $d_{k-1}\preceq d(t)\preceq d_k$
10752 begins to fail.
10753
10754 @<Compute test coefficients |(t0,t1,t2)| for $d(t)$ versus...@>=
10755 du=mp_x_coord(ww)-mp_x_coord(w); dv=mp_y_coord(ww)-mp_y_coord(w);
10756 if ( abs(du)>=abs(dv) ) {
10757   s=mp_make_fraction(mp, dv,du);
10758   t0=mp_take_fraction(mp, x0,s)-y0;
10759   t1=mp_take_fraction(mp, x1,s)-y1;
10760   t2=mp_take_fraction(mp, x2,s)-y2;
10761   if ( du<0 ) { negate(t0); negate(t1); negate(t2);  }
10762 } else { 
10763   s=mp_make_fraction(mp, du,dv);
10764   t0=x0-mp_take_fraction(mp, y0,s);
10765   t1=x1-mp_take_fraction(mp, y1,s);
10766   t2=x2-mp_take_fraction(mp, y2,s);
10767   if ( dv<0 ) { negate(t0); negate(t1); negate(t2);  }
10768 }
10769 if ( t0<0 ) t0=0 /* should be positive without rounding error */
10770
10771 @ The curve has crossed $d_k$ or $d_{k-1}$; its initial segment satisfies
10772 $(*)$, and it might cross again and return towards $s_{k-1}$ or $s_k$,
10773 respectively, yielding another solution of $(*)$.
10774
10775 @<Split the cubic at $t$, and split off another...@>=
10776
10777 mp_split_cubic(mp, p,t); p=mp_link(p); mp_info(p)=zero_off+rise;
10778 decr(turn_amt);
10779 v=t_of_the_way(x0,x1); x1=t_of_the_way(x1,x2);
10780 x0=t_of_the_way(v,x1);
10781 v=t_of_the_way(y0,y1); y1=t_of_the_way(y1,y2);
10782 y0=t_of_the_way(v,y1);
10783 if ( turn_amt<0 ) {
10784   t1=t_of_the_way(t1,t2);
10785   if ( t1>0 ) t1=0; /* without rounding error, |t1| would be |<=0| */
10786   t=mp_crossing_point(mp, 0,-t1,-t2);
10787   if ( t>fraction_one ) t=fraction_one;
10788   incr(turn_amt);
10789   if ( (t==fraction_one)&&(mp_link(p)!=q) ) {
10790     mp_info(mp_link(p))=mp_info(mp_link(p))-rise;
10791   } else { 
10792     mp_split_cubic(mp, p,t); mp_info(mp_link(p))=zero_off-rise;
10793     v=t_of_the_way(x1,x2); x1=t_of_the_way(x0,x1);
10794     x2=t_of_the_way(x1,v);
10795     v=t_of_the_way(y1,y2); y1=t_of_the_way(y0,y1);
10796     y2=t_of_the_way(y1,v);
10797   }
10798 }
10799 }
10800
10801 @ Now we must consider the general problem of |offset_prep|, when
10802 nothing is known about a given cubic. We start by finding its
10803 direction in the vicinity of |t=0|.
10804
10805 If $z'(t)=0$, the given cubic is numerically unstable but |offset_prep|
10806 has not yet introduced any more numerical errors.  Thus we can compute
10807 the true initial direction for the given cubic, even if it is almost
10808 degenerate.
10809
10810 @<Find the initial direction |(dx,dy)|@>=
10811 dx=x0; dy=y0;
10812 if ( dx==0 && dy==0 ) { 
10813   dx=x1; dy=y1;
10814   if ( dx==0 && dy==0 ) { 
10815     dx=x2; dy=y2;
10816   }
10817 }
10818 if ( p==c ) { dx0=dx; dy0=dy;  }
10819
10820 @ @<Find the final direction |(dxin,dyin)|@>=
10821 dxin=x2; dyin=y2;
10822 if ( dxin==0 && dyin==0 ) {
10823   dxin=x1; dyin=y1;
10824   if ( dxin==0 && dyin==0 ) {
10825     dxin=x0; dyin=y0;
10826   }
10827 }
10828
10829 @ The next step is to bracket the initial direction between consecutive
10830 edges of the pen polygon.  We must be careful to turn clockwise only if
10831 this makes the turn less than $180^\circ$. (A $180^\circ$ turn must be
10832 counter-clockwise in order to make \&{doublepath} envelopes come out
10833 @:double_path_}{\&{doublepath} primitive@>
10834 right.) This code depends on |w0| being the offset for |(dxin,dyin)|.
10835
10836 @<Update |mp_info(p)| and find the offset $w_k$ such that...@>=
10837 turn_amt=mp_get_turn_amt(mp,w0,dx,dy,(mp_ab_vs_cd(mp, dy,dxin,dx,dyin)>=0));
10838 w=mp_pen_walk(mp, w0, turn_amt);
10839 w0=w;
10840 mp_info(p)=mp_info(p)+turn_amt
10841
10842 @ Decide how many pen offsets to go away from |w| in order to find the offset
10843 for |(dx,dy)|, going counterclockwise if |ccw| is |true|.  This assumes that
10844 |w| is the offset for some direction $(x',y')$ from which the angle to |(dx,dy)|
10845 in the sense determined by |ccw| is less than or equal to $180^\circ$.
10846
10847 If the pen polygon has only two edges, they could both be parallel
10848 to |(dx,dy)|.  In this case, we must be careful to stop after crossing the first
10849 such edge in order to avoid an infinite loop.
10850
10851 @<Declarations@>=
10852 static integer mp_get_turn_amt (MP mp,pointer w, scaled  dx,
10853                          scaled dy, boolean  ccw);
10854
10855 @ @c
10856 integer mp_get_turn_amt (MP mp,pointer w, scaled  dx,
10857                          scaled dy, boolean  ccw) {
10858   pointer ww; /* a neighbor of knot~|w| */
10859   integer s; /* turn amount so far */
10860   integer t; /* |ab_vs_cd| result */
10861   s=0;
10862   if ( ccw ) { 
10863     ww=mp_link(w);
10864     do {  
10865       t=mp_ab_vs_cd(mp, dy,(mp_x_coord(ww)-mp_x_coord(w)),
10866                         dx,(mp_y_coord(ww)-mp_y_coord(w)));
10867       if ( t<0 ) break;
10868       incr(s);
10869       w=ww; ww=mp_link(ww);
10870     } while (t>0);
10871   } else { 
10872     ww=knil(w);
10873     while ( mp_ab_vs_cd(mp, dy,(mp_x_coord(w)-mp_x_coord(ww)),
10874                             dx,(mp_y_coord(w)-mp_y_coord(ww))) < 0) { 
10875       decr(s);
10876       w=ww; ww=knil(ww);
10877     }
10878   }
10879   return s;
10880 }
10881
10882 @ When we're all done, the final offset is |w0| and the final curve direction
10883 is |(dxin,dyin)|.  With this knowledge of the incoming direction at |c|, we
10884 can correct |mp_info(c)| which was erroneously based on an incoming offset
10885 of~|h|.
10886
10887 @d fix_by(A) mp_info(c)=mp_info(c)+(A)
10888
10889 @<Fix the offset change in |mp_info(c)| and set |c| to the return value of...@>=
10890 mp->spec_offset=mp_info(c)-zero_off;
10891 if ( mp_link(c)==c ) {
10892   mp_info(c)=zero_off+n;
10893 } else { 
10894   fix_by(k_needed);
10895   while ( w0!=h ) { fix_by(1); w0=mp_link(w0);  };
10896   while ( mp_info(c)<=zero_off-n ) fix_by(n);
10897   while ( mp_info(c)>zero_off ) fix_by(-n);
10898   if ( (mp_info(c)!=zero_off)&&(mp_ab_vs_cd(mp, dy0,dxin,dx0,dyin)>=0) ) fix_by(n);
10899 }
10900
10901 @ Finally we want to reduce the general problem to situations that
10902 |fin_offset_prep| can handle. We split the cubic into at most three parts
10903 with respect to $d_{k-1}$, and apply |fin_offset_prep| to each part.
10904
10905 @<Complete the offset splitting process@>=
10906 ww=knil(w);
10907 @<Compute test coeff...@>;
10908 @<Find the first |t| where $d(t)$ crosses $d_{k-1}$ or set
10909   |t:=fraction_one+1|@>;
10910 if ( t>fraction_one ) {
10911   mp_fin_offset_prep(mp, p,w,x0,x1,x2,y0,y1,y2,1,turn_amt);
10912 } else {
10913   mp_split_cubic(mp, p,t); r=mp_link(p);
10914   x1a=t_of_the_way(x0,x1); x1=t_of_the_way(x1,x2);
10915   x2a=t_of_the_way(x1a,x1);
10916   y1a=t_of_the_way(y0,y1); y1=t_of_the_way(y1,y2);
10917   y2a=t_of_the_way(y1a,y1);
10918   mp_fin_offset_prep(mp, p,w,x0,x1a,x2a,y0,y1a,y2a,1,0); x0=x2a; y0=y2a;
10919   mp_info(r)=zero_off-1;
10920   if ( turn_amt>=0 ) {
10921     t1=t_of_the_way(t1,t2);
10922     if ( t1>0 ) t1=0;
10923     t=mp_crossing_point(mp, 0,-t1,-t2);
10924     if ( t>fraction_one ) t=fraction_one;
10925     @<Split off another rising cubic for |fin_offset_prep|@>;
10926     mp_fin_offset_prep(mp, r,ww,x0,x1,x2,y0,y1,y2,-1,0);
10927   } else {
10928     mp_fin_offset_prep(mp, r,ww,x0,x1,x2,y0,y1,y2,-1,(-1-turn_amt));
10929   }
10930 }
10931
10932 @ @<Split off another rising cubic for |fin_offset_prep|@>=
10933 mp_split_cubic(mp, r,t); mp_info(mp_link(r))=zero_off+1;
10934 x1a=t_of_the_way(x1,x2); x1=t_of_the_way(x0,x1);
10935 x0a=t_of_the_way(x1,x1a);
10936 y1a=t_of_the_way(y1,y2); y1=t_of_the_way(y0,y1);
10937 y0a=t_of_the_way(y1,y1a);
10938 mp_fin_offset_prep(mp, mp_link(r),w,x0a,x1a,x2,y0a,y1a,y2,1,turn_amt);
10939 x2=x0a; y2=y0a
10940
10941 @ At this point, the direction of the incoming pen edge is |(-du,-dv)|.
10942 When the component of $d(t)$ perpendicular to |(-du,-dv)| crosses zero, we
10943 need to decide whether the directions are parallel or antiparallel.  We
10944 can test this by finding the dot product of $d(t)$ and |(-du,-dv)|, but this
10945 should be avoided when the value of |turn_amt| already determines the
10946 answer.  If |t2<0|, there is one crossing and it is antiparallel only if
10947 |turn_amt>=0|.  If |turn_amt<0|, there should always be at least one
10948 crossing and the first crossing cannot be antiparallel.
10949
10950 @<Find the first |t| where $d(t)$ crosses $d_{k-1}$ or set...@>=
10951 t=mp_crossing_point(mp, t0,t1,t2);
10952 if ( turn_amt>=0 ) {
10953   if ( t2<0 ) {
10954     t=fraction_one+1;
10955   } else { 
10956     u0=t_of_the_way(x0,x1);
10957     u1=t_of_the_way(x1,x2);
10958     ss=mp_take_fraction(mp, -du,t_of_the_way(u0,u1));
10959     v0=t_of_the_way(y0,y1);
10960     v1=t_of_the_way(y1,y2);
10961     ss=ss+mp_take_fraction(mp, -dv,t_of_the_way(v0,v1));
10962     if ( ss<0 ) t=fraction_one+1;
10963   }
10964 } else if ( t>fraction_one ) {
10965   t=fraction_one;
10966 }
10967
10968 @ @<Other local variables for |offset_prep|@>=
10969 integer u0,u1,v0,v1; /* intermediate values for $d(t)$ calculation */
10970 integer ss = 0; /* the part of the dot product computed so far */
10971 int d_sign; /* sign of overall change in direction for this cubic */
10972
10973 @ If the cubic almost has a cusp, it is a numerically ill-conditioned
10974 problem to decide which way it loops around but that's OK as long we're
10975 consistent.  To make \&{doublepath} envelopes work properly, reversing
10976 the path should always change the sign of |turn_amt|.
10977
10978 @<Decide on the net change in pen offsets and set |turn_amt|@>=
10979 d_sign=mp_ab_vs_cd(mp, dx,dyin, dxin,dy);
10980 if ( d_sign==0 ) {
10981   @<Check rotation direction based on node position@>
10982 }
10983 if ( d_sign==0 ) {
10984   if ( dx==0 ) {
10985     if ( dy>0 ) d_sign=1;  else d_sign=-1;
10986   } else {
10987     if ( dx>0 ) d_sign=1;  else d_sign=-1; 
10988   }
10989 }
10990 @<Make |ss| negative if and only if the total change in direction is
10991   more than $180^\circ$@>;
10992 turn_amt=mp_get_turn_amt(mp, w, dxin, dyin, (d_sign>0));
10993 if ( ss<0 ) turn_amt=turn_amt-d_sign*n
10994
10995 @ We check rotation direction by looking at the vector connecting the current
10996 node with the next. If its angle with incoming and outgoing tangents has the
10997 same sign, we pick this as |d_sign|, since it means we have a flex, not a cusp.
10998 Otherwise we proceed to the cusp code.
10999
11000 @<Check rotation direction based on node position@>=
11001 u0=mp_x_coord(q)-mp_x_coord(p);
11002 u1=mp_y_coord(q)-mp_y_coord(p);
11003 d_sign = half(mp_ab_vs_cd(mp, dx, u1, u0, dy)+
11004   mp_ab_vs_cd(mp, u0, dyin, dxin, u1));
11005
11006 @ In order to be invariant under path reversal, the result of this computation
11007 should not change when |x0|, |y0|, $\ldots$ are all negated and |(x0,y0)| is
11008 then swapped with |(x2,y2)|.  We make use of the identities
11009 |take_fraction(-a,-b)=take_fraction(a,b)| and
11010 |t_of_the_way(-a,-b)=-(t_of_the_way(a,b))|.
11011
11012 @<Make |ss| negative if and only if the total change in direction is...@>=
11013 t0=half(mp_take_fraction(mp, x0,y2))-half(mp_take_fraction(mp, x2,y0));
11014 t1=half(mp_take_fraction(mp, x1,(y0+y2)))-half(mp_take_fraction(mp, y1,(x0+x2)));
11015 if ( t0==0 ) t0=d_sign; /* path reversal always negates |d_sign| */
11016 if ( t0>0 ) {
11017   t=mp_crossing_point(mp, t0,t1,-t0);
11018   u0=t_of_the_way(x0,x1);
11019   u1=t_of_the_way(x1,x2);
11020   v0=t_of_the_way(y0,y1);
11021   v1=t_of_the_way(y1,y2);
11022 } else { 
11023   t=mp_crossing_point(mp, -t0,t1,t0);
11024   u0=t_of_the_way(x2,x1);
11025   u1=t_of_the_way(x1,x0);
11026   v0=t_of_the_way(y2,y1);
11027   v1=t_of_the_way(y1,y0);
11028 }
11029 ss=mp_take_fraction(mp, (x0+x2),t_of_the_way(u0,u1))+
11030    mp_take_fraction(mp, (y0+y2),t_of_the_way(v0,v1))
11031
11032 @ Here's a routine that prints an envelope spec in symbolic form.  It assumes
11033 that the |cur_pen| has not been walked around to the first offset.
11034
11035 @c 
11036 static void mp_print_spec (MP mp,pointer cur_spec, pointer cur_pen, const char *s) {
11037   pointer p,q; /* list traversal */
11038   pointer w; /* the current pen offset */
11039   mp_print_diagnostic(mp, "Envelope spec",s,true);
11040   p=cur_spec; w=mp_pen_walk(mp, cur_pen,mp->spec_offset);
11041   mp_print_ln(mp);
11042   mp_print_two(mp, mp_x_coord(cur_spec),mp_y_coord(cur_spec));
11043   mp_print(mp, " % beginning with offset ");
11044   mp_print_two(mp, mp_x_coord(w),mp_y_coord(w));
11045   do { 
11046     while (1) {  
11047       q=mp_link(p);
11048       @<Print the cubic between |p| and |q|@>;
11049       p=q;
11050           if ((p==cur_spec) || (mp_info(p)!=zero_off)) 
11051         break;
11052     }
11053     if ( mp_info(p)!=zero_off ) {
11054       @<Update |w| as indicated by |mp_info(p)| and print an explanation@>;
11055     }
11056   } while (p!=cur_spec);
11057   mp_print_nl(mp, " & cycle");
11058   mp_end_diagnostic(mp, true);
11059 }
11060
11061 @ @<Update |w| as indicated by |mp_info(p)| and print an explanation@>=
11062
11063   w=mp_pen_walk(mp, w, (mp_info(p)-zero_off));
11064   mp_print(mp, " % ");
11065   if ( mp_info(p)>zero_off ) mp_print(mp, "counter");
11066   mp_print(mp, "clockwise to offset ");
11067   mp_print_two(mp, mp_x_coord(w),mp_y_coord(w));
11068 }
11069
11070 @ @<Print the cubic between |p| and |q|@>=
11071
11072   mp_print_nl(mp, "   ..controls ");
11073   mp_print_two(mp, mp_right_x(p),mp_right_y(p));
11074   mp_print(mp, " and ");
11075   mp_print_two(mp, mp_left_x(q),mp_left_y(q));
11076   mp_print_nl(mp, " ..");
11077   mp_print_two(mp, mp_x_coord(q),mp_y_coord(q));
11078 }
11079
11080 @ Once we have an envelope spec, the remaining task to construct the actual
11081 envelope by offsetting each cubic as determined by the |info| fields in
11082 the knots.  First we use |offset_prep| to convert the |c| into an envelope
11083 spec. Then we add the offsets so that |c| becomes a cyclic path that represents
11084 the envelope.
11085
11086 The |ljoin| and |miterlim| parameters control the treatment of points where the
11087 pen offset changes, and |lcap| controls the endpoints of a \&{doublepath}.
11088 The endpoints are easily located because |c| is given in undoubled form
11089 and then doubled in this procedure.  We use |spec_p1| and |spec_p2| to keep
11090 track of the endpoints and treat them like very sharp corners.
11091 Butt end caps are treated like beveled joins; round end caps are treated like
11092 round joins; and square end caps are achieved by setting |join_type:=3|.
11093
11094 None of these parameters apply to inside joins where the convolution tracing
11095 has retrograde lines.  In such cases we use a simple connect-the-endpoints
11096 approach that is achieved by setting |join_type:=2|.
11097
11098 @c
11099 static pointer mp_make_envelope (MP mp,pointer c, pointer h, quarterword ljoin,
11100   quarterword lcap, scaled miterlim) {
11101   pointer p,q,r,q0; /* for manipulating the path */
11102   int join_type=0; /* codes |0..3| for mitered, round, beveled, or square */
11103   pointer w,w0; /* the pen knot for the current offset */
11104   scaled qx,qy; /* unshifted coordinates of |q| */
11105   halfword k,k0; /* controls pen edge insertion */
11106   @<Other local variables for |make_envelope|@>;
11107   dxin=0; dyin=0; dxout=0; dyout=0;
11108   mp->spec_p1=null; mp->spec_p2=null;
11109   @<If endpoint, double the path |c|, and set |spec_p1| and |spec_p2|@>;
11110   @<Use |offset_prep| to compute the envelope spec then walk |h| around to
11111     the initial offset@>;
11112   w=h;
11113   p=c;
11114   do {  
11115     q=mp_link(p); q0=q;
11116     qx=mp_x_coord(q); qy=mp_y_coord(q);
11117     k=mp_info(q);
11118     k0=k; w0=w;
11119     if ( k!=zero_off ) {
11120       @<Set |join_type| to indicate how to handle offset changes at~|q|@>;
11121     }
11122     @<Add offset |w| to the cubic from |p| to |q|@>;
11123     while ( k!=zero_off ) { 
11124       @<Step |w| and move |k| one step closer to |zero_off|@>;
11125       if ( (join_type==1)||(k==zero_off) )
11126          q=mp_insert_knot(mp, q,qx+mp_x_coord(w),qy+mp_y_coord(w));
11127     };
11128     if ( q!=mp_link(p) ) {
11129       @<Set |p=mp_link(p)| and add knots between |p| and |q| as
11130         required by |join_type|@>;
11131     }
11132     p=q;
11133   } while (q0!=c);
11134   return c;
11135 }
11136
11137 @ @<Use |offset_prep| to compute the envelope spec then walk |h| around to...@>=
11138 c=mp_offset_prep(mp, c,h);
11139 if ( mp->internal[mp_tracing_specs]>0 ) 
11140   mp_print_spec(mp, c,h,"");
11141 h=mp_pen_walk(mp, h,mp->spec_offset)
11142
11143 @ Mitered and squared-off joins depend on path directions that are difficult to
11144 compute for degenerate cubics.  The envelope spec computed by |offset_prep| can
11145 have degenerate cubics only if the entire cycle collapses to a single
11146 degenerate cubic.  Setting |join_type:=2| in this case makes the computed
11147 envelope degenerate as well.
11148
11149 @<Set |join_type| to indicate how to handle offset changes at~|q|@>=
11150 if ( k<zero_off ) {
11151   join_type=2;
11152 } else {
11153   if ( (q!=mp->spec_p1)&&(q!=mp->spec_p2) ) join_type=ljoin;
11154   else if ( lcap==2 ) join_type=3;
11155   else join_type=2-lcap;
11156   if ( (join_type==0)||(join_type==3) ) {
11157     @<Set the incoming and outgoing directions at |q|; in case of
11158       degeneracy set |join_type:=2|@>;
11159     if ( join_type==0 ) {
11160       @<If |miterlim| is less than the secant of half the angle at |q|
11161         then set |join_type:=2|@>;
11162     }
11163   }
11164 }
11165
11166 @ @<If |miterlim| is less than the secant of half the angle at |q|...@>=
11167
11168   tmp=mp_take_fraction(mp, miterlim,fraction_half+
11169       half(mp_take_fraction(mp, dxin,dxout)+mp_take_fraction(mp, dyin,dyout)));
11170   if ( tmp<unity )
11171     if ( mp_take_scaled(mp, miterlim,tmp)<unity ) join_type=2;
11172 }
11173
11174 @ @<Other local variables for |make_envelope|@>=
11175 fraction dxin,dyin,dxout,dyout; /* directions at |q| when square or mitered */
11176 scaled tmp; /* a temporary value */
11177
11178 @ The coordinates of |p| have already been shifted unless |p| is the first
11179 knot in which case they get shifted at the very end.
11180
11181 @<Add offset |w| to the cubic from |p| to |q|@>=
11182 mp_right_x(p)=mp_right_x(p)+mp_x_coord(w);
11183 mp_right_y(p)=mp_right_y(p)+mp_y_coord(w);
11184 mp_left_x(q)=mp_left_x(q)+mp_x_coord(w);
11185 mp_left_y(q)=mp_left_y(q)+mp_y_coord(w);
11186 mp_x_coord(q)=mp_x_coord(q)+mp_x_coord(w);
11187 mp_y_coord(q)=mp_y_coord(q)+mp_y_coord(w);
11188 mp_left_type(q)=mp_explicit;
11189 mp_right_type(q)=mp_explicit
11190
11191 @ @<Step |w| and move |k| one step closer to |zero_off|@>=
11192 if ( k>zero_off ){ w=mp_link(w); decr(k);  }
11193 else { w=knil(w); incr(k);  }
11194
11195 @ The cubic from |q| to the new knot at |(x,y)| becomes a line segment and
11196 the |mp_right_x| and |mp_right_y| fields of |r| are set from |q|.  This is done in
11197 case the cubic containing these control points is ``yet to be examined.''
11198
11199 @<Declarations@>=
11200 static pointer mp_insert_knot (MP mp,pointer q, scaled x, scaled y);
11201
11202 @ @c
11203 pointer mp_insert_knot (MP mp,pointer q, scaled x, scaled y) {
11204   /* returns the inserted knot */
11205   pointer r; /* the new knot */
11206   r=mp_get_node(mp, knot_node_size);
11207   mp_link(r)=mp_link(q); mp_link(q)=r;
11208   mp_right_x(r)=mp_right_x(q);
11209   mp_right_y(r)=mp_right_y(q);
11210   mp_x_coord(r)=x;
11211   mp_y_coord(r)=y;
11212   mp_right_x(q)=mp_x_coord(q);
11213   mp_right_y(q)=mp_y_coord(q);
11214   mp_left_x(r)=mp_x_coord(r);
11215   mp_left_y(r)=mp_y_coord(r);
11216   mp_left_type(r)=mp_explicit;
11217   mp_right_type(r)=mp_explicit;
11218   mp_originator(r)=mp_program_code;
11219   return r;
11220 }
11221
11222 @ After setting |p:=mp_link(p)|, either |join_type=1| or |q=mp_link(p)|.
11223
11224 @<Set |p=mp_link(p)| and add knots between |p| and |q| as...@>=
11225
11226   p=mp_link(p);
11227   if ( (join_type==0)||(join_type==3) ) {
11228     if ( join_type==0 ) {
11229       @<Insert a new knot |r| between |p| and |q| as required for a mitered join@>
11230     } else {
11231       @<Make |r| the last of two knots inserted between |p| and |q| to form a
11232         squared join@>;
11233     }
11234     if ( r!=null ) { 
11235       mp_right_x(r)=mp_x_coord(r);
11236       mp_right_y(r)=mp_y_coord(r);
11237     }
11238   }
11239 }
11240
11241 @ For very small angles, adding a knot is unnecessary and would cause numerical
11242 problems, so we just set |r:=null| in that case.
11243
11244 @<Insert a new knot |r| between |p| and |q| as required for a mitered join@>=
11245
11246   det=mp_take_fraction(mp, dyout,dxin)-mp_take_fraction(mp, dxout,dyin);
11247   if ( abs(det)<26844 ) { 
11248      r=null; /* sine $<10^{-4}$ */
11249   } else { 
11250     tmp=mp_take_fraction(mp, mp_x_coord(q)-mp_x_coord(p),dyout)-
11251         mp_take_fraction(mp, mp_y_coord(q)-mp_y_coord(p),dxout);
11252     tmp=mp_make_fraction(mp, tmp,det);
11253     r=mp_insert_knot(mp, p,mp_x_coord(p)+mp_take_fraction(mp, tmp,dxin),
11254       mp_y_coord(p)+mp_take_fraction(mp, tmp,dyin));
11255   }
11256 }
11257
11258 @ @<Other local variables for |make_envelope|@>=
11259 fraction det; /* a determinant used for mitered join calculations */
11260
11261 @ @<Make |r| the last of two knots inserted between |p| and |q| to form a...@>=
11262
11263   ht_x=mp_y_coord(w)-mp_y_coord(w0);
11264   ht_y=mp_x_coord(w0)-mp_x_coord(w);
11265   while ( (abs(ht_x)<fraction_half)&&(abs(ht_y)<fraction_half) ) { 
11266     ht_x+=ht_x; ht_y+=ht_y;
11267   }
11268   @<Scan the pen polygon between |w0| and |w| and make |max_ht| the range dot
11269     product with |(ht_x,ht_y)|@>;
11270   tmp=mp_make_fraction(mp, max_ht,mp_take_fraction(mp, dxin,ht_x)+
11271                                   mp_take_fraction(mp, dyin,ht_y));
11272   r=mp_insert_knot(mp, p,mp_x_coord(p)+mp_take_fraction(mp, tmp,dxin),
11273                          mp_y_coord(p)+mp_take_fraction(mp, tmp,dyin));
11274   tmp=mp_make_fraction(mp, max_ht,mp_take_fraction(mp, dxout,ht_x)+
11275                                   mp_take_fraction(mp, dyout,ht_y));
11276   r=mp_insert_knot(mp, r,mp_x_coord(q)+mp_take_fraction(mp, tmp,dxout),
11277                          mp_y_coord(q)+mp_take_fraction(mp, tmp,dyout));
11278 }
11279
11280 @ @<Other local variables for |make_envelope|@>=
11281 fraction ht_x,ht_y; /* perpendicular to the segment from |p| to |q| */
11282 scaled max_ht; /* maximum height of the pen polygon above the |w0|-|w| line */
11283 halfword kk; /* keeps track of the pen vertices being scanned */
11284 pointer ww; /* the pen vertex being tested */
11285
11286 @ The dot product of the vector from |w0| to |ww| with |(ht_x,ht_y)| ranges
11287 from zero to |max_ht|.
11288
11289 @<Scan the pen polygon between |w0| and |w| and make |max_ht| the range...@>=
11290 max_ht=0;
11291 kk=zero_off;
11292 ww=w;
11293 while (1)  { 
11294   @<Step |ww| and move |kk| one step closer to |k0|@>;
11295   if ( kk==k0 ) break;
11296   tmp=mp_take_fraction(mp, (mp_x_coord(ww)-mp_x_coord(w0)),ht_x)+
11297       mp_take_fraction(mp, (mp_y_coord(ww)-mp_y_coord(w0)),ht_y);
11298   if ( tmp>max_ht ) max_ht=tmp;
11299 }
11300
11301
11302 @ @<Step |ww| and move |kk| one step closer to |k0|@>=
11303 if ( kk>k0 ) { ww=mp_link(ww); decr(kk);  }
11304 else { ww=knil(ww); incr(kk);  }
11305
11306 @ @<If endpoint, double the path |c|, and set |spec_p1| and |spec_p2|@>=
11307 if ( mp_left_type(c)==mp_endpoint ) { 
11308   mp->spec_p1=mp_htap_ypoc(mp, c);
11309   mp->spec_p2=mp->path_tail;
11310   mp_originator(mp->spec_p1)=mp_program_code;
11311   mp_link(mp->spec_p2)=mp_link(mp->spec_p1);
11312   mp_link(mp->spec_p1)=c;
11313   mp_remove_cubic(mp, mp->spec_p1);
11314   c=mp->spec_p1;
11315   if ( c!=mp_link(c) ) {
11316     mp_originator(mp->spec_p2)=mp_program_code;
11317     mp_remove_cubic(mp, mp->spec_p2);
11318   } else {
11319     @<Make |c| look like a cycle of length one@>;
11320   }
11321 }
11322
11323 @ @<Make |c| look like a cycle of length one@>=
11324
11325   mp_left_type(c)=mp_explicit; mp_right_type(c)=mp_explicit;
11326   mp_left_x(c)=mp_x_coord(c); mp_left_y(c)=mp_y_coord(c);
11327   mp_right_x(c)=mp_x_coord(c); mp_right_y(c)=mp_y_coord(c);
11328 }
11329
11330 @ In degenerate situations we might have to look at the knot preceding~|q|.
11331 That knot is |p| but if |p<>c|, its coordinates have already been offset by |w|.
11332
11333 @<Set the incoming and outgoing directions at |q|; in case of...@>=
11334 dxin=mp_x_coord(q)-mp_left_x(q);
11335 dyin=mp_y_coord(q)-mp_left_y(q);
11336 if ( (dxin==0)&&(dyin==0) ) {
11337   dxin=mp_x_coord(q)-mp_right_x(p);
11338   dyin=mp_y_coord(q)-mp_right_y(p);
11339   if ( (dxin==0)&&(dyin==0) ) {
11340     dxin=mp_x_coord(q)-mp_x_coord(p);
11341     dyin=mp_y_coord(q)-mp_y_coord(p);
11342     if ( p!=c ) { /* the coordinates of |p| have been offset by |w| */
11343       dxin=dxin+mp_x_coord(w);
11344       dyin=dyin+mp_y_coord(w);
11345     }
11346   }
11347 }
11348 tmp=mp_pyth_add(mp, dxin,dyin);
11349 if ( tmp==0 ) {
11350   join_type=2;
11351 } else { 
11352   dxin=mp_make_fraction(mp, dxin,tmp);
11353   dyin=mp_make_fraction(mp, dyin,tmp);
11354   @<Set the outgoing direction at |q|@>;
11355 }
11356
11357 @ If |q=c| then the coordinates of |r| and the control points between |q|
11358 and~|r| have already been offset by |h|.
11359
11360 @<Set the outgoing direction at |q|@>=
11361 dxout=mp_right_x(q)-mp_x_coord(q);
11362 dyout=mp_right_y(q)-mp_y_coord(q);
11363 if ( (dxout==0)&&(dyout==0) ) {
11364   r=mp_link(q);
11365   dxout=mp_left_x(r)-mp_x_coord(q);
11366   dyout=mp_left_y(r)-mp_y_coord(q);
11367   if ( (dxout==0)&&(dyout==0) ) {
11368     dxout=mp_x_coord(r)-mp_x_coord(q);
11369     dyout=mp_y_coord(r)-mp_y_coord(q);
11370   }
11371 }
11372 if ( q==c ) {
11373   dxout=dxout-mp_x_coord(h);
11374   dyout=dyout-mp_y_coord(h);
11375 }
11376 tmp=mp_pyth_add(mp, dxout,dyout);
11377 if ( tmp==0 ) mp_confusion(mp, "degenerate spec");
11378 @:this can't happen degerate spec}{\quad degenerate spec@>
11379 dxout=mp_make_fraction(mp, dxout,tmp);
11380 dyout=mp_make_fraction(mp, dyout,tmp)
11381
11382 @* \[23] Direction and intersection times.
11383 A path of length $n$ is defined parametrically by functions $x(t)$ and
11384 $y(t)$, for |0<=t<=n|; we can regard $t$ as the ``time'' at which the path
11385 reaches the point $\bigl(x(t),y(t)\bigr)$.  In this section of the program
11386 we shall consider operations that determine special times associated with
11387 given paths: the first time that a path travels in a given direction, and
11388 a pair of times at which two paths cross each other.
11389
11390 @ Let's start with the easier task. The function |find_direction_time| is
11391 given a direction |(x,y)| and a path starting at~|h|. If the path never
11392 travels in direction |(x,y)|, the direction time will be~|-1|; otherwise
11393 it will be nonnegative.
11394
11395 Certain anomalous cases can arise: If |(x,y)=(0,0)|, so that the given
11396 direction is undefined, the direction time will be~0. If $\bigl(x'(t),
11397 y'(t)\bigr)=(0,0)$, so that the path direction is undefined, it will be
11398 assumed to match any given direction at time~|t|.
11399
11400 The routine solves this problem in nondegenerate cases by rotating the path
11401 and the given direction so that |(x,y)=(1,0)|; i.e., the main task will be
11402 to find when a given path first travels ``due east.''
11403
11404 @c 
11405 static scaled mp_find_direction_time (MP mp,scaled x, scaled y, pointer h) {
11406   scaled max; /* $\max\bigl(\vert x\vert,\vert y\vert\bigr)$ */
11407   pointer p,q; /* for list traversal */
11408   scaled n; /* the direction time at knot |p| */
11409   scaled tt; /* the direction time within a cubic */
11410   @<Other local variables for |find_direction_time|@>;
11411   @<Normalize the given direction for better accuracy;
11412     but |return| with zero result if it's zero@>;
11413   n=0; p=h; phi=0;
11414   while (1) { 
11415     if ( mp_right_type(p)==mp_endpoint ) break;
11416     q=mp_link(p);
11417     @<Rotate the cubic between |p| and |q|; then
11418       |goto found| if the rotated cubic travels due east at some time |tt|;
11419       but |break| if an entire cyclic path has been traversed@>;
11420     p=q; n=n+unity;
11421   }
11422   return (-unity);
11423 FOUND: 
11424   return (n+tt);
11425 }
11426
11427 @ @<Normalize the given direction for better accuracy...@>=
11428 if ( abs(x)<abs(y) ) { 
11429   x=mp_make_fraction(mp, x,abs(y));
11430   if ( y>0 ) y=fraction_one; else y=-fraction_one;
11431 } else if ( x==0 ) { 
11432   return 0;
11433 } else  { 
11434   y=mp_make_fraction(mp, y,abs(x));
11435   if ( x>0 ) x=fraction_one; else x=-fraction_one;
11436 }
11437
11438 @ Since we're interested in the tangent directions, we work with the
11439 derivative $${1\over3}B'(x_0,x_1,x_2,x_3;t)=
11440 B(x_1-x_0,x_2-x_1,x_3-x_2;t)$$ instead of
11441 $B(x_0,x_1,x_2,x_3;t)$ itself. The derived coefficients are also scaled up
11442 in order to achieve better accuracy.
11443
11444 The given path may turn abruptly at a knot, and it might pass the critical
11445 tangent direction at such a time. Therefore we remember the direction |phi|
11446 in which the previous rotated cubic was traveling. (The value of |phi| will be
11447 undefined on the first cubic, i.e., when |n=0|.)
11448
11449 @<Rotate the cubic between |p| and |q|; then...@>=
11450 tt=0;
11451 @<Set local variables |x1,x2,x3| and |y1,y2,y3| to multiples of the control
11452   points of the rotated derivatives@>;
11453 if ( y1==0 ) if ( x1>=0 ) goto FOUND;
11454 if ( n>0 ) { 
11455   @<Exit to |found| if an eastward direction occurs at knot |p|@>;
11456   if ( p==h ) break;
11457   };
11458 if ( (x3!=0)||(y3!=0) ) phi=mp_n_arg(mp, x3,y3);
11459 @<Exit to |found| if the curve whose derivatives are specified by
11460   |x1,x2,x3,y1,y2,y3| travels eastward at some time~|tt|@>
11461
11462 @ @<Other local variables for |find_direction_time|@>=
11463 scaled x1,x2,x3,y1,y2,y3;  /* multiples of rotated derivatives */
11464 angle theta,phi; /* angles of exit and entry at a knot */
11465 fraction t; /* temp storage */
11466
11467 @ @<Set local variables |x1,x2,x3| and |y1,y2,y3| to multiples...@>=
11468 x1=mp_right_x(p)-mp_x_coord(p); x2=mp_left_x(q)-mp_right_x(p);
11469 x3=mp_x_coord(q)-mp_left_x(q);
11470 y1=mp_right_y(p)-mp_y_coord(p); y2=mp_left_y(q)-mp_right_y(p);
11471 y3=mp_y_coord(q)-mp_left_y(q);
11472 max=abs(x1);
11473 if ( abs(x2)>max ) max=abs(x2);
11474 if ( abs(x3)>max ) max=abs(x3);
11475 if ( abs(y1)>max ) max=abs(y1);
11476 if ( abs(y2)>max ) max=abs(y2);
11477 if ( abs(y3)>max ) max=abs(y3);
11478 if ( max==0 ) goto FOUND;
11479 while ( max<fraction_half ){ 
11480   max+=max; x1+=x1; x2+=x2; x3+=x3;
11481   y1+=y1; y2+=y2; y3+=y3;
11482 }
11483 t=x1; x1=mp_take_fraction(mp, x1,x)+mp_take_fraction(mp, y1,y);
11484 y1=mp_take_fraction(mp, y1,x)-mp_take_fraction(mp, t,y);
11485 t=x2; x2=mp_take_fraction(mp, x2,x)+mp_take_fraction(mp, y2,y);
11486 y2=mp_take_fraction(mp, y2,x)-mp_take_fraction(mp, t,y);
11487 t=x3; x3=mp_take_fraction(mp, x3,x)+mp_take_fraction(mp, y3,y);
11488 y3=mp_take_fraction(mp, y3,x)-mp_take_fraction(mp, t,y)
11489
11490 @ @<Exit to |found| if an eastward direction occurs at knot |p|@>=
11491 theta=mp_n_arg(mp, x1,y1);
11492 if ( theta>=0 ) if ( phi<=0 ) if ( phi>=theta-one_eighty_deg ) goto FOUND;
11493 if ( theta<=0 ) if ( phi>=0 ) if ( phi<=theta+one_eighty_deg ) goto FOUND
11494
11495 @ In this step we want to use the |crossing_point| routine to find the
11496 roots of the quadratic equation $B(y_1,y_2,y_3;t)=0$.
11497 Several complications arise: If the quadratic equation has a double root,
11498 the curve never crosses zero, and |crossing_point| will find nothing;
11499 this case occurs iff $y_1y_3=y_2^2$ and $y_1y_2<0$. If the quadratic
11500 equation has simple roots, or only one root, we may have to negate it
11501 so that $B(y_1,y_2,y_3;t)$ crosses from positive to negative at its first root.
11502 And finally, we need to do special things if $B(y_1,y_2,y_3;t)$ is
11503 identically zero.
11504
11505 @ @<Exit to |found| if the curve whose derivatives are specified by...@>=
11506 if ( x1<0 ) if ( x2<0 ) if ( x3<0 ) goto DONE;
11507 if ( mp_ab_vs_cd(mp, y1,y3,y2,y2)==0 ) {
11508   @<Handle the test for eastward directions when $y_1y_3=y_2^2$;
11509     either |goto found| or |goto done|@>;
11510 }
11511 if ( y1<=0 ) {
11512   if ( y1<0 ) { y1=-y1; y2=-y2; y3=-y3; }
11513   else if ( y2>0 ){ y2=-y2; y3=-y3; };
11514 }
11515 @<Check the places where $B(y_1,y_2,y_3;t)=0$ to see if
11516   $B(x_1,x_2,x_3;t)\ge0$@>;
11517 DONE:
11518
11519 @ The quadratic polynomial $B(y_1,y_2,y_3;t)$ begins |>=0| and has at most
11520 two roots, because we know that it isn't identically zero.
11521
11522 It must be admitted that the |crossing_point| routine is not perfectly accurate;
11523 rounding errors might cause it to find a root when $y_1y_3>y_2^2$, or to
11524 miss the roots when $y_1y_3<y_2^2$. The rotation process is itself
11525 subject to rounding errors. Yet this code optimistically tries to
11526 do the right thing.
11527
11528 @d we_found_it { tt=(t+04000) / 010000; goto FOUND; }
11529
11530 @<Check the places where $B(y_1,y_2,y_3;t)=0$...@>=
11531 t=mp_crossing_point(mp, y1,y2,y3);
11532 if ( t>fraction_one ) goto DONE;
11533 y2=t_of_the_way(y2,y3);
11534 x1=t_of_the_way(x1,x2);
11535 x2=t_of_the_way(x2,x3);
11536 x1=t_of_the_way(x1,x2);
11537 if ( x1>=0 ) we_found_it;
11538 if ( y2>0 ) y2=0;
11539 tt=t; t=mp_crossing_point(mp, 0,-y2,-y3);
11540 if ( t>fraction_one ) goto DONE;
11541 x1=t_of_the_way(x1,x2);
11542 x2=t_of_the_way(x2,x3);
11543 if ( t_of_the_way(x1,x2)>=0 ) { 
11544   t=t_of_the_way(tt,fraction_one); we_found_it;
11545 }
11546
11547 @ @<Handle the test for eastward directions when $y_1y_3=y_2^2$;
11548     either |goto found| or |goto done|@>=
11549
11550   if ( mp_ab_vs_cd(mp, y1,y2,0,0)<0 ) {
11551     t=mp_make_fraction(mp, y1,y1-y2);
11552     x1=t_of_the_way(x1,x2);
11553     x2=t_of_the_way(x2,x3);
11554     if ( t_of_the_way(x1,x2)>=0 ) we_found_it;
11555   } else if ( y3==0 ) {
11556     if ( y1==0 ) {
11557       @<Exit to |found| if the derivative $B(x_1,x_2,x_3;t)$ becomes |>=0|@>;
11558     } else if ( x3>=0 ) {
11559       tt=unity; goto FOUND;
11560     }
11561   }
11562   goto DONE;
11563 }
11564
11565 @ At this point we know that the derivative of |y(t)| is identically zero,
11566 and that |x1<0|; but either |x2>=0| or |x3>=0|, so there's some hope of
11567 traveling east.
11568
11569 @<Exit to |found| if the derivative $B(x_1,x_2,x_3;t)$ becomes |>=0|...@>=
11570
11571   t=mp_crossing_point(mp, -x1,-x2,-x3);
11572   if ( t<=fraction_one ) we_found_it;
11573   if ( mp_ab_vs_cd(mp, x1,x3,x2,x2)<=0 ) { 
11574     t=mp_make_fraction(mp, x1,x1-x2); we_found_it;
11575   }
11576 }
11577
11578 @ The intersection of two cubics can be found by an interesting variant
11579 of the general bisection scheme described in the introduction to
11580 |crossing_point|.\
11581 Given $w(t)=B(w_0,w_1,w_2,w_3;t)$ and $z(t)=B(z_0,z_1,z_2,z_3;t)$,
11582 we wish to find a pair of times $(t_1,t_2)$ such that $w(t_1)=z(t_2)$,
11583 if an intersection exists. First we find the smallest rectangle that
11584 encloses the points $\{w_0,w_1,w_2,w_3\}$ and check that it overlaps
11585 the smallest rectangle that encloses
11586 $\{z_0,z_1,z_2,z_3\}$; if not, the cubics certainly don't intersect.
11587 But if the rectangles do overlap, we bisect the intervals, getting
11588 new cubics $w'$ and~$w''$, $z'$~and~$z''$; the intersection routine first
11589 tries for an intersection between $w'$ and~$z'$, then (if unsuccessful)
11590 between $w'$ and~$z''$, then (if still unsuccessful) between $w''$ and~$z'$,
11591 finally (if thrice unsuccessful) between $w''$ and~$z''$. After $l$~successful
11592 levels of bisection we will have determined the intersection times $t_1$
11593 and~$t_2$ to $l$~bits of accuracy.
11594
11595 \def\submin{_{\rm min}} \def\submax{_{\rm max}}
11596 As before, it is better to work with the numbers $W_k=2^l(w_k-w_{k-1})$
11597 and $Z_k=2^l(z_k-z_{k-1})$ rather than the coefficients $w_k$ and $z_k$
11598 themselves. We also need one other quantity, $\Delta=2^l(w_0-z_0)$,
11599 to determine when the enclosing rectangles overlap. Here's why:
11600 The $x$~coordinates of~$w(t)$ are between $u\submin$ and $u\submax$,
11601 and the $x$~coordinates of~$z(t)$ are between $x\submin$ and $x\submax$,
11602 if we write $w_k=(u_k,v_k)$ and $z_k=(x_k,y_k)$ and $u\submin=
11603 \min(u_0,u_1,u_2,u_3)$, etc. These intervals of $x$~coordinates
11604 overlap if and only if $u\submin\L x\submax$ and
11605 $x\submin\L u\submax$. Letting
11606 $$U\submin=\min(0,U_1,U_1+U_2,U_1+U_2+U_3),\;
11607   U\submax=\max(0,U_1,U_1+U_2,U_1+U_2+U_3),$$
11608 we have $2^lu\submin=2^lu_0+U\submin$, etc.; the condition for overlap
11609 reduces to
11610 $$X\submin-U\submax\L 2^l(u_0-x_0)\L X\submax-U\submin.$$
11611 Thus we want to maintain the quantity $2^l(u_0-x_0)$; similarly,
11612 the quantity $2^l(v_0-y_0)$ accounts for the $y$~coordinates. The
11613 coordinates of $\Delta=2^l(w_0-z_0)$ must stay bounded as $l$ increases,
11614 because of the overlap condition; i.e., we know that $X\submin$,
11615 $X\submax$, and their relatives are bounded, hence $X\submax-
11616 U\submin$ and $X\submin-U\submax$ are bounded.
11617
11618 @ Incidentally, if the given cubics intersect more than once, the process
11619 just sketched will not necessarily find the lexicographically smallest pair
11620 $(t_1,t_2)$. The solution actually obtained will be smallest in ``shuffled
11621 order''; i.e., if $t_1=(.a_1a_2\ldots a_{16})_2$ and
11622 $t_2=(.b_1b_2\ldots b_{16})_2$, then we will minimize
11623 $a_1b_1a_2b_2\ldots a_{16}b_{16}$, not
11624 $a_1a_2\ldots a_{16}b_1b_2\ldots b_{16}$.
11625 Shuffled order agrees with lexicographic order if all pairs of solutions
11626 $(t_1,t_2)$ and $(t_1',t_2')$ have the property that $t_1<t_1'$ iff
11627 $t_2<t_2'$; but in general, lexicographic order can be quite different,
11628 and the bisection algorithm would be substantially less efficient if it were
11629 constrained by lexicographic order.
11630
11631 For example, suppose that an overlap has been found for $l=3$ and
11632 $(t_1,t_2)= (.101,.011)$ in binary, but that no overlap is produced by
11633 either of the alternatives $(.1010,.0110)$, $(.1010,.0111)$ at level~4.
11634 Then there is probably an intersection in one of the subintervals
11635 $(.1011,.011x)$; but lexicographic order would require us to explore
11636 $(.1010,.1xxx)$ and $(.1011,.00xx)$ and $(.1011,.010x)$ first. We wouldn't
11637 want to store all of the subdivision data for the second path, so the
11638 subdivisions would have to be regenerated many times. Such inefficiencies
11639 would be associated with every `1' in the binary representation of~$t_1$.
11640
11641 @ The subdivision process introduces rounding errors, hence we need to
11642 make a more liberal test for overlap. It is not hard to show that the
11643 computed values of $U_i$ differ from the truth by at most~$l$, on
11644 level~$l$, hence $U\submin$ and $U\submax$ will be at most $3l$ in error.
11645 If $\beta$ is an upper bound on the absolute error in the computed
11646 components of $\Delta=(|delx|,|dely|)$ on level~$l$, we will replace
11647 the test `$X\submin-U\submax\L|delx|$' by the more liberal test
11648 `$X\submin-U\submax\L|delx|+|tol|$', where $|tol|=6l+\beta$.
11649
11650 More accuracy is obtained if we try the algorithm first with |tol=0|;
11651 the more liberal tolerance is used only if an exact approach fails.
11652 It is convenient to do this double-take by letting `3' in the preceding
11653 paragraph be a parameter, which is first 0, then 3.
11654
11655 @<Glob...@>=
11656 unsigned int tol_step; /* either 0 or 3, usually */
11657
11658 @ We shall use an explicit stack to implement the recursive bisection
11659 method described above. The |bisect_stack| array will contain numerous 5-word
11660 packets like $(U_1,U_2,U_3,U\submin,U\submax)$, as well as 20-word packets
11661 comprising the 5-word packets for $U$, $V$, $X$, and~$Y$.
11662
11663 The following macros define the allocation of stack positions to
11664 the quantities needed for bisection-intersection.
11665
11666 @d stack_1(A) mp->bisect_stack[(A)] /* $U_1$, $V_1$, $X_1$, or $Y_1$ */
11667 @d stack_2(A) mp->bisect_stack[(A)+1] /* $U_2$, $V_2$, $X_2$, or $Y_2$ */
11668 @d stack_3(A) mp->bisect_stack[(A)+2] /* $U_3$, $V_3$, $X_3$, or $Y_3$ */
11669 @d stack_min(A) mp->bisect_stack[(A)+3]
11670   /* $U\submin$, $V\submin$, $X\submin$, or $Y\submin$ */
11671 @d stack_max(A) mp->bisect_stack[(A)+4]
11672   /* $U\submax$, $V\submax$, $X\submax$, or $Y\submax$ */
11673 @d int_packets 20 /* number of words to represent $U_k$, $V_k$, $X_k$, and $Y_k$ */
11674 @#
11675 @d u_packet(A) ((A)-5)
11676 @d v_packet(A) ((A)-10)
11677 @d x_packet(A) ((A)-15)
11678 @d y_packet(A) ((A)-20)
11679 @d l_packets (mp->bisect_ptr-int_packets)
11680 @d r_packets mp->bisect_ptr
11681 @d ul_packet u_packet(l_packets) /* base of $U'_k$ variables */
11682 @d vl_packet v_packet(l_packets) /* base of $V'_k$ variables */
11683 @d xl_packet x_packet(l_packets) /* base of $X'_k$ variables */
11684 @d yl_packet y_packet(l_packets) /* base of $Y'_k$ variables */
11685 @d ur_packet u_packet(r_packets) /* base of $U''_k$ variables */
11686 @d vr_packet v_packet(r_packets) /* base of $V''_k$ variables */
11687 @d xr_packet x_packet(r_packets) /* base of $X''_k$ variables */
11688 @d yr_packet y_packet(r_packets) /* base of $Y''_k$ variables */
11689 @#
11690 @d u1l stack_1(ul_packet) /* $U'_1$ */
11691 @d u2l stack_2(ul_packet) /* $U'_2$ */
11692 @d u3l stack_3(ul_packet) /* $U'_3$ */
11693 @d v1l stack_1(vl_packet) /* $V'_1$ */
11694 @d v2l stack_2(vl_packet) /* $V'_2$ */
11695 @d v3l stack_3(vl_packet) /* $V'_3$ */
11696 @d x1l stack_1(xl_packet) /* $X'_1$ */
11697 @d x2l stack_2(xl_packet) /* $X'_2$ */
11698 @d x3l stack_3(xl_packet) /* $X'_3$ */
11699 @d y1l stack_1(yl_packet) /* $Y'_1$ */
11700 @d y2l stack_2(yl_packet) /* $Y'_2$ */
11701 @d y3l stack_3(yl_packet) /* $Y'_3$ */
11702 @d u1r stack_1(ur_packet) /* $U''_1$ */
11703 @d u2r stack_2(ur_packet) /* $U''_2$ */
11704 @d u3r stack_3(ur_packet) /* $U''_3$ */
11705 @d v1r stack_1(vr_packet) /* $V''_1$ */
11706 @d v2r stack_2(vr_packet) /* $V''_2$ */
11707 @d v3r stack_3(vr_packet) /* $V''_3$ */
11708 @d x1r stack_1(xr_packet) /* $X''_1$ */
11709 @d x2r stack_2(xr_packet) /* $X''_2$ */
11710 @d x3r stack_3(xr_packet) /* $X''_3$ */
11711 @d y1r stack_1(yr_packet) /* $Y''_1$ */
11712 @d y2r stack_2(yr_packet) /* $Y''_2$ */
11713 @d y3r stack_3(yr_packet) /* $Y''_3$ */
11714 @#
11715 @d stack_dx mp->bisect_stack[mp->bisect_ptr] /* stacked value of |delx| */
11716 @d stack_dy mp->bisect_stack[mp->bisect_ptr+1] /* stacked value of |dely| */
11717 @d stack_tol mp->bisect_stack[mp->bisect_ptr+2] /* stacked value of |tol| */
11718 @d stack_uv mp->bisect_stack[mp->bisect_ptr+3] /* stacked value of |uv| */
11719 @d stack_xy mp->bisect_stack[mp->bisect_ptr+4] /* stacked value of |xy| */
11720 @d int_increment (int_packets+int_packets+5) /* number of stack words per level */
11721
11722 @<Glob...@>=
11723 integer *bisect_stack;
11724 integer bisect_ptr;
11725
11726 @ @<Allocate or initialize ...@>=
11727 mp->bisect_stack = xmalloc((bistack_size+1),sizeof(integer));
11728
11729 @ @<Dealloc variables@>=
11730 xfree(mp->bisect_stack);
11731
11732 @ @<Check the ``constant''...@>=
11733 if ( int_packets+17*int_increment>bistack_size ) mp->bad=19;
11734
11735 @ Computation of the min and max is a tedious but fairly fast sequence of
11736 instructions; exactly four comparisons are made in each branch.
11737
11738 @d set_min_max(A) 
11739   if ( stack_1((A))<0 ) {
11740     if ( stack_3((A))>=0 ) {
11741       if ( stack_2((A))<0 ) stack_min((A))=stack_1((A))+stack_2((A));
11742       else stack_min((A))=stack_1((A));
11743       stack_max((A))=stack_1((A))+stack_2((A))+stack_3((A));
11744       if ( stack_max((A))<0 ) stack_max((A))=0;
11745     } else { 
11746       stack_min((A))=stack_1((A))+stack_2((A))+stack_3((A));
11747       if ( stack_min((A))>stack_1((A)) ) stack_min((A))=stack_1((A));
11748       stack_max((A))=stack_1((A))+stack_2((A));
11749       if ( stack_max((A))<0 ) stack_max((A))=0;
11750     }
11751   } else if ( stack_3((A))<=0 ) {
11752     if ( stack_2((A))>0 ) stack_max((A))=stack_1((A))+stack_2((A));
11753     else stack_max((A))=stack_1((A));
11754     stack_min((A))=stack_1((A))+stack_2((A))+stack_3((A));
11755     if ( stack_min((A))>0 ) stack_min((A))=0;
11756   } else  { 
11757     stack_max((A))=stack_1((A))+stack_2((A))+stack_3((A));
11758     if ( stack_max((A))<stack_1((A)) ) stack_max((A))=stack_1((A));
11759     stack_min((A))=stack_1((A))+stack_2((A));
11760     if ( stack_min((A))>0 ) stack_min((A))=0;
11761   }
11762
11763 @ It's convenient to keep the current values of $l$, $t_1$, and $t_2$ in
11764 the integer form $2^l+2^lt_1$ and $2^l+2^lt_2$. The |cubic_intersection|
11765 routine uses global variables |cur_t| and |cur_tt| for this purpose;
11766 after successful completion, |cur_t| and |cur_tt| will contain |unity|
11767 plus the |scaled| values of $t_1$ and~$t_2$.
11768
11769 The values of |cur_t| and |cur_tt| will be set to zero if |cubic_intersection|
11770 finds no intersection. The routine gives up and gives an approximate answer
11771 if it has backtracked
11772 more than 5000 times (otherwise there are cases where several minutes
11773 of fruitless computation would be possible).
11774
11775 @d max_patience 5000
11776
11777 @<Glob...@>=
11778 integer cur_t;integer cur_tt; /* controls and results of |cubic_intersection| */
11779 integer time_to_go; /* this many backtracks before giving up */
11780 integer max_t; /* maximum of $2^{l+1}$ so far achieved */
11781
11782 @ The given cubics $B(w_0,w_1,w_2,w_3;t)$ and
11783 $B(z_0,z_1,z_2,z_3;t)$ are specified in adjacent knot nodes |(p,mp_link(p))|
11784 and |(pp,mp_link(pp))|, respectively.
11785
11786 @c 
11787 static void mp_cubic_intersection (MP mp,pointer p, pointer pp) {
11788   pointer q,qq; /* |mp_link(p)|, |mp_link(pp)| */
11789   mp->time_to_go=max_patience; mp->max_t=2;
11790   @<Initialize for intersections at level zero@>;
11791 CONTINUE:
11792   while (1) { 
11793     if ( mp->delx-mp->tol<=stack_max(x_packet(mp->xy))-stack_min(u_packet(mp->uv)))
11794     if ( mp->delx+mp->tol>=stack_min(x_packet(mp->xy))-stack_max(u_packet(mp->uv)))
11795     if ( mp->dely-mp->tol<=stack_max(y_packet(mp->xy))-stack_min(v_packet(mp->uv)))
11796     if ( mp->dely+mp->tol>=stack_min(y_packet(mp->xy))-stack_max(v_packet(mp->uv))) 
11797     { 
11798       if ( mp->cur_t>=mp->max_t ){ 
11799         if ( mp->max_t==two ) { /* we've done 17 bisections */ 
11800            mp->cur_t=halfp(mp->cur_t+1); 
11801                mp->cur_tt=halfp(mp->cur_tt+1); 
11802            return;
11803         }
11804         mp->max_t+=mp->max_t; mp->appr_t=mp->cur_t; mp->appr_tt=mp->cur_tt;
11805       }
11806       @<Subdivide for a new level of intersection@>;
11807       goto CONTINUE;
11808     }
11809     if ( mp->time_to_go>0 ) {
11810       decr(mp->time_to_go);
11811     } else { 
11812       while ( mp->appr_t<unity ) { 
11813         mp->appr_t+=mp->appr_t; mp->appr_tt+=mp->appr_tt;
11814       }
11815       mp->cur_t=mp->appr_t; mp->cur_tt=mp->appr_tt; return;
11816     }
11817     @<Advance to the next pair |(cur_t,cur_tt)|@>;
11818   }
11819 }
11820
11821 @ The following variables are global, although they are used only by
11822 |cubic_intersection|, because it is necessary on some machines to
11823 split |cubic_intersection| up into two procedures.
11824
11825 @<Glob...@>=
11826 integer delx;integer dely; /* the components of $\Delta=2^l(w_0-z_0)$ */
11827 integer tol; /* bound on the uncertainty in the overlap test */
11828 integer uv;
11829 integer xy; /* pointers to the current packets of interest */
11830 integer three_l; /* |tol_step| times the bisection level */
11831 integer appr_t;integer appr_tt; /* best approximations known to the answers */
11832
11833 @ We shall assume that the coordinates are sufficiently non-extreme that
11834 integer overflow will not occur.
11835 @^overflow in arithmetic@>
11836
11837 @<Initialize for intersections at level zero@>=
11838 q=mp_link(p); qq=mp_link(pp); mp->bisect_ptr=int_packets;
11839 u1r=mp_right_x(p)-mp_x_coord(p); u2r=mp_left_x(q)-mp_right_x(p);
11840 u3r=mp_x_coord(q)-mp_left_x(q); set_min_max(ur_packet);
11841 v1r=mp_right_y(p)-mp_y_coord(p); v2r=mp_left_y(q)-mp_right_y(p);
11842 v3r=mp_y_coord(q)-mp_left_y(q); set_min_max(vr_packet);
11843 x1r=mp_right_x(pp)-mp_x_coord(pp); x2r=mp_left_x(qq)-mp_right_x(pp);
11844 x3r=mp_x_coord(qq)-mp_left_x(qq); set_min_max(xr_packet);
11845 y1r=mp_right_y(pp)-mp_y_coord(pp); y2r=mp_left_y(qq)-mp_right_y(pp);
11846 y3r=mp_y_coord(qq)-mp_left_y(qq); set_min_max(yr_packet);
11847 mp->delx=mp_x_coord(p)-mp_x_coord(pp); mp->dely=mp_y_coord(p)-mp_y_coord(pp);
11848 mp->tol=0; mp->uv=r_packets; mp->xy=r_packets; 
11849 mp->three_l=0; mp->cur_t=1; mp->cur_tt=1
11850
11851 @ @<Subdivide for a new level of intersection@>=
11852 stack_dx=mp->delx; stack_dy=mp->dely; stack_tol=mp->tol; 
11853 stack_uv=mp->uv; stack_xy=mp->xy;
11854 mp->bisect_ptr=mp->bisect_ptr+int_increment;
11855 mp->cur_t+=mp->cur_t; mp->cur_tt+=mp->cur_tt;
11856 u1l=stack_1(u_packet(mp->uv)); u3r=stack_3(u_packet(mp->uv));
11857 u2l=half(u1l+stack_2(u_packet(mp->uv)));
11858 u2r=half(u3r+stack_2(u_packet(mp->uv)));
11859 u3l=half(u2l+u2r); u1r=u3l;
11860 set_min_max(ul_packet); set_min_max(ur_packet);
11861 v1l=stack_1(v_packet(mp->uv)); v3r=stack_3(v_packet(mp->uv));
11862 v2l=half(v1l+stack_2(v_packet(mp->uv)));
11863 v2r=half(v3r+stack_2(v_packet(mp->uv)));
11864 v3l=half(v2l+v2r); v1r=v3l;
11865 set_min_max(vl_packet); set_min_max(vr_packet);
11866 x1l=stack_1(x_packet(mp->xy)); x3r=stack_3(x_packet(mp->xy));
11867 x2l=half(x1l+stack_2(x_packet(mp->xy)));
11868 x2r=half(x3r+stack_2(x_packet(mp->xy)));
11869 x3l=half(x2l+x2r); x1r=x3l;
11870 set_min_max(xl_packet); set_min_max(xr_packet);
11871 y1l=stack_1(y_packet(mp->xy)); y3r=stack_3(y_packet(mp->xy));
11872 y2l=half(y1l+stack_2(y_packet(mp->xy)));
11873 y2r=half(y3r+stack_2(y_packet(mp->xy)));
11874 y3l=half(y2l+y2r); y1r=y3l;
11875 set_min_max(yl_packet); set_min_max(yr_packet);
11876 mp->uv=l_packets; mp->xy=l_packets;
11877 mp->delx+=mp->delx; mp->dely+=mp->dely;
11878 mp->tol=mp->tol-mp->three_l+mp->tol_step; 
11879 mp->tol+=mp->tol; mp->three_l=mp->three_l+mp->tol_step
11880
11881 @ @<Advance to the next pair |(cur_t,cur_tt)|@>=
11882 NOT_FOUND: 
11883 if ( odd(mp->cur_tt) ) {
11884   if ( odd(mp->cur_t) ) {
11885      @<Descend to the previous level and |goto not_found|@>;
11886   } else { 
11887     incr(mp->cur_t);
11888     mp->delx=mp->delx+stack_1(u_packet(mp->uv))+stack_2(u_packet(mp->uv))
11889       +stack_3(u_packet(mp->uv));
11890     mp->dely=mp->dely+stack_1(v_packet(mp->uv))+stack_2(v_packet(mp->uv))
11891       +stack_3(v_packet(mp->uv));
11892     mp->uv=mp->uv+int_packets; /* switch from |l_packets| to |r_packets| */
11893     decr(mp->cur_tt); mp->xy=mp->xy-int_packets; 
11894          /* switch from |r_packets| to |l_packets| */
11895     mp->delx=mp->delx+stack_1(x_packet(mp->xy))+stack_2(x_packet(mp->xy))
11896       +stack_3(x_packet(mp->xy));
11897     mp->dely=mp->dely+stack_1(y_packet(mp->xy))+stack_2(y_packet(mp->xy))
11898       +stack_3(y_packet(mp->xy));
11899   }
11900 } else { 
11901   incr(mp->cur_tt); mp->tol=mp->tol+mp->three_l;
11902   mp->delx=mp->delx-stack_1(x_packet(mp->xy))-stack_2(x_packet(mp->xy))
11903     -stack_3(x_packet(mp->xy));
11904   mp->dely=mp->dely-stack_1(y_packet(mp->xy))-stack_2(y_packet(mp->xy))
11905     -stack_3(y_packet(mp->xy));
11906   mp->xy=mp->xy+int_packets; /* switch from |l_packets| to |r_packets| */
11907 }
11908
11909 @ @<Descend to the previous level...@>=
11910
11911   mp->cur_t=halfp(mp->cur_t); mp->cur_tt=halfp(mp->cur_tt);
11912   if ( mp->cur_t==0 ) return;
11913   mp->bisect_ptr=mp->bisect_ptr-int_increment; 
11914   mp->three_l=mp->three_l-mp->tol_step;
11915   mp->delx=stack_dx; mp->dely=stack_dy; mp->tol=stack_tol; 
11916   mp->uv=stack_uv; mp->xy=stack_xy;
11917   goto NOT_FOUND;
11918 }
11919
11920 @ The |path_intersection| procedure is much simpler.
11921 It invokes |cubic_intersection| in lexicographic order until finding a
11922 pair of cubics that intersect. The final intersection times are placed in
11923 |cur_t| and~|cur_tt|.
11924
11925 @c 
11926 static void mp_path_intersection (MP mp,pointer h, pointer hh) {
11927   pointer p,pp; /* link registers that traverse the given paths */
11928   integer n,nn; /* integer parts of intersection times, minus |unity| */
11929   @<Change one-point paths into dead cycles@>;
11930   mp->tol_step=0;
11931   do {  
11932     n=-unity; p=h;
11933     do {  
11934       if ( mp_right_type(p)!=mp_endpoint ) { 
11935         nn=-unity; pp=hh;
11936         do {  
11937           if ( mp_right_type(pp)!=mp_endpoint )  { 
11938             mp_cubic_intersection(mp, p,pp);
11939             if ( mp->cur_t>0 ) { 
11940               mp->cur_t=mp->cur_t+n; mp->cur_tt=mp->cur_tt+nn; 
11941               return;
11942             }
11943           }
11944           nn=nn+unity; pp=mp_link(pp);
11945         } while (pp!=hh);
11946       }
11947       n=n+unity; p=mp_link(p);
11948     } while (p!=h);
11949     mp->tol_step=mp->tol_step+3;
11950   } while (mp->tol_step<=3);
11951   mp->cur_t=-unity; mp->cur_tt=-unity;
11952 }
11953
11954 @ @<Change one-point paths...@>=
11955 if ( mp_right_type(h)==mp_endpoint ) {
11956   mp_right_x(h)=mp_x_coord(h); mp_left_x(h)=mp_x_coord(h);
11957   mp_right_y(h)=mp_y_coord(h); mp_left_y(h)=mp_y_coord(h); mp_right_type(h)=mp_explicit;
11958 }
11959 if ( mp_right_type(hh)==mp_endpoint ) {
11960   mp_right_x(hh)=mp_x_coord(hh); mp_left_x(hh)=mp_x_coord(hh);
11961   mp_right_y(hh)=mp_y_coord(hh); mp_left_y(hh)=mp_y_coord(hh); mp_right_type(hh)=mp_explicit;
11962 }
11963
11964 @* \[24] Dynamic linear equations.
11965 \MP\ users define variables implicitly by stating equations that should be
11966 satisfied; the computer is supposed to be smart enough to solve those equations.
11967 And indeed, the computer tries valiantly to do so, by distinguishing five
11968 different types of numeric values:
11969
11970 \smallskip\hang
11971 |type(p)=mp_known| is the nice case, when |value(p)| is the |scaled| value
11972 of the variable whose address is~|p|.
11973
11974 \smallskip\hang
11975 |type(p)=mp_dependent| means that |value(p)| is not present, but |dep_list(p)|
11976 points to a {\sl dependency list\/} that expresses the value of variable~|p|
11977 as a |scaled| number plus a sum of independent variables with |fraction|
11978 coefficients.
11979
11980 \smallskip\hang
11981 |type(p)=mp_independent| means that |value(p)=64s+m|, where |s>0| is a ``serial
11982 number'' reflecting the time this variable was first used in an equation;
11983 also |0<=m<64|, and each dependent variable
11984 that refers to this one is actually referring to the future value of
11985 this variable times~$2^m$. (Usually |m=0|, but higher degrees of
11986 scaling are sometimes needed to keep the coefficients in dependency lists
11987 from getting too large. The value of~|m| will always be even.)
11988
11989 \smallskip\hang
11990 |type(p)=mp_numeric_type| means that variable |p| hasn't appeared in an
11991 equation before, but it has been explicitly declared to be numeric.
11992
11993 \smallskip\hang
11994 |type(p)=undefined| means that variable |p| hasn't appeared before.
11995
11996 \smallskip\noindent
11997 We have actually discussed these five types in the reverse order of their
11998 history during a computation: Once |known|, a variable never again
11999 becomes |dependent|; once |dependent|, it almost never again becomes
12000 |mp_independent|; once |mp_independent|, it never again becomes |mp_numeric_type|;
12001 and once |mp_numeric_type|, it never again becomes |undefined| (except
12002 of course when the user specifically decides to scrap the old value
12003 and start again). A backward step may, however, take place: Sometimes
12004 a |dependent| variable becomes |mp_independent| again, when one of the
12005 independent variables it depends on is reverting to |undefined|.
12006
12007
12008 The next patch detects overflow of independent-variable serial
12009 numbers. Diagnosed and patched by Thorsten Dahlheimer.
12010
12011 @d s_scale 64 /* the serial numbers are multiplied by this factor */
12012 @d new_indep(A)  /* create a new independent variable */
12013   { if ( mp->serial_no>el_gordo-s_scale )
12014     mp_fatal_error(mp, "variable instance identifiers exhausted");
12015   mp_type((A))=mp_independent; mp->serial_no=mp->serial_no+s_scale;
12016   value((A))=mp->serial_no;
12017   }
12018
12019 @<Glob...@>=
12020 integer serial_no; /* the most recent serial number, times |s_scale| */
12021
12022 @ @<Make variable |q+s| newly independent@>=new_indep(q+s)
12023
12024 @ But how are dependency lists represented? It's simple: The linear combination
12025 $\alpha_1v_1+\cdots+\alpha_kv_k+\beta$ appears in |k+1| value nodes. If
12026 |q=dep_list(p)| points to this list, and if |k>0|, then |value(q)=
12027 @t$\alpha_1$@>| (which is a |fraction|); |mp_info(q)| points to the location
12028 of $\alpha_1$; and |mp_link(p)| points to the dependency list
12029 $\alpha_2v_2+\cdots+\alpha_kv_k+\beta$. On the other hand if |k=0|,
12030 then |value(q)=@t$\beta$@>| (which is |scaled|) and |mp_info(q)=null|.
12031 The independent variables $v_1$, \dots,~$v_k$ have been sorted so that
12032 they appear in decreasing order of their |value| fields (i.e., of
12033 their serial numbers). \ (It is convenient to use decreasing order,
12034 since |value(null)=0|. If the independent variables were not sorted by
12035 serial number but by some other criterion, such as their location in |mem|,
12036 the equation-solving mechanism would be too system-dependent, because
12037 the ordering can affect the computed results.)
12038
12039 The |link| field in the node that contains the constant term $\beta$ is
12040 called the {\sl final link\/} of the dependency list. \MP\ maintains
12041 a doubly-linked master list of all dependency lists, in terms of a permanently
12042 allocated node
12043 in |mem| called |dep_head|. If there are no dependencies, we have
12044 |mp_link(dep_head)=dep_head| and |prev_dep(dep_head)=dep_head|;
12045 otherwise |mp_link(dep_head)| points to the first dependent variable, say~|p|,
12046 and |prev_dep(p)=dep_head|. We have |type(p)=mp_dependent|, and |dep_list(p)|
12047 points to its dependency list. If the final link of that dependency list
12048 occurs in location~|q|, then |mp_link(q)| points to the next dependent
12049 variable (say~|r|); and we have |prev_dep(r)=q|, etc.
12050
12051 @d dep_list(A) mp_link(value_loc((A)))
12052   /* half of the |value| field in a |dependent| variable */
12053 @d prev_dep(A) mp_info(value_loc((A)))
12054   /* the other half; makes a doubly linked list */
12055 @d dep_node_size 2 /* the number of words per dependency node */
12056
12057 @<Initialize table entries...@>= mp->serial_no=0;
12058 mp_link(dep_head)=dep_head; prev_dep(dep_head)=dep_head;
12059 mp_info(dep_head)=null; dep_list(dep_head)=null;
12060
12061 @ Actually the description above contains a little white lie. There's
12062 another kind of variable called |mp_proto_dependent|, which is
12063 just like a |dependent| one except that the $\alpha$ coefficients
12064 in its dependency list are |scaled| instead of being fractions.
12065 Proto-dependency lists are mixed with dependency lists in the
12066 nodes reachable from |dep_head|.
12067
12068 @ Here is a procedure that prints a dependency list in symbolic form.
12069 The second parameter should be either |dependent| or |mp_proto_dependent|,
12070 to indicate the scaling of the coefficients.
12071
12072 @<Declarations@>=
12073 static void mp_print_dependency (MP mp,pointer p, quarterword t);
12074
12075 @ @c
12076 void mp_print_dependency (MP mp,pointer p, quarterword t) {
12077   integer v; /* a coefficient */
12078   pointer pp,q; /* for list manipulation */
12079   pp=p;
12080   while (true) { 
12081     v=abs(value(p)); q=mp_info(p);
12082     if ( q==null ) { /* the constant term */
12083       if ( (v!=0)||(p==pp) ) {
12084          if ( value(p)>0 ) if ( p!=pp ) mp_print_char(mp, xord('+'));
12085          mp_print_scaled(mp, value(p));
12086       }
12087       return;
12088     }
12089     @<Print the coefficient, unless it's $\pm1.0$@>;
12090     if ( mp_type(q)!=mp_independent ) mp_confusion(mp, "dep");
12091 @:this can't happen dep}{\quad dep@>
12092     mp_print_variable_name(mp, q); v=value(q) % s_scale;
12093     while ( v>0 ) { mp_print(mp, "*4"); v=v-2; }
12094     p=mp_link(p);
12095   }
12096 }
12097
12098 @ @<Print the coefficient, unless it's $\pm1.0$@>=
12099 if ( value(p)<0 ) mp_print_char(mp, xord('-'));
12100 else if ( p!=pp ) mp_print_char(mp, xord('+'));
12101 if ( t==mp_dependent ) v=mp_round_fraction(mp, v);
12102 if ( v!=unity ) mp_print_scaled(mp, v)
12103
12104 @ The maximum absolute value of a coefficient in a given dependency list
12105 is returned by the following simple function.
12106
12107 @c 
12108 static fraction mp_max_coef (MP mp,pointer p) {
12109   fraction x; /* the maximum so far */
12110   x=0;
12111   while ( mp_info(p)!=null ) {
12112     if ( abs(value(p))>x ) x=abs(value(p));
12113     p=mp_link(p);
12114   }
12115   return x;
12116 }
12117
12118 @ One of the main operations needed on dependency lists is to add a multiple
12119 of one list to the other; we call this |p_plus_fq|, where |p| and~|q| point
12120 to dependency lists and |f| is a fraction.
12121
12122 If the coefficient of any independent variable becomes |coef_bound| or
12123 more, in absolute value, this procedure changes the type of that variable
12124 to `|independent_needing_fix|', and sets the global variable |fix_needed|
12125 to~|true|. The value of $|coef_bound|=\mu$ is chosen so that
12126 $\mu^2+\mu<8$; this means that the numbers we deal with won't
12127 get too large. (Instead of the ``optimum'' $\mu=(\sqrt{33}-1)/2\approx
12128 2.3723$, the safer value 7/3 is taken as the threshold.)
12129
12130 The changes mentioned in the preceding paragraph are actually done only if
12131 the global variable |watch_coefs| is |true|. But it usually is; in fact,
12132 it is |false| only when \MP\ is making a dependency list that will soon
12133 be equated to zero.
12134
12135 Several procedures that act on dependency lists, including |p_plus_fq|,
12136 set the global variable |dep_final| to the final (constant term) node of
12137 the dependency list that they produce.
12138
12139 @d coef_bound 04525252525 /* |fraction| approximation to 7/3 */
12140 @d independent_needing_fix 0
12141
12142 @<Glob...@>=
12143 boolean fix_needed; /* does at least one |independent| variable need scaling? */
12144 boolean watch_coefs; /* should we scale coefficients that exceed |coef_bound|? */
12145 pointer dep_final; /* location of the constant term and final link */
12146
12147 @ @<Set init...@>=
12148 mp->fix_needed=false; mp->watch_coefs=true;
12149
12150 @ The |p_plus_fq| procedure has a fourth parameter, |t|, that should be
12151 set to |mp_proto_dependent| if |p| is a proto-dependency list. In this
12152 case |f| will be |scaled|, not a |fraction|. Similarly, the fifth parameter~|tt|
12153 should be |mp_proto_dependent| if |q| is a proto-dependency list.
12154
12155 List |q| is unchanged by the operation; but list |p| is totally destroyed.
12156
12157 The final link of the dependency list or proto-dependency list returned
12158 by |p_plus_fq| is the same as the original final link of~|p|. Indeed, the
12159 constant term of the result will be located in the same |mem| location
12160 as the original constant term of~|p|.
12161
12162 Coefficients of the result are assumed to be zero if they are less than
12163 a certain threshold. This compensates for inevitable rounding errors,
12164 and tends to make more variables `|known|'. The threshold is approximately
12165 $10^{-5}$ in the case of normal dependency lists, $10^{-4}$ for
12166 proto-dependencies.
12167
12168 @d fraction_threshold 2685 /* a |fraction| coefficient less than this is zeroed */
12169 @d half_fraction_threshold 1342 /* half of |fraction_threshold| */
12170 @d scaled_threshold 8 /* a |scaled| coefficient less than this is zeroed */
12171 @d half_scaled_threshold 4 /* half of |scaled_threshold| */
12172
12173 @<Declarations@>=
12174 static pointer mp_p_plus_fq ( MP mp, pointer p, integer f, 
12175                       pointer q, quarterword t, quarterword tt) ;
12176
12177 @ @c
12178 pointer mp_p_plus_fq ( MP mp, pointer p, integer f, 
12179                       pointer q, quarterword t, quarterword tt) {
12180   pointer pp,qq; /* |mp_info(p)| and |mp_info(q)|, respectively */
12181   pointer r,s; /* for list manipulation */
12182   integer threshold; /* defines a neighborhood of zero */
12183   integer v; /* temporary register */
12184   if ( t==mp_dependent ) threshold=fraction_threshold;
12185   else threshold=scaled_threshold;
12186   r=temp_head; pp=mp_info(p); qq=mp_info(q);
12187   while (1) {
12188     if ( pp==qq ) {
12189       if ( pp==null ) {
12190        break;
12191       } else {
12192         @<Contribute a term from |p|, plus |f| times the
12193           corresponding term from |q|@>
12194       }
12195     } else if ( value(pp)<value(qq) ) {
12196       @<Contribute a term from |q|, multiplied by~|f|@>
12197     } else { 
12198      mp_link(r)=p; r=p; p=mp_link(p); pp=mp_info(p);
12199     }
12200   }
12201   if ( t==mp_dependent )
12202     value(p)=mp_slow_add(mp, value(p),mp_take_fraction(mp, value(q),f));
12203   else  
12204     value(p)=mp_slow_add(mp, value(p),mp_take_scaled(mp, value(q),f));
12205   mp_link(r)=p; mp->dep_final=p; 
12206   return mp_link(temp_head);
12207 }
12208
12209 @ @<Contribute a term from |p|, plus |f|...@>=
12210
12211   if ( tt==mp_dependent ) v=value(p)+mp_take_fraction(mp, f,value(q));
12212   else v=value(p)+mp_take_scaled(mp, f,value(q));
12213   value(p)=v; s=p; p=mp_link(p);
12214   if ( abs(v)<threshold ) {
12215     mp_free_node(mp, s,dep_node_size);
12216   } else {
12217     if ( (abs(v)>=coef_bound)  && mp->watch_coefs ) { 
12218       mp_type(qq)=independent_needing_fix; mp->fix_needed=true;
12219     }
12220     mp_link(r)=s; r=s;
12221   };
12222   pp=mp_info(p); q=mp_link(q); qq=mp_info(q);
12223 }
12224
12225 @ @<Contribute a term from |q|, multiplied by~|f|@>=
12226
12227   if ( tt==mp_dependent ) v=mp_take_fraction(mp, f,value(q));
12228   else v=mp_take_scaled(mp, f,value(q));
12229   if ( abs(v)>halfp(threshold) ) { 
12230     s=mp_get_node(mp, dep_node_size); mp_info(s)=qq; value(s)=v;
12231     if ( (abs(v)>=coef_bound) && mp->watch_coefs ) { 
12232       mp_type(qq)=independent_needing_fix; mp->fix_needed=true;
12233     }
12234     mp_link(r)=s; r=s;
12235   }
12236   q=mp_link(q); qq=mp_info(q);
12237 }
12238
12239 @ It is convenient to have another subroutine for the special case
12240 of |p_plus_fq| when |f=1.0|. In this routine lists |p| and |q| are
12241 both of the same type~|t| (either |dependent| or |mp_proto_dependent|).
12242
12243 @c 
12244 static pointer mp_p_plus_q (MP mp,pointer p, pointer q, quarterword t) {
12245   pointer pp,qq; /* |mp_info(p)| and |mp_info(q)|, respectively */
12246   pointer r,s; /* for list manipulation */
12247   integer threshold; /* defines a neighborhood of zero */
12248   integer v; /* temporary register */
12249   if ( t==mp_dependent ) threshold=fraction_threshold;
12250   else threshold=scaled_threshold;
12251   r=temp_head; pp=mp_info(p); qq=mp_info(q);
12252   while (1) {
12253     if ( pp==qq ) {
12254       if ( pp==null ) {
12255         break;
12256       } else {
12257         @<Contribute a term from |p|, plus the
12258           corresponding term from |q|@>
12259       }
12260     } else { 
12261           if ( value(pp)<value(qq) ) {
12262         s=mp_get_node(mp, dep_node_size); mp_info(s)=qq; value(s)=value(q);
12263         q=mp_link(q); qq=mp_info(q); mp_link(r)=s; r=s;
12264       } else { 
12265         mp_link(r)=p; r=p; p=mp_link(p); pp=mp_info(p);
12266       }
12267     }
12268   }
12269   value(p)=mp_slow_add(mp, value(p),value(q));
12270   mp_link(r)=p; mp->dep_final=p; 
12271   return mp_link(temp_head);
12272 }
12273
12274 @ @<Contribute a term from |p|, plus the...@>=
12275
12276   v=value(p)+value(q);
12277   value(p)=v; s=p; p=mp_link(p); pp=mp_info(p);
12278   if ( abs(v)<threshold ) {
12279     mp_free_node(mp, s,dep_node_size);
12280   } else { 
12281     if ( (abs(v)>=coef_bound ) && mp->watch_coefs ) {
12282       mp_type(qq)=independent_needing_fix; mp->fix_needed=true;
12283     }
12284     mp_link(r)=s; r=s;
12285   }
12286   q=mp_link(q); qq=mp_info(q);
12287 }
12288
12289 @ A somewhat simpler routine will multiply a dependency list
12290 by a given constant~|v|. The constant is either a |fraction| less than
12291 |fraction_one|, or it is |scaled|. In the latter case we might be forced to
12292 convert a dependency list to a proto-dependency list.
12293 Parameters |t0| and |t1| are the list types before and after;
12294 they should agree unless |t0=mp_dependent| and |t1=mp_proto_dependent|
12295 and |v_is_scaled=true|.
12296
12297 @c 
12298 static pointer mp_p_times_v (MP mp,pointer p, integer v, quarterword t0,
12299                          quarterword t1, boolean v_is_scaled) {
12300   pointer r,s; /* for list manipulation */
12301   integer w; /* tentative coefficient */
12302   integer threshold;
12303   boolean scaling_down;
12304   if ( t0!=t1 ) scaling_down=true; else scaling_down=(!v_is_scaled);
12305   if ( t1==mp_dependent ) threshold=half_fraction_threshold;
12306   else threshold=half_scaled_threshold;
12307   r=temp_head;
12308   while ( mp_info(p)!=null ) {    
12309     if ( scaling_down ) w=mp_take_fraction(mp, v,value(p));
12310     else w=mp_take_scaled(mp, v,value(p));
12311     if ( abs(w)<=threshold ) { 
12312       s=mp_link(p); mp_free_node(mp, p,dep_node_size); p=s;
12313     } else {
12314       if ( abs(w)>=coef_bound ) { 
12315         mp->fix_needed=true; mp_type(mp_info(p))=independent_needing_fix;
12316       }
12317       mp_link(r)=p; r=p; value(p)=w; p=mp_link(p);
12318     }
12319   }
12320   mp_link(r)=p;
12321   if ( v_is_scaled ) value(p)=mp_take_scaled(mp, value(p),v);
12322   else value(p)=mp_take_fraction(mp, value(p),v);
12323   return mp_link(temp_head);
12324 }
12325
12326 @ Similarly, we sometimes need to divide a dependency list
12327 by a given |scaled| constant.
12328
12329 @<Declarations@>=
12330 static pointer mp_p_over_v (MP mp,pointer p, scaled v, quarterword 
12331   t0, quarterword t1) ;
12332
12333 @ @c
12334 pointer mp_p_over_v (MP mp,pointer p, scaled v, quarterword 
12335   t0, quarterword t1) {
12336   pointer r,s; /* for list manipulation */
12337   integer w; /* tentative coefficient */
12338   integer threshold;
12339   boolean scaling_down;
12340   if ( t0!=t1 ) scaling_down=true; else scaling_down=false;
12341   if ( t1==mp_dependent ) threshold=half_fraction_threshold;
12342   else threshold=half_scaled_threshold;
12343   r=temp_head;
12344   while ( mp_info( p)!=null ) {
12345     if ( scaling_down ) {
12346       if ( abs(v)<02000000 ) w=mp_make_scaled(mp, value(p),v*010000);
12347       else w=mp_make_scaled(mp, mp_round_fraction(mp, value(p)),v);
12348     } else {
12349       w=mp_make_scaled(mp, value(p),v);
12350     }
12351     if ( abs(w)<=threshold ) {
12352       s=mp_link(p); mp_free_node(mp, p,dep_node_size); p=s;
12353     } else { 
12354       if ( abs(w)>=coef_bound ) {
12355          mp->fix_needed=true; mp_type(mp_info(p))=independent_needing_fix;
12356       }
12357       mp_link(r)=p; r=p; value(p)=w; p=mp_link(p);
12358     }
12359   }
12360   mp_link(r)=p; value(p)=mp_make_scaled(mp, value(p),v);
12361   return mp_link(temp_head);
12362 }
12363
12364 @ Here's another utility routine for dependency lists. When an independent
12365 variable becomes dependent, we want to remove it from all existing
12366 dependencies. The |p_with_x_becoming_q| function computes the
12367 dependency list of~|p| after variable~|x| has been replaced by~|q|.
12368
12369 This procedure has basically the same calling conventions as |p_plus_fq|:
12370 List~|q| is unchanged; list~|p| is destroyed; the constant node and the
12371 final link are inherited from~|p|; and the fourth parameter tells whether
12372 or not |p| is |mp_proto_dependent|. However, the global variable |dep_final|
12373 is not altered if |x| does not occur in list~|p|.
12374
12375 @c 
12376 static pointer mp_p_with_x_becoming_q (MP mp,pointer p,
12377            pointer x, pointer q, quarterword t) {
12378   pointer r,s; /* for list manipulation */
12379   integer v; /* coefficient of |x| */
12380   integer sx; /* serial number of |x| */
12381   s=p; r=temp_head; sx=value(x);
12382   while ( value(mp_info(s))>sx ) { r=s; s=mp_link(s); };
12383   if ( mp_info(s)!=x ) { 
12384     return p;
12385   } else { 
12386     mp_link(temp_head)=p; mp_link(r)=mp_link(s); v=value(s);
12387     mp_free_node(mp, s,dep_node_size);
12388     return mp_p_plus_fq(mp, mp_link(temp_head),v,q,t,mp_dependent);
12389   }
12390 }
12391
12392 @ Here's a simple procedure that reports an error when a variable
12393 has just received a known value that's out of the required range.
12394
12395 @<Declarations@>=
12396 static void mp_val_too_big (MP mp,scaled x) ;
12397
12398 @ @c void mp_val_too_big (MP mp,scaled x) { 
12399   if ( mp->internal[mp_warning_check]>0 ) { 
12400     print_err("Value is too large ("); mp_print_scaled(mp, x); mp_print_char(mp, xord(')'));
12401 @.Value is too large@>
12402     help4("The equation I just processed has given some variable",
12403       "a value of 4096 or more. Continue and I'll try to cope",
12404       "with that big value; but it might be dangerous.",
12405       "(Set warningcheck:=0 to suppress this message.)");
12406     mp_error(mp);
12407   }
12408 }
12409
12410 @ When a dependent variable becomes known, the following routine
12411 removes its dependency list. Here |p| points to the variable, and
12412 |q| points to the dependency list (which is one node long).
12413
12414 @<Declarations@>=
12415 static void mp_make_known (MP mp,pointer p, pointer q) ;
12416
12417 @ @c void mp_make_known (MP mp,pointer p, pointer q) {
12418   int t; /* the previous type */
12419   prev_dep(mp_link(q))=prev_dep(p);
12420   mp_link(prev_dep(p))=mp_link(q); t=mp_type(p);
12421   mp_type(p)=mp_known; value(p)=value(q); mp_free_node(mp, q,dep_node_size);
12422   if ( abs(value(p))>=fraction_one ) mp_val_too_big(mp, value(p));
12423   if (( mp->internal[mp_tracing_equations]>0) && mp_interesting(mp, p) ) {
12424     mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "#### ");
12425 @:]]]\#\#\#\#_}{\.{\#\#\#\#}@>
12426     mp_print_variable_name(mp, p); 
12427     mp_print_char(mp, xord('=')); mp_print_scaled(mp, value(p));
12428     mp_end_diagnostic(mp, false);
12429   }
12430   if (( mp->cur_exp==p ) && mp->cur_type==t ) {
12431     mp->cur_type=mp_known; mp->cur_exp=value(p);
12432     mp_free_node(mp, p,value_node_size);
12433   }
12434 }
12435
12436 @ The |fix_dependencies| routine is called into action when |fix_needed|
12437 has been triggered. The program keeps a list~|s| of independent variables
12438 whose coefficients must be divided by~4.
12439
12440 In unusual cases, this fixup process might reduce one or more coefficients
12441 to zero, so that a variable will become known more or less by default.
12442
12443 @<Declarations@>=
12444 static void mp_fix_dependencies (MP mp);
12445
12446 @ @c 
12447 static void mp_fix_dependencies (MP mp) {
12448   pointer p,q,r,s,t; /* list manipulation registers */
12449   pointer x; /* an independent variable */
12450   r=mp_link(dep_head); s=null;
12451   while ( r!=dep_head ){ 
12452     t=r;
12453     @<Run through the dependency list for variable |t|, fixing
12454       all nodes, and ending with final link~|q|@>;
12455     r=mp_link(q);
12456     if ( q==dep_list(t) ) mp_make_known(mp, t,q);
12457   }
12458   while ( s!=null ) { 
12459     p=mp_link(s); x=mp_info(s); free_avail(s); s=p;
12460     mp_type(x)=mp_independent; value(x)=value(x)+2;
12461   }
12462   mp->fix_needed=false;
12463 }
12464
12465 @ @d independent_being_fixed 1 /* this variable already appears in |s| */
12466
12467 @<Run through the dependency list for variable |t|...@>=
12468 r=value_loc(t); /* |mp_link(r)=dep_list(t)| */
12469 while (1) { 
12470   q=mp_link(r); x=mp_info(q);
12471   if ( x==null ) break;
12472   if ( mp_type(x)<=independent_being_fixed ) {
12473     if ( mp_type(x)<independent_being_fixed ) {
12474       p=mp_get_avail(mp); mp_link(p)=s; s=p;
12475       mp_info(s)=x; mp_type(x)=independent_being_fixed;
12476     }
12477     value(q)=value(q) / 4;
12478     if ( value(q)==0 ) {
12479       mp_link(r)=mp_link(q); mp_free_node(mp, q,dep_node_size); q=r;
12480     }
12481   }
12482   r=q;
12483 }
12484
12485
12486 @ The |new_dep| routine installs a dependency list~|p| into the value node~|q|,
12487 linking it into the list of all known dependencies. We assume that
12488 |dep_final| points to the final node of list~|p|.
12489
12490 @c 
12491 static void mp_new_dep (MP mp,pointer q, pointer p) {
12492   pointer r; /* what used to be the first dependency */
12493   dep_list(q)=p; prev_dep(q)=dep_head;
12494   r=mp_link(dep_head); mp_link(mp->dep_final)=r; prev_dep(r)=mp->dep_final;
12495   mp_link(dep_head)=q;
12496 }
12497
12498 @ Here is one of the ways a dependency list gets started.
12499 The |const_dependency| routine produces a list that has nothing but
12500 a constant term.
12501
12502 @c static pointer mp_const_dependency (MP mp, scaled v) {
12503   mp->dep_final=mp_get_node(mp, dep_node_size);
12504   value(mp->dep_final)=v; mp_info(mp->dep_final)=null;
12505   return mp->dep_final;
12506 }
12507
12508 @ And here's a more interesting way to start a dependency list from scratch:
12509 The parameter to |single_dependency| is the location of an
12510 independent variable~|x|, and the result is the simple dependency list
12511 `|x+0|'.
12512
12513 In the unlikely event that the given independent variable has been doubled so
12514 often that we can't refer to it with a nonzero coefficient,
12515 |single_dependency| returns the simple list `0'.  This case can be
12516 recognized by testing that the returned list pointer is equal to
12517 |dep_final|.
12518
12519 @c 
12520 static pointer mp_single_dependency (MP mp,pointer p) {
12521   pointer q; /* the new dependency list */
12522   integer m; /* the number of doublings */
12523   m=value(p) % s_scale;
12524   if ( m>28 ) {
12525     return mp_const_dependency(mp, 0);
12526   } else { 
12527     q=mp_get_node(mp, dep_node_size);
12528     value(q)=(integer)two_to_the(28-m); mp_info(q)=p;
12529     mp_link(q)=mp_const_dependency(mp, 0);
12530     return q;
12531   }
12532 }
12533
12534 @ We sometimes need to make an exact copy of a dependency list.
12535
12536 @c 
12537 static pointer mp_copy_dep_list (MP mp,pointer p) {
12538   pointer q; /* the new dependency list */
12539   q=mp_get_node(mp, dep_node_size); mp->dep_final=q;
12540   while (1) { 
12541     mp_info(mp->dep_final)=mp_info(p); value(mp->dep_final)=value(p);
12542     if ( mp_info(mp->dep_final)==null ) break;
12543     mp_link(mp->dep_final)=mp_get_node(mp, dep_node_size);
12544     mp->dep_final=mp_link(mp->dep_final); p=mp_link(p);
12545   }
12546   return q;
12547 }
12548
12549 @ But how do variables normally become known? Ah, now we get to the heart of the
12550 equation-solving mechanism. The |linear_eq| procedure is given a |dependent|
12551 or |mp_proto_dependent| list,~|p|, in which at least one independent variable
12552 appears. It equates this list to zero, by choosing an independent variable
12553 with the largest coefficient and making it dependent on the others. The
12554 newly dependent variable is eliminated from all current dependencies,
12555 thereby possibly making other dependent variables known.
12556
12557 The given list |p| is, of course, totally destroyed by all this processing.
12558
12559 @c 
12560 static void mp_linear_eq (MP mp, pointer p, quarterword t) {
12561   pointer q,r,s; /* for link manipulation */
12562   pointer x; /* the variable that loses its independence */
12563   integer n; /* the number of times |x| had been halved */
12564   integer v; /* the coefficient of |x| in list |p| */
12565   pointer prev_r; /* lags one step behind |r| */
12566   pointer final_node; /* the constant term of the new dependency list */
12567   integer w; /* a tentative coefficient */
12568    @<Find a node |q| in list |p| whose coefficient |v| is largest@>;
12569   x=mp_info(q); n=value(x) % s_scale;
12570   @<Divide list |p| by |-v|, removing node |q|@>;
12571   if ( mp->internal[mp_tracing_equations]>0 ) {
12572     @<Display the new dependency@>;
12573   }
12574   @<Simplify all existing dependencies by substituting for |x|@>;
12575   @<Change variable |x| from |independent| to |dependent| or |known|@>;
12576   if ( mp->fix_needed ) mp_fix_dependencies(mp);
12577 }
12578
12579 @ @<Find a node |q| in list |p| whose coefficient |v| is largest@>=
12580 q=p; r=mp_link(p); v=value(q);
12581 while ( mp_info(r)!=null ) { 
12582   if ( abs(value(r))>abs(v) ) { q=r; v=value(r); };
12583   r=mp_link(r);
12584 }
12585
12586 @ Here we want to change the coefficients from |scaled| to |fraction|,
12587 except in the constant term. In the common case of a trivial equation
12588 like `\.{x=3.14}', we will have |v=-fraction_one|, |q=p|, and |t=mp_dependent|.
12589
12590 @<Divide list |p| by |-v|, removing node |q|@>=
12591 s=temp_head; mp_link(s)=p; r=p;
12592 do { 
12593   if ( r==q ) {
12594     mp_link(s)=mp_link(r); mp_free_node(mp, r,dep_node_size);
12595   } else  { 
12596     w=mp_make_fraction(mp, value(r),v);
12597     if ( abs(w)<=half_fraction_threshold ) {
12598       mp_link(s)=mp_link(r); mp_free_node(mp, r,dep_node_size);
12599     } else { 
12600       value(r)=-w; s=r;
12601     }
12602   }
12603   r=mp_link(s);
12604 } while (mp_info(r)!=null);
12605 if ( t==mp_proto_dependent ) {
12606   value(r)=-mp_make_scaled(mp, value(r),v);
12607 } else if ( v!=-fraction_one ) {
12608   value(r)=-mp_make_fraction(mp, value(r),v);
12609 }
12610 final_node=r; p=mp_link(temp_head)
12611
12612 @ @<Display the new dependency@>=
12613 if ( mp_interesting(mp, x) ) {
12614   mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "## "); 
12615   mp_print_variable_name(mp, x);
12616 @:]]]\#\#_}{\.{\#\#}@>
12617   w=n;
12618   while ( w>0 ) { mp_print(mp, "*4"); w=w-2;  };
12619   mp_print_char(mp, xord('=')); mp_print_dependency(mp, p,mp_dependent); 
12620   mp_end_diagnostic(mp, false);
12621 }
12622
12623 @ @<Simplify all existing dependencies by substituting for |x|@>=
12624 prev_r=dep_head; r=mp_link(dep_head);
12625 while ( r!=dep_head ) {
12626   s=dep_list(r); q=mp_p_with_x_becoming_q(mp, s,x,p,mp_type(r));
12627   if ( mp_info(q)==null ) {
12628     mp_make_known(mp, r,q);
12629   } else { 
12630     dep_list(r)=q;
12631     do {  q=mp_link(q); } while (mp_info(q)!=null);
12632     prev_r=q;
12633   }
12634   r=mp_link(prev_r);
12635 }
12636
12637 @ @<Change variable |x| from |independent| to |dependent| or |known|@>=
12638 if ( n>0 ) @<Divide list |p| by $2^n$@>;
12639 if ( mp_info(p)==null ) {
12640   mp_type(x)=mp_known;
12641   value(x)=value(p);
12642   if ( abs(value(x))>=fraction_one ) mp_val_too_big(mp, value(x));
12643   mp_free_node(mp, p,dep_node_size);
12644   if ( mp->cur_exp==x ) if ( mp->cur_type==mp_independent ) {
12645     mp->cur_exp=value(x); mp->cur_type=mp_known;
12646     mp_free_node(mp, x,value_node_size);
12647   }
12648 } else { 
12649   mp_type(x)=mp_dependent; mp->dep_final=final_node; mp_new_dep(mp, x,p);
12650   if ( mp->cur_exp==x ) if ( mp->cur_type==mp_independent ) mp->cur_type=mp_dependent;
12651 }
12652
12653 @ @<Divide list |p| by $2^n$@>=
12654
12655   s=temp_head; mp_link(temp_head)=p; r=p;
12656   do {  
12657     if ( n>30 ) w=0;
12658     else w=value(r) / two_to_the(n);
12659     if ( (abs(w)<=half_fraction_threshold)&&(mp_info(r)!=null) ) {
12660       mp_link(s)=mp_link(r);
12661       mp_free_node(mp, r,dep_node_size);
12662     } else { 
12663       value(r)=w; s=r;
12664     }
12665     r=mp_link(s);
12666   } while (mp_info(s)!=null);
12667   p=mp_link(temp_head);
12668 }
12669
12670 @ The |check_mem| procedure, which is used only when \MP\ is being
12671 debugged, makes sure that the current dependency lists are well formed.
12672
12673 @<Check the list of linear dependencies@>=
12674 q=dep_head; p=mp_link(q);
12675 while ( p!=dep_head ) {
12676   if ( prev_dep(p)!=q ) {
12677     mp_print_nl(mp, "Bad PREVDEP at "); mp_print_int(mp, p);
12678 @.Bad PREVDEP...@>
12679   }
12680   p=dep_list(p);
12681   while (1) {
12682     r=mp_info(p); q=p; p=mp_link(q);
12683     if ( r==null ) break;
12684     if ( value(mp_info(p))>=value(r) ) {
12685       mp_print_nl(mp, "Out of order at "); mp_print_int(mp, p);
12686 @.Out of order...@>
12687     }
12688   }
12689 }
12690
12691 @* \[25] Dynamic nonlinear equations.
12692 Variables of numeric type are maintained by the general scheme of
12693 independent, dependent, and known values that we have just studied;
12694 and the components of pair and transform variables are handled in the
12695 same way. But \MP\ also has five other types of values: \&{boolean},
12696 \&{string}, \&{pen}, \&{path}, and \&{picture}; what about them?
12697
12698 Equations are allowed between nonlinear quantities, but only in a
12699 simple form. Two variables that haven't yet been assigned values are
12700 either equal to each other, or they're not.
12701
12702 Before a boolean variable has received a value, its type is |mp_unknown_boolean|;
12703 similarly, there are variables whose type is |mp_unknown_string|, |mp_unknown_pen|,
12704 |mp_unknown_path|, and |mp_unknown_picture|. In such cases the value is either
12705 |null| (which means that no other variables are equivalent to this one), or
12706 it points to another variable of the same undefined type. The pointers in the
12707 latter case form a cycle of nodes, which we shall call a ``ring.''
12708 Rings of undefined variables may include capsules, which arise as
12709 intermediate results within expressions or as \&{expr} parameters to macros.
12710
12711 When one member of a ring receives a value, the same value is given to
12712 all the other members. In the case of paths and pictures, this implies
12713 making separate copies of a potentially large data structure; users should
12714 restrain their enthusiasm for such generality, unless they have lots and
12715 lots of memory space.
12716
12717 @ The following procedure is called when a capsule node is being
12718 added to a ring (e.g., when an unknown variable is mentioned in an expression).
12719
12720 @c 
12721 static pointer mp_new_ring_entry (MP mp,pointer p) {
12722   pointer q; /* the new capsule node */
12723   q=mp_get_node(mp, value_node_size); mp_name_type(q)=mp_capsule;
12724   mp_type(q)=mp_type(p);
12725   if ( value(p)==null ) value(q)=p; else value(q)=value(p);
12726   value(p)=q;
12727   return q;
12728 }
12729
12730 @ Conversely, we might delete a capsule or a variable before it becomes known.
12731 The following procedure simply detaches a quantity from its ring,
12732 without recycling the storage.
12733
12734 @<Declarations@>=
12735 static void mp_ring_delete (MP mp,pointer p);
12736
12737 @ @c
12738 void mp_ring_delete (MP mp,pointer p) {
12739   pointer q; 
12740   q=value(p);
12741   if ( q!=null ) if ( q!=p ){ 
12742     while ( value(q)!=p ) q=value(q);
12743     value(q)=value(p);
12744   }
12745 }
12746
12747 @ Eventually there might be an equation that assigns values to all of the
12748 variables in a ring. The |nonlinear_eq| subroutine does the necessary
12749 propagation of values.
12750
12751 If the parameter |flush_p| is |true|, node |p| itself needn't receive a
12752 value, it will soon be recycled.
12753
12754 @c 
12755 static void mp_nonlinear_eq (MP mp,integer v, pointer p, boolean flush_p) {
12756   quarterword t; /* the type of ring |p| */
12757   pointer q,r; /* link manipulation registers */
12758   t=mp_type(p)-unknown_tag; q=value(p);
12759   if ( flush_p ) mp_type(p)=mp_vacuous; else p=q;
12760   do {  
12761     r=value(q); mp_type(q)=t;
12762     switch (t) {
12763     case mp_boolean_type: value(q)=v; break;
12764     case mp_string_type: value(q)=v; add_str_ref(v); break;
12765     case mp_pen_type: value(q)=copy_pen(v); break;
12766     case mp_path_type: value(q)=mp_copy_path(mp, v); break;
12767     case mp_picture_type: value(q)=v; add_edge_ref(v); break;
12768     } /* there ain't no more cases */
12769     q=r;
12770   } while (q!=p);
12771 }
12772
12773 @ If two members of rings are equated, and if they have the same type,
12774 the |ring_merge| procedure is called on to make them equivalent.
12775
12776 @c 
12777 static void mp_ring_merge (MP mp,pointer p, pointer q) {
12778   pointer r; /* traverses one list */
12779   r=value(p);
12780   while ( r!=p ) {
12781     if ( r==q ) {
12782       @<Exclaim about a redundant equation@>;
12783       return;
12784     };
12785     r=value(r);
12786   }
12787   r=value(p); value(p)=value(q); value(q)=r;
12788 }
12789
12790 @ @<Exclaim about a redundant equation@>=
12791
12792   print_err("Redundant equation");
12793 @.Redundant equation@>
12794   help2("I already knew that this equation was true.",
12795         "But perhaps no harm has been done; let's continue.");
12796   mp_put_get_error(mp);
12797 }
12798
12799 @* \[26] Introduction to the syntactic routines.
12800 Let's pause a moment now and try to look at the Big Picture.
12801 The \MP\ program consists of three main parts: syntactic routines,
12802 semantic routines, and output routines. The chief purpose of the
12803 syntactic routines is to deliver the user's input to the semantic routines,
12804 while parsing expressions and locating operators and operands. The
12805 semantic routines act as an interpreter responding to these operators,
12806 which may be regarded as commands. And the output routines are
12807 periodically called on to produce compact font descriptions that can be
12808 used for typesetting or for making interim proof drawings. We have
12809 discussed the basic data structures and many of the details of semantic
12810 operations, so we are good and ready to plunge into the part of \MP\ that
12811 actually controls the activities.
12812
12813 Our current goal is to come to grips with the |get_next| procedure,
12814 which is the keystone of \MP's input mechanism. Each call of |get_next|
12815 sets the value of three variables |cur_cmd|, |cur_mod|, and |cur_sym|,
12816 representing the next input token.
12817 $$\vbox{\halign{#\hfil\cr
12818   \hbox{|cur_cmd| denotes a command code from the long list of codes
12819    given earlier;}\cr
12820   \hbox{|cur_mod| denotes a modifier of the command code;}\cr
12821   \hbox{|cur_sym| is the hash address of the symbolic token that was
12822    just scanned,}\cr
12823   \hbox{\qquad or zero in the case of a numeric or string
12824    or capsule token.}\cr}}$$
12825 Underlying this external behavior of |get_next| is all the machinery
12826 necessary to convert from character files to tokens. At a given time we
12827 may be only partially finished with the reading of several files (for
12828 which \&{input} was specified), and partially finished with the expansion
12829 of some user-defined macros and/or some macro parameters, and partially
12830 finished reading some text that the user has inserted online,
12831 and so on. When reading a character file, the characters must be
12832 converted to tokens; comments and blank spaces must
12833 be removed, numeric and string tokens must be evaluated.
12834
12835 To handle these situations, which might all be present simultaneously,
12836 \MP\ uses various stacks that hold information about the incomplete
12837 activities, and there is a finite state control for each level of the
12838 input mechanism. These stacks record the current state of an implicitly
12839 recursive process, but the |get_next| procedure is not recursive.
12840
12841 @<Glob...@>=
12842 integer cur_cmd; /* current command set by |get_next| */
12843 integer cur_mod; /* operand of current command */
12844 halfword cur_sym; /* hash address of current symbol */
12845
12846 @ The |print_cmd_mod| routine prints a symbolic interpretation of a
12847 command code and its modifier.
12848 It consists of a rather tedious sequence of print
12849 commands, and most of it is essentially an inverse to the |primitive|
12850 routine that enters a \MP\ primitive into |hash| and |eqtb|. Therefore almost
12851 all of this procedure appears elsewhere in the program, together with the
12852 corresponding |primitive| calls.
12853
12854 @<Declarations@>=
12855 static void mp_print_cmd_mod (MP mp,integer c, integer m) ;
12856
12857 @ @c
12858 void mp_print_cmd_mod (MP mp,integer c, integer m) { 
12859  switch (c) {
12860   @<Cases of |print_cmd_mod| for symbolic printing of primitives@>
12861   default: mp_print(mp, "[unknown command code!]"); break;
12862   }
12863 }
12864
12865 @ Here is a procedure that displays a given command in braces, in the
12866 user's transcript file.
12867
12868 @d show_cur_cmd_mod mp_show_cmd_mod(mp, mp->cur_cmd,mp->cur_mod)
12869
12870 @c 
12871 static void mp_show_cmd_mod (MP mp,integer c, integer m) { 
12872   mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "{");
12873   mp_print_cmd_mod(mp, c,m); mp_print_char(mp, xord('}'));
12874   mp_end_diagnostic(mp, false);
12875 }
12876
12877 @* \[27] Input stacks and states.
12878 The state of \MP's input mechanism appears in the input stack, whose
12879 entries are records with five fields, called |index|, |start|, |loc|,
12880 |limit|, and |name|. The top element of this stack is maintained in a
12881 global variable for which no subscripting needs to be done; the other
12882 elements of the stack appear in an array. Hence the stack is declared thus:
12883
12884 @<Types...@>=
12885 typedef struct {
12886   quarterword index_field;
12887   halfword start_field, loc_field, limit_field, name_field;
12888 } in_state_record;
12889
12890 @ @<Glob...@>=
12891 in_state_record *input_stack;
12892 integer input_ptr; /* first unused location of |input_stack| */
12893 integer max_in_stack; /* largest value of |input_ptr| when pushing */
12894 in_state_record cur_input; /* the ``top'' input state */
12895 int stack_size; /* maximum number of simultaneous input sources */
12896
12897 @ @<Allocate or initialize ...@>=
12898 mp->stack_size = 300;
12899 mp->input_stack = xmalloc((mp->stack_size+1),sizeof(in_state_record));
12900
12901 @ @<Dealloc variables@>=
12902 xfree(mp->input_stack);
12903
12904 @ We've already defined the special variable |loc==cur_input.loc_field|
12905 in our discussion of basic input-output routines. The other components of
12906 |cur_input| are defined in the same way:
12907
12908 @d iindex mp->cur_input.index_field /* reference for buffer information */
12909 @d start mp->cur_input.start_field /* starting position in |buffer| */
12910 @d limit mp->cur_input.limit_field /* end of current line in |buffer| */
12911 @d name mp->cur_input.name_field /* name of the current file */
12912
12913 @ Let's look more closely now at the five control variables
12914 (|index|,~|start|,~|loc|,~|limit|,~|name|),
12915 assuming that \MP\ is reading a line of characters that have been input
12916 from some file or from the user's terminal. There is an array called
12917 |buffer| that acts as a stack of all lines of characters that are
12918 currently being read from files, including all lines on subsidiary
12919 levels of the input stack that are not yet completed. \MP\ will return to
12920 the other lines when it is finished with the present input file.
12921
12922 (Incidentally, on a machine with byte-oriented addressing, it would be
12923 appropriate to combine |buffer| with the |str_pool| array,
12924 letting the buffer entries grow downward from the top of the string pool
12925 and checking that these two tables don't bump into each other.)
12926
12927 The line we are currently working on begins in position |start| of the
12928 buffer; the next character we are about to read is |buffer[loc]|; and
12929 |limit| is the location of the last character present. We always have
12930 |loc<=limit|. For convenience, |buffer[limit]| has been set to |"%"|, so
12931 that the end of a line is easily sensed.
12932
12933 The |name| variable is a string number that designates the name of
12934 the current file, if we are reading an ordinary text file.  Special codes
12935 |is_term..max_spec_src| indicate other sources of input text.
12936
12937 @d is_term 0 /* |name| value when reading from the terminal for normal input */
12938 @d is_read 1 /* |name| value when executing a \&{readstring} or \&{readfrom} */
12939 @d is_scantok 2 /* |name| value when reading text generated by \&{scantokens} */
12940 @d max_spec_src is_scantok
12941
12942 @ Additional information about the current line is available via the
12943 |index| variable, which counts how many lines of characters are present
12944 in the buffer below the current level. We have |index=0| when reading
12945 from the terminal and prompting the user for each line; then if the user types,
12946 e.g., `\.{input figs}', we will have |index=1| while reading
12947 the file \.{figs.mp}. However, it does not follow that |index| is the
12948 same as the input stack pointer, since many of the levels on the input
12949 stack may come from token lists and some |index| values may correspond
12950 to \.{MPX} files that are not currently on the stack.
12951
12952 The global variable |in_open| is equal to the highest |index| value counting
12953 \.{MPX} files but excluding token-list input levels.  Thus, the number of
12954 partially read lines in the buffer is |in_open+1| and we have |in_open>=index|
12955 when we are not reading a token list.
12956
12957 If we are not currently reading from the terminal,
12958 we are reading from the file variable |input_file[index]|. We use
12959 the notation |terminal_input| as a convenient abbreviation for |name=is_term|,
12960 and |cur_file| as an abbreviation for |input_file[index]|.
12961
12962 When \MP\ is not reading from the terminal, the global variable |line| contains
12963 the line number in the current file, for use in error messages. More precisely,
12964 |line| is a macro for |line_stack[index]| and the |line_stack| array gives
12965 the line number for each file in the |input_file| array.
12966
12967 When an \.{MPX} file is opened the file name is stored in the |mpx_name|
12968 array so that the name doesn't get lost when the file is temporarily removed
12969 from the input stack.
12970 Thus when |input_file[k]| is an \.{MPX} file, its name is |mpx_name[k]|
12971 and it contains translated \TeX\ pictures for |input_file[k-1]|.
12972 Since this is not an \.{MPX} file, we have
12973 $$ \hbox{|mpx_name[k-1]<=absent|}. $$
12974 This |name| field is set to |finished| when |input_file[k]| is completely
12975 read.
12976
12977 If more information about the input state is needed, it can be
12978 included in small arrays like those shown here. For example,
12979 the current page or segment number in the input file might be put
12980 into a variable |page|, that is really a macro for the current entry
12981 in `\ignorespaces|page_stack:array[0..max_in_open] of integer|\unskip'
12982 by analogy with |line_stack|.
12983 @^system dependencies@>
12984
12985 @d terminal_input (name==is_term) /* are we reading from the terminal? */
12986 @d cur_file mp->input_file[iindex] /* the current |void *| variable */
12987 @d line mp->line_stack[iindex] /* current line number in the current source file */
12988 @d in_name mp->iname_stack[iindex] /* a string used to construct \.{MPX} file names */
12989 @d in_area mp->iarea_stack[iindex] /* another string for naming \.{MPX} files */
12990 @d absent 1 /* |name_field| value for unused |mpx_in_stack| entries */
12991 @d mpx_reading (mp->mpx_name[iindex]>absent)
12992   /* when reading a file, is it an \.{MPX} file? */
12993 @d mpx_finished 0
12994   /* |name_field| value when the corresponding \.{MPX} file is finished */
12995
12996 @<Glob...@>=
12997 integer in_open; /* the number of lines in the buffer, less one */
12998 unsigned int open_parens; /* the number of open text files */
12999 void  * *input_file ;
13000 integer *line_stack ; /* the line number for each file */
13001 char *  *iname_stack; /* used for naming \.{MPX} files */
13002 char *  *iarea_stack; /* used for naming \.{MPX} files */
13003 halfword*mpx_name  ;
13004
13005 @ @<Allocate or ...@>=
13006 mp->input_file  = xmalloc((mp->max_in_open+1),sizeof(void *));
13007 mp->line_stack  = xmalloc((mp->max_in_open+1),sizeof(integer));
13008 mp->iname_stack = xmalloc((mp->max_in_open+1),sizeof(char *));
13009 mp->iarea_stack = xmalloc((mp->max_in_open+1),sizeof(char *));
13010 mp->mpx_name    = xmalloc((mp->max_in_open+1),sizeof(halfword));
13011 {
13012   int k;
13013   for (k=0;k<=mp->max_in_open;k++) {
13014     mp->iname_stack[k] =NULL;
13015     mp->iarea_stack[k] =NULL;
13016   }
13017 }
13018
13019 @ @<Dealloc variables@>=
13020 {
13021   int l;
13022   for (l=0;l<=mp->max_in_open;l++) {
13023     xfree(mp->iname_stack[l]);
13024     xfree(mp->iarea_stack[l]);
13025   }
13026 }
13027 xfree(mp->input_file);
13028 xfree(mp->line_stack);
13029 xfree(mp->iname_stack);
13030 xfree(mp->iarea_stack);
13031 xfree(mp->mpx_name);
13032
13033
13034 @ However, all this discussion about input state really applies only to the
13035 case that we are inputting from a file. There is another important case,
13036 namely when we are currently getting input from a token list. In this case
13037 |iindex>max_in_open|, and the conventions about the other state variables
13038 are different:
13039
13040 \yskip\hang|loc| is a pointer to the current node in the token list, i.e.,
13041 the node that will be read next. If |loc=null|, the token list has been
13042 fully read.
13043
13044 \yskip\hang|start| points to the first node of the token list; this node
13045 may or may not contain a reference count, depending on the type of token
13046 list involved.
13047
13048 \yskip\hang|token_type|, which takes the place of |iindex| in the
13049 discussion above, is a code number that explains what kind of token list
13050 is being scanned.
13051
13052 \yskip\hang|name| points to the |eqtb| address of the control sequence
13053 being expanded, if the current token list is a macro not defined by
13054 \&{vardef}. Macros defined by \&{vardef} have |name=null|; their name
13055 can be deduced by looking at their first two parameters.
13056
13057 \yskip\hang|param_start|, which takes the place of |limit|, tells where
13058 the parameters of the current macro or loop text begin in the |param_stack|.
13059
13060 \yskip\noindent The |token_type| can take several values, depending on
13061 where the current token list came from:
13062
13063 \yskip
13064 \indent|forever_text|, if the token list being scanned is the body of
13065 a \&{forever} loop;
13066
13067 \indent|loop_text|, if the token list being scanned is the body of
13068 a \&{for} or \&{forsuffixes} loop;
13069
13070 \indent|parameter|, if a \&{text} or \&{suffix} parameter is being scanned;
13071
13072 \indent|backed_up|, if the token list being scanned has been inserted as
13073 `to be read again'.
13074
13075 \indent|inserted|, if the token list being scanned has been inserted as
13076 part of error recovery;
13077
13078 \indent|macro|, if the expansion of a user-defined symbolic token is being
13079 scanned.
13080
13081 \yskip\noindent
13082 The token list begins with a reference count if and only if |token_type=
13083 macro|.
13084 @^reference counts@>
13085
13086 @d token_type iindex /* type of current token list */
13087 @d token_state (iindex>(int)mp->max_in_open) /* are we scanning a token list? */
13088 @d file_state (iindex<=(int)mp->max_in_open) /* are we scanning a file line? */
13089 @d param_start limit /* base of macro parameters in |param_stack| */
13090 @d forever_text (mp->max_in_open+1) /* |token_type| code for loop texts */
13091 @d loop_text (mp->max_in_open+2) /* |token_type| code for loop texts */
13092 @d parameter (mp->max_in_open+3) /* |token_type| code for parameter texts */
13093 @d backed_up (mp->max_in_open+4) /* |token_type| code for texts to be reread */
13094 @d inserted (mp->max_in_open+5) /* |token_type| code for inserted texts */
13095 @d macro (mp->max_in_open+6) /* |token_type| code for macro replacement texts */
13096
13097 @ The |param_stack| is an auxiliary array used to hold pointers to the token
13098 lists for parameters at the current level and subsidiary levels of input.
13099 This stack grows at a different rate from the others.
13100
13101 @<Glob...@>=
13102 pointer *param_stack;  /* token list pointers for parameters */
13103 integer param_ptr; /* first unused entry in |param_stack| */
13104 integer max_param_stack;  /* largest value of |param_ptr| */
13105
13106 @ @<Allocate or initialize ...@>=
13107 mp->param_stack = xmalloc((mp->param_size+1),sizeof(pointer));
13108
13109 @ @<Dealloc variables@>=
13110 xfree(mp->param_stack);
13111
13112 @ Notice that the |line| isn't valid when |token_state| is true because it
13113 depends on |iindex|.  If we really need to know the line number for the
13114 topmost file in the iindex stack we use the following function.  If a page
13115 number or other information is needed, this routine should be modified to
13116 compute it as well.
13117 @^system dependencies@>
13118
13119 @<Declarations@>=
13120 static integer mp_true_line (MP mp) ;
13121
13122 @ @c
13123 integer mp_true_line (MP mp) {
13124   int k; /* an index into the input stack */
13125   if ( file_state && (name>max_spec_src) ) {
13126     return line;
13127   } else { 
13128     k=mp->input_ptr;
13129     while ((k>0) &&
13130            ((mp->input_stack[(k-1)].index_field>mp->max_in_open)||
13131             (mp->input_stack[(k-1)].name_field<=max_spec_src))) {
13132       decr(k);
13133     }
13134     return (k>0 ? mp->line_stack[(k-1)] : 0 );
13135   }
13136 }
13137
13138 @ Thus, the ``current input state'' can be very complicated indeed; there
13139 can be many levels and each level can arise in a variety of ways. The
13140 |show_context| procedure, which is used by \MP's error-reporting routine to
13141 print out the current input state on all levels down to the most recent
13142 line of characters from an input file, illustrates most of these conventions.
13143 The global variable |file_ptr| contains the lowest level that was
13144 displayed by this procedure.
13145
13146 @<Glob...@>=
13147 integer file_ptr; /* shallowest level shown by |show_context| */
13148
13149 @ The status at each level is indicated by printing two lines, where the first
13150 line indicates what was read so far and the second line shows what remains
13151 to be read. The context is cropped, if necessary, so that the first line
13152 contains at most |half_error_line| characters, and the second contains
13153 at most |error_line|. Non-current input levels whose |token_type| is
13154 `|backed_up|' are shown only if they have not been fully read.
13155
13156 @c void mp_show_context (MP mp) { /* prints where the scanner is */
13157   unsigned old_setting; /* saved |selector| setting */
13158   @<Local variables for formatting calculations@>
13159   mp->file_ptr=mp->input_ptr; mp->input_stack[mp->file_ptr]=mp->cur_input;
13160   /* store current state */
13161   while (1) { 
13162     mp->cur_input=mp->input_stack[mp->file_ptr]; /* enter into the context */
13163     @<Display the current context@>;
13164     if ( file_state )
13165       if ( (name>max_spec_src) || (mp->file_ptr==0) ) break;
13166     decr(mp->file_ptr);
13167   }
13168   mp->cur_input=mp->input_stack[mp->input_ptr]; /* restore original state */
13169 }
13170
13171 @ @<Display the current context@>=
13172 if ( (mp->file_ptr==mp->input_ptr) || file_state ||
13173    (token_type!=backed_up) || (loc!=null) ) {
13174     /* we omit backed-up token lists that have already been read */
13175   mp->tally=0; /* get ready to count characters */
13176   old_setting=mp->selector;
13177   if ( file_state ) {
13178     @<Print location of current line@>;
13179     @<Pseudoprint the line@>;
13180   } else { 
13181     @<Print type of token list@>;
13182     @<Pseudoprint the token list@>;
13183   }
13184   mp->selector=old_setting; /* stop pseudoprinting */
13185   @<Print two lines using the tricky pseudoprinted information@>;
13186 }
13187
13188 @ This routine should be changed, if necessary, to give the best possible
13189 indication of where the current line resides in the input file.
13190 For example, on some systems it is best to print both a page and line number.
13191 @^system dependencies@>
13192
13193 @<Print location of current line@>=
13194 if ( name>max_spec_src ) {
13195   mp_print_nl(mp, "l."); mp_print_int(mp, mp_true_line(mp));
13196 } else if ( terminal_input ) {
13197   if ( mp->file_ptr==0 ) mp_print_nl(mp, "<*>");
13198   else mp_print_nl(mp, "<insert>");
13199 } else if ( name==is_scantok ) {
13200   mp_print_nl(mp, "<scantokens>");
13201 } else {
13202   mp_print_nl(mp, "<read>");
13203 }
13204 mp_print_char(mp, xord(' '))
13205
13206 @ Can't use case statement here because the |token_type| is not
13207 a constant expression.
13208
13209 @<Print type of token list@>=
13210 {
13211   if(token_type==forever_text) {
13212     mp_print_nl(mp, "<forever> ");
13213   } else if (token_type==loop_text) {
13214     @<Print the current loop value@>;
13215   } else if (token_type==parameter) {
13216     mp_print_nl(mp, "<argument> "); 
13217   } else if (token_type==backed_up) { 
13218     if ( loc==null ) mp_print_nl(mp, "<recently read> ");
13219     else mp_print_nl(mp, "<to be read again> ");
13220   } else if (token_type==inserted) {
13221     mp_print_nl(mp, "<inserted text> ");
13222   } else if (token_type==macro) {
13223     mp_print_ln(mp);
13224     if ( name!=null ) mp_print_text(name);
13225     else @<Print the name of a \&{vardef}'d macro@>;
13226     mp_print(mp, "->");
13227   } else {
13228     mp_print_nl(mp, "?");/* this should never happen */
13229 @.?\relax@>
13230   }
13231 }
13232
13233 @ The parameter that corresponds to a loop text is either a token list
13234 (in the case of \&{forsuffixes}) or a ``capsule'' (in the case of \&{for}).
13235 We'll discuss capsules later; for now, all we need to know is that
13236 the |link| field in a capsule parameter is |void| and that
13237 |print_exp(p,0)| displays the value of capsule~|p| in abbreviated form.
13238
13239 @<Print the current loop value@>=
13240 { mp_print_nl(mp, "<for("); p=mp->param_stack[param_start];
13241   if ( p!=null ) {
13242     if ( mp_link(p)==mp_void ) mp_print_exp(mp, p,0); /* we're in a \&{for} loop */
13243     else mp_show_token_list(mp, p,null,20,mp->tally);
13244   }
13245   mp_print(mp, ")> ");
13246 }
13247
13248 @ The first two parameters of a macro defined by \&{vardef} will be token
13249 lists representing the macro's prefix and ``at point.'' By putting these
13250 together, we get the macro's full name.
13251
13252 @<Print the name of a \&{vardef}'d macro@>=
13253 { p=mp->param_stack[param_start];
13254   if ( p==null ) {
13255     mp_show_token_list(mp, mp->param_stack[param_start+1],null,20,mp->tally);
13256   } else { 
13257     q=p;
13258     while ( mp_link(q)!=null ) q=mp_link(q);
13259     mp_link(q)=mp->param_stack[param_start+1];
13260     mp_show_token_list(mp, p,null,20,mp->tally);
13261     mp_link(q)=null;
13262   }
13263 }
13264
13265 @ Now it is necessary to explain a little trick. We don't want to store a long
13266 string that corresponds to a token list, because that string might take up
13267 lots of memory; and we are printing during a time when an error message is
13268 being given, so we dare not do anything that might overflow one of \MP's
13269 tables. So `pseudoprinting' is the answer: We enter a mode of printing
13270 that stores characters into a buffer of length |error_line|, where character
13271 $k+1$ is placed into \hbox{|trick_buf[k mod error_line]|} if
13272 |k<trick_count|, otherwise character |k| is dropped. Initially we set
13273 |tally:=0| and |trick_count:=1000000|; then when we reach the
13274 point where transition from line 1 to line 2 should occur, we
13275 set |first_count:=tally| and |trick_count:=@tmax@>(error_line,
13276 tally+1+error_line-half_error_line)|. At the end of the
13277 pseudoprinting, the values of |first_count|, |tally|, and
13278 |trick_count| give us all the information we need to print the two lines,
13279 and all of the necessary text is in |trick_buf|.
13280
13281 Namely, let |l| be the length of the descriptive information that appears
13282 on the first line. The length of the context information gathered for that
13283 line is |k=first_count|, and the length of the context information
13284 gathered for line~2 is $m=\min(|tally|, |trick_count|)-k$. If |l+k<=h|,
13285 where |h=half_error_line|, we print |trick_buf[0..k-1]| after the
13286 descriptive information on line~1, and set |n:=l+k|; here |n| is the
13287 length of line~1. If $l+k>h$, some cropping is necessary, so we set |n:=h|
13288 and print `\.{...}' followed by
13289 $$\hbox{|trick_buf[(l+k-h+3)..k-1]|,}$$
13290 where subscripts of |trick_buf| are circular modulo |error_line|. The
13291 second line consists of |n|~spaces followed by |trick_buf[k..(k+m-1)]|,
13292 unless |n+m>error_line|; in the latter case, further cropping is done.
13293 This is easier to program than to explain.
13294
13295 @<Local variables for formatting...@>=
13296 int i; /* index into |buffer| */
13297 integer l; /* length of descriptive information on line 1 */
13298 integer m; /* context information gathered for line 2 */
13299 int n; /* length of line 1 */
13300 integer p; /* starting or ending place in |trick_buf| */
13301 integer q; /* temporary index */
13302
13303 @ The following code tells the print routines to gather
13304 the desired information.
13305
13306 @d begin_pseudoprint { 
13307   l=mp->tally; mp->tally=0; mp->selector=pseudo;
13308   mp->trick_count=1000000;
13309 }
13310 @d set_trick_count {
13311   mp->first_count=mp->tally;
13312   mp->trick_count=mp->tally+1+mp->error_line-mp->half_error_line;
13313   if ( mp->trick_count<mp->error_line ) mp->trick_count=mp->error_line;
13314 }
13315
13316 @ And the following code uses the information after it has been gathered.
13317
13318 @<Print two lines using the tricky pseudoprinted information@>=
13319 if ( mp->trick_count==1000000 ) set_trick_count;
13320   /* |set_trick_count| must be performed */
13321 if ( mp->tally<mp->trick_count ) m=mp->tally-mp->first_count;
13322 else m=mp->trick_count-mp->first_count; /* context on line 2 */
13323 if ( l+mp->first_count<=mp->half_error_line ) {
13324   p=0; n=l+mp->first_count;
13325 } else  { 
13326   mp_print(mp, "..."); p=l+mp->first_count-mp->half_error_line+3;
13327   n=mp->half_error_line;
13328 }
13329 for (q=p;q<=mp->first_count-1;q++) {
13330   mp_print_char(mp, mp->trick_buf[q % mp->error_line]);
13331 }
13332 mp_print_ln(mp);
13333 for (q=1;q<=n;q++) {
13334   mp_print_char(mp, xord(' ')); /* print |n| spaces to begin line~2 */
13335 }
13336 if ( m+n<=mp->error_line ) p=mp->first_count+m; 
13337 else p=mp->first_count+(mp->error_line-n-3);
13338 for (q=mp->first_count;q<=p-1;q++) {
13339   mp_print_char(mp, mp->trick_buf[q % mp->error_line]);
13340 }
13341 if ( m+n>mp->error_line ) mp_print(mp, "...")
13342
13343 @ But the trick is distracting us from our current goal, which is to
13344 understand the input state. So let's concentrate on the data structures that
13345 are being pseudoprinted as we finish up the |show_context| procedure.
13346
13347 @<Pseudoprint the line@>=
13348 begin_pseudoprint;
13349 if ( limit>0 ) {
13350   for (i=start;i<=limit-1;i++) {
13351     if ( i==loc ) set_trick_count;
13352     mp_print_str(mp, mp->buffer[i]);
13353   }
13354 }
13355
13356 @ @<Pseudoprint the token list@>=
13357 begin_pseudoprint;
13358 if ( token_type!=macro ) mp_show_token_list(mp, start,loc,100000,0);
13359 else mp_show_macro(mp, start,loc,100000)
13360
13361 @ Here is the missing piece of |show_token_list| that is activated when the
13362 token beginning line~2 is about to be shown:
13363
13364 @<Do magic computation@>=set_trick_count
13365
13366 @* \[28] Maintaining the input stacks.
13367 The following subroutines change the input status in commonly needed ways.
13368
13369 First comes |push_input|, which stores the current state and creates a
13370 new level (having, initially, the same properties as the old).
13371
13372 @d push_input  { /* enter a new input level, save the old */
13373   if ( mp->input_ptr>mp->max_in_stack ) {
13374     mp->max_in_stack=mp->input_ptr;
13375     if ( mp->input_ptr==mp->stack_size ) {
13376       int l = (mp->stack_size+(mp->stack_size/4));
13377       XREALLOC(mp->input_stack, l, in_state_record);
13378       mp->stack_size = l;
13379     }         
13380   }
13381   mp->input_stack[mp->input_ptr]=mp->cur_input; /* stack the record */
13382   incr(mp->input_ptr);
13383 }
13384
13385 @ And of course what goes up must come down.
13386
13387 @d pop_input { /* leave an input level, re-enter the old */
13388     decr(mp->input_ptr); mp->cur_input=mp->input_stack[mp->input_ptr];
13389   }
13390
13391 @ Here is a procedure that starts a new level of token-list input, given
13392 a token list |p| and its type |t|. If |t=macro|, the calling routine should
13393 set |name|, reset~|loc|, and increase the macro's reference count.
13394
13395 @d back_list(A) mp_begin_token_list(mp, (A),backed_up) /* backs up a simple token list */
13396
13397 @c 
13398 static void mp_begin_token_list (MP mp,pointer p, quarterword t)  { 
13399   push_input; start=p; token_type=t;
13400   param_start=mp->param_ptr; loc=p;
13401 }
13402
13403 @ When a token list has been fully scanned, the following computations
13404 should be done as we leave that level of input.
13405 @^inner loop@>
13406
13407 @c 
13408 static void mp_end_token_list (MP mp) { /* leave a token-list input level */
13409   pointer p; /* temporary register */
13410   if ( token_type>=backed_up ) { /* token list to be deleted */
13411     if ( token_type<=inserted ) { 
13412       mp_flush_token_list(mp, start); goto DONE;
13413     } else {
13414       mp_delete_mac_ref(mp, start); /* update reference count */
13415     }
13416   }
13417   while ( mp->param_ptr>param_start ) { /* parameters must be flushed */
13418     decr(mp->param_ptr);
13419     p=mp->param_stack[mp->param_ptr];
13420     if ( p!=null ) {
13421       if ( mp_link(p)==mp_void ) { /* it's an \&{expr} parameter */
13422         mp_recycle_value(mp, p); mp_free_node(mp, p,value_node_size);
13423       } else {
13424         mp_flush_token_list(mp, p); /* it's a \&{suffix} or \&{text} parameter */
13425       }
13426     }
13427   }
13428 DONE: 
13429   pop_input; check_interrupt;
13430 }
13431
13432 @ The contents of |cur_cmd,cur_mod,cur_sym| are placed into an equivalent
13433 token by the |cur_tok| routine.
13434 @^inner loop@>
13435
13436 @c @<Declare the procedure called |make_exp_copy|@>
13437 static pointer mp_cur_tok (MP mp) {
13438   pointer p; /* a new token node */
13439   quarterword save_type; /* |cur_type| to be restored */
13440   integer save_exp; /* |cur_exp| to be restored */
13441   if ( mp->cur_sym==0 ) {
13442     if ( mp->cur_cmd==capsule_token ) {
13443       save_type=mp->cur_type; save_exp=mp->cur_exp;
13444       mp_make_exp_copy(mp, mp->cur_mod); p=mp_stash_cur_exp(mp); mp_link(p)=null;
13445       mp->cur_type=save_type; mp->cur_exp=save_exp;
13446     } else { 
13447       p=mp_get_node(mp, token_node_size);
13448       value(p)=mp->cur_mod; mp_name_type(p)=mp_token;
13449       if ( mp->cur_cmd==numeric_token ) mp_type(p)=mp_known;
13450       else mp_type(p)=mp_string_type;
13451     }
13452   } else { 
13453     fast_get_avail(p); mp_info(p)=mp->cur_sym;
13454   }
13455   return p;
13456 }
13457
13458 @ Sometimes \MP\ has read too far and wants to ``unscan'' what it has
13459 seen. The |back_input| procedure takes care of this by putting the token
13460 just scanned back into the input stream, ready to be read again.
13461 If |cur_sym<>0|, the values of |cur_cmd| and |cur_mod| are irrelevant.
13462
13463 @<Declarations@>= 
13464 static void mp_back_input (MP mp);
13465
13466 @ @c void mp_back_input (MP mp) {/* undoes one token of input */
13467   pointer p; /* a token list of length one */
13468   p=mp_cur_tok(mp);
13469   while ( token_state &&(loc==null) ) 
13470     mp_end_token_list(mp); /* conserve stack space */
13471   back_list(p);
13472 }
13473
13474 @ The |back_error| routine is used when we want to restore or replace an
13475 offending token just before issuing an error message.  We disable interrupts
13476 during the call of |back_input| so that the help message won't be lost.
13477
13478 @ @c static void mp_back_error (MP mp) { /* back up one token and call |error| */
13479   mp->OK_to_interrupt=false; 
13480   mp_back_input(mp); 
13481   mp->OK_to_interrupt=true; mp_error(mp);
13482 }
13483 static void mp_ins_error (MP mp) { /* back up one inserted token and call |error| */
13484   mp->OK_to_interrupt=false; 
13485   mp_back_input(mp); token_type=inserted;
13486   mp->OK_to_interrupt=true; mp_error(mp);
13487 }
13488
13489 @ The |begin_file_reading| procedure starts a new level of input for lines
13490 of characters to be read from a file, or as an insertion from the
13491 terminal. It does not take care of opening the file, nor does it set |loc|
13492 or |limit| or |line|.
13493 @^system dependencies@>
13494
13495 @c void mp_begin_file_reading (MP mp) { 
13496   if ( mp->in_open==mp->max_in_open ) 
13497     mp_overflow(mp, "text input levels",mp->max_in_open);
13498 @:MetaPost capacity exceeded text input levels}{\quad text input levels@>
13499   if ( mp->first==mp->buf_size ) 
13500     mp_reallocate_buffer(mp,(mp->buf_size+(mp->buf_size/4)));
13501   incr(mp->in_open); push_input; iindex=mp->in_open;
13502   mp->mpx_name[iindex]=absent;
13503   start=(halfword)mp->first;
13504   name=is_term; /* |terminal_input| is now |true| */
13505 }
13506
13507 @ Conversely, the variables must be downdated when such a level of input
13508 is finished.  Any associated \.{MPX} file must also be closed and popped
13509 off the file stack.
13510
13511 @c static void mp_end_file_reading (MP mp) { 
13512   if ( mp->in_open>iindex ) {
13513     if ( (mp->mpx_name[mp->in_open]==absent)||(name<=max_spec_src) ) {
13514       mp_confusion(mp, "endinput");
13515 @:this can't happen endinput}{\quad endinput@>
13516     } else { 
13517       (mp->close_file)(mp,mp->input_file[mp->in_open]); /* close an \.{MPX} file */
13518       delete_str_ref(mp->mpx_name[mp->in_open]);
13519       decr(mp->in_open);
13520     }
13521   }
13522   mp->first=(size_t)start;
13523   if ( iindex!=mp->in_open ) mp_confusion(mp, "endinput");
13524   if ( name>max_spec_src ) {
13525     (mp->close_file)(mp,cur_file);
13526     delete_str_ref(name);
13527     xfree(in_name); 
13528     xfree(in_area);
13529   }
13530   pop_input; decr(mp->in_open);
13531 }
13532
13533 @ Here is a function that tries to resume input from an \.{MPX} file already
13534 associated with the current input file.  It returns |false| if this doesn't
13535 work.
13536
13537 @c static boolean mp_begin_mpx_reading (MP mp) { 
13538   if ( mp->in_open!=iindex+1 ) {
13539      return false;
13540   } else { 
13541     if ( mp->mpx_name[mp->in_open]<=absent ) mp_confusion(mp, "mpx");
13542 @:this can't happen mpx}{\quad mpx@>
13543     if ( mp->first==mp->buf_size ) 
13544       mp_reallocate_buffer(mp,(mp->buf_size+(mp->buf_size/4)));
13545     push_input; iindex=mp->in_open;
13546     start=(halfword)mp->first;
13547     name=mp->mpx_name[mp->in_open]; add_str_ref(name);
13548     @<Put an empty line in the input buffer@>;
13549     return true;
13550   }
13551 }
13552
13553 @ This procedure temporarily stops reading an \.{MPX} file.
13554
13555 @c static void mp_end_mpx_reading (MP mp) { 
13556   if ( mp->in_open!=iindex ) mp_confusion(mp, "mpx");
13557 @:this can't happen mpx}{\quad mpx@>
13558   if ( loc<limit ) {
13559     @<Complain that we are not at the end of a line in the \.{MPX} file@>;
13560   }
13561   mp->first=(size_t)start;
13562   pop_input;
13563 }
13564
13565 @ Here we enforce a restriction that simplifies the input stacks considerably.
13566 This should not inconvenience the user because \.{MPX} files are generated
13567 by an auxiliary program called \.{DVItoMP}.
13568
13569 @ @<Complain that we are not at the end of a line in the \.{MPX} file@>=
13570
13571 print_err("`mpxbreak' must be at the end of a line");
13572 help4("This file contains picture expressions for btex...etex",
13573   "blocks.  Such files are normally generated automatically",
13574   "but this one seems to be messed up.  I'm going to ignore",
13575   "the rest of this line.");
13576 mp_error(mp);
13577 }
13578
13579 @ In order to keep the stack from overflowing during a long sequence of
13580 inserted `\.{show}' commands, the following routine removes completed
13581 error-inserted lines from memory.
13582
13583 @c void mp_clear_for_error_prompt (MP mp) { 
13584   while ( file_state && terminal_input &&
13585     (mp->input_ptr>0)&&(loc==limit) ) mp_end_file_reading(mp);
13586   mp_print_ln(mp); clear_terminal;
13587 }
13588
13589 @ To get \MP's whole input mechanism going, we perform the following
13590 actions.
13591
13592 @<Initialize the input routines@>=
13593 { mp->input_ptr=0; mp->max_in_stack=0;
13594   mp->in_open=0; mp->open_parens=0; mp->max_buf_stack=0;
13595   mp->param_ptr=0; mp->max_param_stack=0;
13596   mp->first=1;
13597   start=1; iindex=0; line=0; name=is_term;
13598   mp->mpx_name[0]=absent;
13599   mp->force_eof=false;
13600   if ( ! mp_init_terminal(mp) ) mp_jump_out(mp);
13601   limit=(halfword)mp->last; mp->first=mp->last+1; 
13602   /* |init_terminal| has set |loc| and |last| */
13603 }
13604
13605 @* \[29] Getting the next token.
13606 The heart of \MP's input mechanism is the |get_next| procedure, which
13607 we shall develop in the next few sections of the program. Perhaps we
13608 shouldn't actually call it the ``heart,'' however; it really acts as \MP's
13609 eyes and mouth, reading the source files and gobbling them up. And it also
13610 helps \MP\ to regurgitate stored token lists that are to be processed again.
13611
13612 The main duty of |get_next| is to input one token and to set |cur_cmd|
13613 and |cur_mod| to that token's command code and modifier. Furthermore, if
13614 the input token is a symbolic token, that token's |hash| address
13615 is stored in |cur_sym|; otherwise |cur_sym| is set to zero.
13616
13617 Underlying this simple description is a certain amount of complexity
13618 because of all the cases that need to be handled.
13619 However, the inner loop of |get_next| is reasonably short and fast.
13620
13621 @ Before getting into |get_next|, we need to consider a mechanism by which
13622 \MP\ helps keep errors from propagating too far. Whenever the program goes
13623 into a mode where it keeps calling |get_next| repeatedly until a certain
13624 condition is met, it sets |scanner_status| to some value other than |normal|.
13625 Then if an input file ends, or if an `\&{outer}' symbol appears,
13626 an appropriate error recovery will be possible.
13627
13628 The global variable |warning_info| helps in this error recovery by providing
13629 additional information. For example, |warning_info| might indicate the
13630 name of a macro whose replacement text is being scanned.
13631
13632 @d normal 0 /* |scanner_status| at ``quiet times'' */
13633 @d skipping 1 /* |scanner_status| when false conditional text is being skipped */
13634 @d flushing 2 /* |scanner_status| when junk after a statement is being ignored */
13635 @d absorbing 3 /* |scanner_status| when a \&{text} parameter is being scanned */
13636 @d var_defining 4 /* |scanner_status| when a \&{vardef} is being scanned */
13637 @d op_defining 5 /* |scanner_status| when a macro \&{def} is being scanned */
13638 @d loop_defining 6 /* |scanner_status| when a \&{for} loop is being scanned */
13639 @d tex_flushing 7 /* |scanner_status| when skipping \TeX\ material */
13640
13641 @<Glob...@>=
13642 integer scanner_status; /* are we scanning at high speed? */
13643 integer warning_info; /* if so, what else do we need to know,
13644     in case an error occurs? */
13645
13646 @ @<Initialize the input routines@>=
13647 mp->scanner_status=normal;
13648
13649 @ The following subroutine
13650 is called when an `\&{outer}' symbolic token has been scanned or
13651 when the end of a file has been reached. These two cases are distinguished
13652 by |cur_sym|, which is zero at the end of a file.
13653
13654 @c
13655 static boolean mp_check_outer_validity (MP mp) {
13656   pointer p; /* points to inserted token list */
13657   if ( mp->scanner_status==normal ) {
13658     return true;
13659   } else if ( mp->scanner_status==tex_flushing ) {
13660     @<Check if the file has ended while flushing \TeX\ material and set the
13661       result value for |check_outer_validity|@>;
13662   } else { 
13663     mp->deletions_allowed=false;
13664     @<Back up an outer symbolic token so that it can be reread@>;
13665     if ( mp->scanner_status>skipping ) {
13666       @<Tell the user what has run away and try to recover@>;
13667     } else { 
13668       print_err("Incomplete if; all text was ignored after line ");
13669 @.Incomplete if...@>
13670       mp_print_int(mp, mp->warning_info);
13671       help3("A forbidden `outer' token occurred in skipped text.",
13672         "This kind of error happens when you say `if...' and forget",
13673         "the matching `fi'. I've inserted a `fi'; this might work.");
13674       if ( mp->cur_sym==0 ) 
13675         mp->help_line[2]="The file ended while I was skipping conditional text.";
13676       mp->cur_sym=frozen_fi; mp_ins_error(mp);
13677     }
13678     mp->deletions_allowed=true; 
13679         return false;
13680   }
13681 }
13682
13683 @ @<Check if the file has ended while flushing \TeX\ material and set...@>=
13684 if ( mp->cur_sym!=0 ) { 
13685    return true;
13686 } else { 
13687   mp->deletions_allowed=false;
13688   print_err("TeX mode didn't end; all text was ignored after line ");
13689   mp_print_int(mp, mp->warning_info);
13690   help2("The file ended while I was looking for the `etex' to",
13691         "finish this TeX material.  I've inserted `etex' now.");
13692   mp->cur_sym = frozen_etex;
13693   mp_ins_error(mp);
13694   mp->deletions_allowed=true;
13695   return false;
13696 }
13697
13698 @ @<Back up an outer symbolic token so that it can be reread@>=
13699 if ( mp->cur_sym!=0 ) {
13700   p=mp_get_avail(mp); mp_info(p)=mp->cur_sym;
13701   back_list(p); /* prepare to read the symbolic token again */
13702 }
13703
13704 @ @<Tell the user what has run away...@>=
13705
13706   mp_runaway(mp); /* print the definition-so-far */
13707   if ( mp->cur_sym==0 ) {
13708     print_err("File ended");
13709 @.File ended while scanning...@>
13710   } else { 
13711     print_err("Forbidden token found");
13712 @.Forbidden token found...@>
13713   }
13714   mp_print(mp, " while scanning ");
13715   help4("I suspect you have forgotten an `enddef',",
13716     "causing me to read past where you wanted me to stop.",
13717     "I'll try to recover; but if the error is serious,",
13718     "you'd better type `E' or `X' now and fix your file.");
13719   switch (mp->scanner_status) {
13720     @<Complete the error message,
13721       and set |cur_sym| to a token that might help recover from the error@>
13722   } /* there are no other cases */
13723   mp_ins_error(mp);
13724 }
13725
13726 @ As we consider various kinds of errors, it is also appropriate to
13727 change the first line of the help message just given; |help_line[3]|
13728 points to the string that might be changed.
13729
13730 @<Complete the error message,...@>=
13731 case flushing: 
13732   mp_print(mp, "to the end of the statement");
13733   mp->help_line[3]="A previous error seems to have propagated,";
13734   mp->cur_sym=frozen_semicolon;
13735   break;
13736 case absorbing: 
13737   mp_print(mp, "a text argument");
13738   mp->help_line[3]="It seems that a right delimiter was left out,";
13739   if ( mp->warning_info==0 ) {
13740     mp->cur_sym=frozen_end_group;
13741   } else { 
13742     mp->cur_sym=frozen_right_delimiter;
13743     equiv(frozen_right_delimiter)=mp->warning_info;
13744   }
13745   break;
13746 case var_defining:
13747 case op_defining: 
13748   mp_print(mp, "the definition of ");
13749   if ( mp->scanner_status==op_defining ) 
13750      mp_print_text(mp->warning_info);
13751   else 
13752      mp_print_variable_name(mp, mp->warning_info);
13753   mp->cur_sym=frozen_end_def;
13754   break;
13755 case loop_defining: 
13756   mp_print(mp, "the text of a "); 
13757   mp_print_text(mp->warning_info);
13758   mp_print(mp, " loop");
13759   mp->help_line[3]="I suspect you have forgotten an `endfor',";
13760   mp->cur_sym=frozen_end_for;
13761   break;
13762
13763 @ The |runaway| procedure displays the first part of the text that occurred
13764 when \MP\ began its special |scanner_status|, if that text has been saved.
13765
13766 @<Declarations@>=
13767 static void mp_runaway (MP mp) ;
13768
13769 @ @c
13770 void mp_runaway (MP mp) { 
13771   if ( mp->scanner_status>flushing ) { 
13772      mp_print_nl(mp, "Runaway ");
13773          switch (mp->scanner_status) { 
13774          case absorbing: mp_print(mp, "text?"); break;
13775          case var_defining: 
13776      case op_defining: mp_print(mp,"definition?"); break;
13777      case loop_defining: mp_print(mp, "loop?"); break;
13778      } /* there are no other cases */
13779      mp_print_ln(mp); 
13780      mp_show_token_list(mp, mp_link(hold_head),null,mp->error_line-10,0);
13781   }
13782 }
13783
13784 @ We need to mention a procedure that may be called by |get_next|.
13785
13786 @<Declarations@>= 
13787 static void mp_firm_up_the_line (MP mp);
13788
13789 @ And now we're ready to take the plunge into |get_next| itself.
13790 Note that the behavior depends on the |scanner_status| because percent signs
13791 and double quotes need to be passed over when skipping TeX material.
13792
13793 @c 
13794 void mp_get_next (MP mp) {
13795   /* sets |cur_cmd|, |cur_mod|, |cur_sym| to next token */
13796 @^inner loop@>
13797   /*restart*/ /* go here to get the next input token */
13798   /*exit*/ /* go here when the next input token has been got */
13799   /*|common_ending|*/ /* go here to finish getting a symbolic token */
13800   /*found*/ /* go here when the end of a symbolic token has been found */
13801   /*switch*/ /* go here to branch on the class of an input character */
13802   /*|start_numeric_token|,|start_decimal_token|,|fin_numeric_token|,|done|*/
13803     /* go here at crucial stages when scanning a number */
13804   int k; /* an index into |buffer| */
13805   ASCII_code c; /* the current character in the buffer */
13806   int class; /* its class number */
13807   integer n,f; /* registers for decimal-to-binary conversion */
13808 RESTART: 
13809   mp->cur_sym=0;
13810   if ( file_state ) {
13811     @<Input from external file; |goto restart| if no input found,
13812     or |return| if a non-symbolic token is found@>;
13813   } else {
13814     @<Input from token list; |goto restart| if end of list or
13815       if a parameter needs to be expanded,
13816       or |return| if a non-symbolic token is found@>;
13817   }
13818 COMMON_ENDING: 
13819   @<Finish getting the symbolic token in |cur_sym|;
13820    |goto restart| if it is illegal@>;
13821 }
13822
13823 @ When a symbolic token is declared to be `\&{outer}', its command code
13824 is increased by |outer_tag|.
13825 @^inner loop@>
13826
13827 @<Finish getting the symbolic token in |cur_sym|...@>=
13828 mp->cur_cmd=eq_type(mp->cur_sym); mp->cur_mod=equiv(mp->cur_sym);
13829 if ( mp->cur_cmd>=outer_tag ) {
13830   if ( mp_check_outer_validity(mp) ) 
13831     mp->cur_cmd=mp->cur_cmd-outer_tag;
13832   else 
13833     goto RESTART;
13834 }
13835
13836 @ A percent sign appears in |buffer[limit]|; this makes it unnecessary
13837 to have a special test for end-of-line.
13838 @^inner loop@>
13839
13840 @<Input from external file;...@>=
13841
13842 SWITCH: 
13843   c=mp->buffer[loc]; incr(loc); class=mp->char_class[c];
13844   switch (class) {
13845   case digit_class: goto START_NUMERIC_TOKEN; break;
13846   case period_class: 
13847     class=mp->char_class[mp->buffer[loc]];
13848     if ( class>period_class ) {
13849       goto SWITCH;
13850     } else if ( class<period_class ) { /* |class=digit_class| */
13851       n=0; goto START_DECIMAL_TOKEN;
13852     }
13853 @:. }{\..\ token@>
13854     break;
13855   case space_class: goto SWITCH; break;
13856   case percent_class: 
13857     if ( mp->scanner_status==tex_flushing ) {
13858       if ( loc<limit ) goto SWITCH;
13859     }
13860     @<Move to next line of file, or |goto restart| if there is no next line@>;
13861     check_interrupt;
13862     goto SWITCH;
13863     break;
13864   case string_class: 
13865     if ( mp->scanner_status==tex_flushing ) goto SWITCH;
13866     else @<Get a string token and |return|@>;
13867     break;
13868   case isolated_classes: 
13869     k=loc-1; goto FOUND; break;
13870   case invalid_class: 
13871     if ( mp->scanner_status==tex_flushing ) goto SWITCH;
13872     else @<Decry the invalid character and |goto restart|@>;
13873     break;
13874   default: break; /* letters, etc. */
13875   }
13876   k=loc-1;
13877   while ( mp->char_class[mp->buffer[loc]]==class ) incr(loc);
13878   goto FOUND;
13879 START_NUMERIC_TOKEN:
13880   @<Get the integer part |n| of a numeric token;
13881     set |f:=0| and |goto fin_numeric_token| if there is no decimal point@>;
13882 START_DECIMAL_TOKEN:
13883   @<Get the fraction part |f| of a numeric token@>;
13884 FIN_NUMERIC_TOKEN:
13885   @<Pack the numeric and fraction parts of a numeric token
13886     and |return|@>;
13887 FOUND: 
13888   mp->cur_sym=mp_id_lookup(mp, k,loc-k);
13889 }
13890
13891 @ We go to |restart| instead of to |SWITCH|, because we might enter
13892 |token_state| after the error has been dealt with
13893 (cf.\ |clear_for_error_prompt|).
13894
13895 @<Decry the invalid...@>=
13896
13897   print_err("Text line contains an invalid character");
13898 @.Text line contains...@>
13899   help2("A funny symbol that I can\'t read has just been input.",
13900         "Continue, and I'll forget that it ever happened.");
13901   mp->deletions_allowed=false; mp_error(mp); mp->deletions_allowed=true;
13902   goto RESTART;
13903 }
13904
13905 @ @<Get a string token and |return|@>=
13906
13907   if ( mp->buffer[loc]=='"' ) {
13908     mp->cur_mod=null_str;
13909   } else { 
13910     k=loc; mp->buffer[limit+1]=xord('"');
13911     do {  
13912      incr(loc);
13913     } while (mp->buffer[loc]!='"');
13914     if ( loc>limit ) {
13915       @<Decry the missing string delimiter and |goto restart|@>;
13916     }
13917     if ( loc==k+1 ) {
13918       mp->cur_mod=mp->buffer[k];
13919     } else { 
13920       str_room(loc-k);
13921       do {  
13922         append_char(mp->buffer[k]); incr(k);
13923       } while (k!=loc);
13924       mp->cur_mod=mp_make_string(mp);
13925     }
13926   }
13927   incr(loc); mp->cur_cmd=string_token; 
13928   return;
13929 }
13930
13931 @ We go to |restart| after this error message, not to |SWITCH|,
13932 because the |clear_for_error_prompt| routine might have reinstated
13933 |token_state| after |error| has finished.
13934
13935 @<Decry the missing string delimiter and |goto restart|@>=
13936
13937   loc=limit; /* the next character to be read on this line will be |"%"| */
13938   print_err("Incomplete string token has been flushed");
13939 @.Incomplete string token...@>
13940   help3("Strings should finish on the same line as they began.",
13941     "I've deleted the partial string; you might want to",
13942     "insert another by typing, e.g., `I\"new string\"'.");
13943   mp->deletions_allowed=false; mp_error(mp);
13944   mp->deletions_allowed=true; 
13945   goto RESTART;
13946 }
13947
13948 @ @<Get the integer part |n| of a numeric token...@>=
13949 n=c-'0';
13950 while ( mp->char_class[mp->buffer[loc]]==digit_class ) {
13951   if ( n<32768 ) n=10*n+mp->buffer[loc]-'0';
13952   incr(loc);
13953 }
13954 if ( mp->buffer[loc]=='.' ) 
13955   if ( mp->char_class[mp->buffer[loc+1]]==digit_class ) 
13956     goto DONE;
13957 f=0; 
13958 goto FIN_NUMERIC_TOKEN;
13959 DONE: incr(loc)
13960
13961 @ @<Get the fraction part |f| of a numeric token@>=
13962 k=0;
13963 do { 
13964   if ( k<17 ) { /* digits for |k>=17| cannot affect the result */
13965     mp->dig[k]=mp->buffer[loc]-'0'; incr(k);
13966   }
13967   incr(loc);
13968 } while (mp->char_class[mp->buffer[loc]]==digit_class);
13969 f=mp_round_decimals(mp, k);
13970 if ( f==unity ) {
13971   incr(n); f=0;
13972 }
13973
13974 @ @<Pack the numeric and fraction parts of a numeric token and |return|@>=
13975 if ( n<32768 ) {
13976   @<Set |cur_mod:=n*unity+f| and check if it is uncomfortably large@>;
13977 } else if ( mp->scanner_status!=tex_flushing ) {
13978   print_err("Enormous number has been reduced");
13979 @.Enormous number...@>
13980   help2("I can\'t handle numbers bigger than 32767.99998;",
13981         "so I've changed your constant to that maximum amount.");
13982   mp->deletions_allowed=false; mp_error(mp); mp->deletions_allowed=true;
13983   mp->cur_mod=el_gordo;
13984 }
13985 mp->cur_cmd=numeric_token; return
13986
13987 @ @<Set |cur_mod:=n*unity+f| and check if it is uncomfortably large@>=
13988
13989   mp->cur_mod=n*unity+f;
13990   if ( mp->cur_mod>=fraction_one ) {
13991     if ( (mp->internal[mp_warning_check]>0) &&
13992          (mp->scanner_status!=tex_flushing) ) {
13993       print_err("Number is too large (");
13994       mp_print_scaled(mp, mp->cur_mod);
13995       mp_print_char(mp, xord(')'));
13996       help3("It is at least 4096. Continue and I'll try to cope",
13997       "with that big value; but it might be dangerous.",
13998       "(Set warningcheck:=0 to suppress this message.)");
13999       mp_error(mp);
14000     }
14001   }
14002 }
14003
14004 @ Let's consider now what happens when |get_next| is looking at a token list.
14005 @^inner loop@>
14006
14007 @<Input from token list;...@>=
14008 if ( loc>=mp->hi_mem_min ) { /* one-word token */
14009   mp->cur_sym=mp_info(loc); loc=mp_link(loc); /* move to next */
14010   if ( mp->cur_sym>=expr_base ) {
14011     if ( mp->cur_sym>=suffix_base ) {
14012       @<Insert a suffix or text parameter and |goto restart|@>;
14013     } else { 
14014       mp->cur_cmd=capsule_token;
14015       mp->cur_mod=mp->param_stack[param_start+mp->cur_sym-(expr_base)];
14016       mp->cur_sym=0; return;
14017     }
14018   }
14019 } else if ( loc>null ) {
14020   @<Get a stored numeric or string or capsule token and |return|@>
14021 } else { /* we are done with this token list */
14022   mp_end_token_list(mp); goto RESTART; /* resume previous level */
14023 }
14024
14025 @ @<Insert a suffix or text parameter...@>=
14026
14027   if ( mp->cur_sym>=text_base ) mp->cur_sym=mp->cur_sym-mp->param_size;
14028   /* |param_size=text_base-suffix_base| */
14029   mp_begin_token_list(mp,
14030                       mp->param_stack[param_start+mp->cur_sym-(suffix_base)],
14031                       parameter);
14032   goto RESTART;
14033 }
14034
14035 @ @<Get a stored numeric or string or capsule token...@>=
14036
14037   if ( mp_name_type(loc)==mp_token ) {
14038     mp->cur_mod=value(loc);
14039     if ( mp_type(loc)==mp_known ) {
14040       mp->cur_cmd=numeric_token;
14041     } else { 
14042       mp->cur_cmd=string_token; add_str_ref(mp->cur_mod);
14043     }
14044   } else { 
14045     mp->cur_mod=loc; mp->cur_cmd=capsule_token;
14046   };
14047   loc=mp_link(loc); return;
14048 }
14049
14050 @ All of the easy branches of |get_next| have now been taken care of.
14051 There is one more branch.
14052
14053 @<Move to next line of file, or |goto restart|...@>=
14054 if ( name>max_spec_src) {
14055   @<Read next line of file into |buffer|, or
14056     |goto restart| if the file has ended@>;
14057 } else { 
14058   if ( mp->input_ptr>0 ) {
14059      /* text was inserted during error recovery or by \&{scantokens} */
14060     mp_end_file_reading(mp); goto RESTART; /* resume previous level */
14061   }
14062   if (mp->job_name == NULL && ( mp->selector<log_only || mp->selector>=write_file))  
14063     mp_open_log_file(mp);
14064   if ( mp->interaction>mp_nonstop_mode ) {
14065     if ( limit==start ) /* previous line was empty */
14066       mp_print_nl(mp, "(Please type a command or say `end')");
14067 @.Please type...@>
14068     mp_print_ln(mp); mp->first=(size_t)start;
14069     prompt_input("*"); /* input on-line into |buffer| */
14070 @.*\relax@>
14071     limit=(halfword)mp->last; mp->buffer[limit]=xord('%');
14072     mp->first=(size_t)(limit+1); loc=start;
14073   } else {
14074     mp_fatal_error(mp, "*** (job aborted, no legal end found)");
14075 @.job aborted@>
14076     /* nonstop mode, which is intended for overnight batch processing,
14077        never waits for on-line input */
14078   }
14079 }
14080
14081 @ The global variable |force_eof| is normally |false|; it is set |true|
14082 by an \&{endinput} command.
14083
14084 @<Glob...@>=
14085 boolean force_eof; /* should the next \&{input} be aborted early? */
14086
14087 @ We must decrement |loc| in order to leave the buffer in a valid state
14088 when an error condition causes us to |goto restart| without calling
14089 |end_file_reading|.
14090
14091 @<Read next line of file into |buffer|, or
14092   |goto restart| if the file has ended@>=
14093
14094   incr(line); mp->first=(size_t)start;
14095   if ( ! mp->force_eof ) {
14096     if ( mp_input_ln(mp, cur_file ) ) /* not end of file */
14097       mp_firm_up_the_line(mp); /* this sets |limit| */
14098     else 
14099       mp->force_eof=true;
14100   };
14101   if ( mp->force_eof ) {
14102     mp->force_eof=false;
14103     decr(loc);
14104     if ( mpx_reading ) {
14105       @<Complain that the \.{MPX} file ended unexpectly; then set
14106         |cur_sym:=frozen_mpx_break| and |goto comon_ending|@>;
14107     } else { 
14108       mp_print_char(mp, xord(')')); decr(mp->open_parens);
14109       update_terminal; /* show user that file has been read */
14110       mp_end_file_reading(mp); /* resume previous level */
14111       if ( mp_check_outer_validity(mp) ) goto  RESTART;  
14112       else goto RESTART;
14113     }
14114   }
14115   mp->buffer[limit]=xord('%'); mp->first=(size_t)(limit+1); loc=start; /* ready to read */
14116 }
14117
14118 @ We should never actually come to the end of an \.{MPX} file because such
14119 files should have an \&{mpxbreak} after the translation of the last
14120 \&{btex}$\,\ldots\,$\&{etex} block.
14121
14122 @<Complain that the \.{MPX} file ended unexpectly; then set...@>=
14123
14124   mp->mpx_name[iindex]=mpx_finished;
14125   print_err("mpx file ended unexpectedly");
14126   help4("The file had too few picture expressions for btex...etex",
14127     "blocks.  Such files are normally generated automatically",
14128     "but this one got messed up.  You might want to insert a",
14129     "picture expression now.");
14130   mp->deletions_allowed=false; mp_error(mp); mp->deletions_allowed=true;
14131   mp->cur_sym=frozen_mpx_break; goto COMMON_ENDING;
14132 }
14133
14134 @ Sometimes we want to make it look as though we have just read a blank line
14135 without really doing so.
14136
14137 @<Put an empty line in the input buffer@>=
14138 mp->last=mp->first; limit=(halfword)mp->last; 
14139   /* simulate |input_ln| and |firm_up_the_line| */
14140 mp->buffer[limit]=xord('%'); mp->first=(size_t)(limit+1); loc=start
14141
14142 @ If the user has set the |mp_pausing| parameter to some positive value,
14143 and if nonstop mode has not been selected, each line of input is displayed
14144 on the terminal and the transcript file, followed by `\.{=>}'.
14145 \MP\ waits for a response. If the response is null (i.e., if nothing is
14146 typed except perhaps a few blank spaces), the original
14147 line is accepted as it stands; otherwise the line typed is
14148 used instead of the line in the file.
14149
14150 @c void mp_firm_up_the_line (MP mp) {
14151   size_t k; /* an index into |buffer| */
14152   limit=(halfword)mp->last;
14153   if ((!mp->noninteractive)   
14154       && (mp->internal[mp_pausing]>0 )
14155       && (mp->interaction>mp_nonstop_mode )) {
14156     wake_up_terminal; mp_print_ln(mp);
14157     if ( start<limit ) {
14158       for (k=(size_t)start;k<=(size_t)(limit-1);k++) {
14159         mp_print_str(mp, mp->buffer[k]);
14160       } 
14161     }
14162     mp->first=(size_t)limit; prompt_input("=>"); /* wait for user response */
14163 @.=>@>
14164     if ( mp->last>mp->first ) {
14165       for (k=mp->first;k<=mp->last-1;k++) { /* move line down in buffer */
14166         mp->buffer[k+start-mp->first]=mp->buffer[k];
14167       }
14168       limit=(halfword)(start+mp->last-mp->first);
14169     }
14170   }
14171 }
14172
14173 @* \[30] Dealing with \TeX\ material.
14174 The \&{btex}$\,\ldots\,$\&{etex} and \&{verbatimtex}$\,\ldots\,$\&{etex}
14175 features need to be implemented at a low level in the scanning process
14176 so that \MP\ can stay in synch with the a preprocessor that treats
14177 blocks of \TeX\ material as they occur in the input file without trying
14178 to expand \MP\ macros.  Thus we need a special version of |get_next|
14179 that does not expand macros and such but does handle \&{btex},
14180 \&{verbatimtex}, etc.
14181
14182 The special version of |get_next| is called |get_t_next|.  It works by flushing
14183 \&{btex}$\,\ldots\,$\&{etex} and \&{verbatimtex}\allowbreak
14184 $\,\ldots\,$\&{etex} blocks, switching to the \.{MPX} file when it sees
14185 \&{btex}, and switching back when it sees \&{mpxbreak}.
14186
14187 @d btex_code 0
14188 @d verbatim_code 1
14189
14190 @ @<Put each...@>=
14191 mp_primitive(mp, "btex",start_tex,btex_code);
14192 @:btex_}{\&{btex} primitive@>
14193 mp_primitive(mp, "verbatimtex",start_tex,verbatim_code);
14194 @:verbatimtex_}{\&{verbatimtex} primitive@>
14195 mp_primitive(mp, "etex",etex_marker,0); mp->eqtb[frozen_etex]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
14196 @:etex_}{\&{etex} primitive@>
14197 mp_primitive(mp, "mpxbreak",mpx_break,0); mp->eqtb[frozen_mpx_break]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
14198 @:mpx_break_}{\&{mpxbreak} primitive@>
14199
14200 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
14201 case start_tex: if ( m==btex_code ) mp_print(mp, "btex");
14202   else mp_print(mp, "verbatimtex"); break;
14203 case etex_marker: mp_print(mp, "etex"); break;
14204 case mpx_break: mp_print(mp, "mpxbreak"); break;
14205
14206 @ Actually, |get_t_next| is a macro that avoids procedure overhead except
14207 in the unusual case where \&{btex}, \&{verbatimtex}, \&{etex}, or \&{mpxbreak}
14208 is encountered.
14209
14210 @d get_t_next {mp_get_next(mp); if ( mp->cur_cmd<=max_pre_command ) mp_t_next(mp); }
14211
14212 @<Declarations@>=
14213 static void mp_start_mpx_input (MP mp);
14214
14215 @ @c 
14216 static void mp_t_next (MP mp) {
14217   int old_status; /* saves the |scanner_status| */
14218   integer old_info; /* saves the |warning_info| */
14219   while ( mp->cur_cmd<=max_pre_command ) {
14220     if ( mp->cur_cmd==mpx_break ) {
14221       if ( ! file_state || (mp->mpx_name[iindex]==absent) ) {
14222         @<Complain about a misplaced \&{mpxbreak}@>;
14223       } else { 
14224         mp_end_mpx_reading(mp); 
14225         goto TEX_FLUSH;
14226       }
14227     } else if ( mp->cur_cmd==start_tex ) {
14228       if ( token_state || (name<=max_spec_src) ) {
14229         @<Complain that we are not reading a file@>;
14230       } else if ( mpx_reading ) {
14231         @<Complain that \.{MPX} files cannot contain \TeX\ material@>;
14232       } else if ( (mp->cur_mod!=verbatim_code)&&
14233                   (mp->mpx_name[iindex]!=mpx_finished) ) {
14234         if ( ! mp_begin_mpx_reading(mp) ) mp_start_mpx_input(mp);
14235       } else {
14236         goto TEX_FLUSH;
14237       }
14238     } else {
14239        @<Complain about a misplaced \&{etex}@>;
14240     }
14241     goto COMMON_ENDING;
14242   TEX_FLUSH: 
14243     @<Flush the \TeX\ material@>;
14244   COMMON_ENDING: 
14245     mp_get_next(mp);
14246   }
14247 }
14248
14249 @ We could be in the middle of an operation such as skipping false conditional
14250 text when \TeX\ material is encountered, so we must be careful to save the
14251 |scanner_status|.
14252
14253 @<Flush the \TeX\ material@>=
14254 old_status=mp->scanner_status;
14255 old_info=mp->warning_info;
14256 mp->scanner_status=tex_flushing;
14257 mp->warning_info=line;
14258 do {  mp_get_next(mp); } while (mp->cur_cmd!=etex_marker);
14259 mp->scanner_status=old_status;
14260 mp->warning_info=old_info
14261
14262 @ @<Complain that \.{MPX} files cannot contain \TeX\ material@>=
14263 { print_err("An mpx file cannot contain btex or verbatimtex blocks");
14264 help4("This file contains picture expressions for btex...etex",
14265   "blocks.  Such files are normally generated automatically",
14266   "but this one seems to be messed up.  I'll just keep going",
14267   "and hope for the best.");
14268 mp_error(mp);
14269 }
14270
14271 @ @<Complain that we are not reading a file@>=
14272 { print_err("You can only use `btex' or `verbatimtex' in a file");
14273 help3("I'll have to ignore this preprocessor command because it",
14274   "only works when there is a file to preprocess.  You might",
14275   "want to delete everything up to the next `etex`.");
14276 mp_error(mp);
14277 }
14278
14279 @ @<Complain about a misplaced \&{mpxbreak}@>=
14280 { print_err("Misplaced mpxbreak");
14281 help2("I'll ignore this preprocessor command because it",
14282       "doesn't belong here");
14283 mp_error(mp);
14284 }
14285
14286 @ @<Complain about a misplaced \&{etex}@>=
14287 { print_err("Extra etex will be ignored");
14288 help1("There is no btex or verbatimtex for this to match");
14289 mp_error(mp);
14290 }
14291
14292 @* \[31] Scanning macro definitions.
14293 \MP\ has a variety of ways to tuck tokens away into token lists for later
14294 use: Macros can be defined with \&{def}, \&{vardef}, \&{primarydef}, etc.;
14295 repeatable code can be defined with \&{for}, \&{forever}, \&{forsuffixes}.
14296 All such operations are handled by the routines in this part of the program.
14297
14298 The modifier part of each command code is zero for the ``ending delimiters''
14299 like \&{enddef} and \&{endfor}.
14300
14301 @d start_def 1 /* command modifier for \&{def} */
14302 @d var_def 2 /* command modifier for \&{vardef} */
14303 @d end_def 0 /* command modifier for \&{enddef} */
14304 @d start_forever 1 /* command modifier for \&{forever} */
14305 @d end_for 0 /* command modifier for \&{endfor} */
14306
14307 @<Put each...@>=
14308 mp_primitive(mp, "def",macro_def,start_def);
14309 @:def_}{\&{def} primitive@>
14310 mp_primitive(mp, "vardef",macro_def,var_def);
14311 @:var_def_}{\&{vardef} primitive@>
14312 mp_primitive(mp, "primarydef",macro_def,secondary_primary_macro);
14313 @:primary_def_}{\&{primarydef} primitive@>
14314 mp_primitive(mp, "secondarydef",macro_def,tertiary_secondary_macro);
14315 @:secondary_def_}{\&{secondarydef} primitive@>
14316 mp_primitive(mp, "tertiarydef",macro_def,expression_tertiary_macro);
14317 @:tertiary_def_}{\&{tertiarydef} primitive@>
14318 mp_primitive(mp, "enddef",macro_def,end_def); mp->eqtb[frozen_end_def]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
14319 @:end_def_}{\&{enddef} primitive@>
14320 @#
14321 mp_primitive(mp, "for",iteration,expr_base);
14322 @:for_}{\&{for} primitive@>
14323 mp_primitive(mp, "forsuffixes",iteration,suffix_base);
14324 @:for_suffixes_}{\&{forsuffixes} primitive@>
14325 mp_primitive(mp, "forever",iteration,start_forever);
14326 @:forever_}{\&{forever} primitive@>
14327 mp_primitive(mp, "endfor",iteration,end_for); mp->eqtb[frozen_end_for]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
14328 @:end_for_}{\&{endfor} primitive@>
14329
14330 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
14331 case macro_def:
14332   if ( m<=var_def ) {
14333     if ( m==start_def ) mp_print(mp, "def");
14334     else if ( m<start_def ) mp_print(mp, "enddef");
14335     else mp_print(mp, "vardef");
14336   } else if ( m==secondary_primary_macro ) { 
14337     mp_print(mp, "primarydef");
14338   } else if ( m==tertiary_secondary_macro ) { 
14339     mp_print(mp, "secondarydef");
14340   } else { 
14341     mp_print(mp, "tertiarydef");
14342   }
14343   break;
14344 case iteration: 
14345   if ( m<=start_forever ) {
14346     if ( m==start_forever ) mp_print(mp, "forever"); 
14347     else mp_print(mp, "endfor");
14348   } else if ( m==expr_base ) {
14349     mp_print(mp, "for"); 
14350   } else { 
14351     mp_print(mp, "forsuffixes");
14352   }
14353   break;
14354
14355 @ Different macro-absorbing operations have different syntaxes, but they
14356 also have a lot in common. There is a list of special symbols that are to
14357 be replaced by parameter tokens; there is a special command code that
14358 ends the definition; the quotation conventions are identical.  Therefore
14359 it makes sense to have most of the work done by a single subroutine. That
14360 subroutine is called |scan_toks|.
14361
14362 The first parameter to |scan_toks| is the command code that will
14363 terminate scanning (either |macro_def| or |iteration|).
14364
14365 The second parameter, |subst_list|, points to a (possibly empty) list
14366 of two-word nodes whose |info| and |value| fields specify symbol tokens
14367 before and after replacement. The list will be returned to free storage
14368 by |scan_toks|.
14369
14370 The third parameter is simply appended to the token list that is built.
14371 And the final parameter tells how many of the special operations
14372 \.{\#\AT!}, \.{\AT!}, and \.{\AT!\#} are to be replaced by suffix parameters.
14373 When such parameters are present, they are called \.{(SUFFIX0)},
14374 \.{(SUFFIX1)}, and \.{(SUFFIX2)}.
14375
14376 @c static pointer mp_scan_toks (MP mp,command_code terminator, pointer 
14377   subst_list, pointer tail_end, quarterword suffix_count) {
14378   pointer p; /* tail of the token list being built */
14379   pointer q; /* temporary for link management */
14380   integer balance; /* left delimiters minus right delimiters */
14381   p=hold_head; balance=1; mp_link(hold_head)=null;
14382   while (1) { 
14383     get_t_next;
14384     if ( mp->cur_sym>0 ) {
14385       @<Substitute for |cur_sym|, if it's on the |subst_list|@>;
14386       if ( mp->cur_cmd==terminator ) {
14387         @<Adjust the balance; |break| if it's zero@>;
14388       } else if ( mp->cur_cmd==macro_special ) {
14389         @<Handle quoted symbols, \.{\#\AT!}, \.{\AT!}, or \.{\AT!\#}@>;
14390       }
14391     }
14392     mp_link(p)=mp_cur_tok(mp); p=mp_link(p);
14393   }
14394   mp_link(p)=tail_end; mp_flush_node_list(mp, subst_list);
14395   return mp_link(hold_head);
14396 }
14397
14398 @ @<Substitute for |cur_sym|...@>=
14399
14400   q=subst_list;
14401   while ( q!=null ) {
14402     if ( mp_info(q)==mp->cur_sym ) {
14403       mp->cur_sym=value(q); mp->cur_cmd=relax; break;
14404     }
14405     q=mp_link(q);
14406   }
14407 }
14408
14409 @ @<Adjust the balance; |break| if it's zero@>=
14410 if ( mp->cur_mod>0 ) {
14411   incr(balance);
14412 } else { 
14413   decr(balance);
14414   if ( balance==0 )
14415     break;
14416 }
14417
14418 @ Four commands are intended to be used only within macro texts: \&{quote},
14419 \.{\#\AT!}, \.{\AT!}, and \.{\AT!\#}. They are variants of a single command
14420 code called |macro_special|.
14421
14422 @d quote 0 /* |macro_special| modifier for \&{quote} */
14423 @d macro_prefix 1 /* |macro_special| modifier for \.{\#\AT!} */
14424 @d macro_at 2 /* |macro_special| modifier for \.{\AT!} */
14425 @d macro_suffix 3 /* |macro_special| modifier for \.{\AT!\#} */
14426
14427 @<Put each...@>=
14428 mp_primitive(mp, "quote",macro_special,quote);
14429 @:quote_}{\&{quote} primitive@>
14430 mp_primitive(mp, "#@@",macro_special,macro_prefix);
14431 @:]]]\#\AT!_}{\.{\#\AT!} primitive@>
14432 mp_primitive(mp, "@@",macro_special,macro_at);
14433 @:]]]\AT!_}{\.{\AT!} primitive@>
14434 mp_primitive(mp, "@@#",macro_special,macro_suffix);
14435 @:]]]\AT!\#_}{\.{\AT!\#} primitive@>
14436
14437 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
14438 case macro_special: 
14439   switch (m) {
14440   case macro_prefix: mp_print(mp, "#@@"); break;
14441   case macro_at: mp_print_char(mp, xord('@@')); break;
14442   case macro_suffix: mp_print(mp, "@@#"); break;
14443   default: mp_print(mp, "quote"); break;
14444   }
14445   break;
14446
14447 @ @<Handle quoted...@>=
14448
14449   if ( mp->cur_mod==quote ) { get_t_next; } 
14450   else if ( mp->cur_mod<=suffix_count ) 
14451     mp->cur_sym=suffix_base-1+mp->cur_mod;
14452 }
14453
14454 @ Here is a routine that's used whenever a token will be redefined. If
14455 the user's token is unredefinable, the `|frozen_inaccessible|' token is
14456 substituted; the latter is redefinable but essentially impossible to use,
14457 hence \MP's tables won't get fouled up.
14458
14459 @c static void mp_get_symbol (MP mp) { /* sets |cur_sym| to a safe symbol */
14460 RESTART: 
14461   get_t_next;
14462   if ( (mp->cur_sym==0)||(mp->cur_sym>(integer)frozen_inaccessible) ) {
14463     print_err("Missing symbolic token inserted");
14464 @.Missing symbolic token...@>
14465     help3("Sorry: You can\'t redefine a number, string, or expr.",
14466       "I've inserted an inaccessible symbol so that your",
14467       "definition will be completed without mixing me up too badly.");
14468     if ( mp->cur_sym>0 )
14469       mp->help_line[2]="Sorry: You can\'t redefine my error-recovery tokens.";
14470     else if ( mp->cur_cmd==string_token ) 
14471       delete_str_ref(mp->cur_mod);
14472     mp->cur_sym=frozen_inaccessible; mp_ins_error(mp); goto RESTART;
14473   }
14474 }
14475
14476 @ Before we actually redefine a symbolic token, we need to clear away its
14477 former value, if it was a variable. The following stronger version of
14478 |get_symbol| does that.
14479
14480 @c static void mp_get_clear_symbol (MP mp) { 
14481   mp_get_symbol(mp); mp_clear_symbol(mp, mp->cur_sym,false);
14482 }
14483
14484 @ Here's another little subroutine; it checks that an equals sign
14485 or assignment sign comes along at the proper place in a macro definition.
14486
14487 @c static void mp_check_equals (MP mp) { 
14488   if ( mp->cur_cmd!=equals ) if ( mp->cur_cmd!=assignment ) {
14489      mp_missing_err(mp, "=");
14490 @.Missing `='@>
14491     help5("The next thing in this `def' should have been `=',",
14492           "because I've already looked at the definition heading.",
14493           "But don't worry; I'll pretend that an equals sign",
14494           "was present. Everything from here to `enddef'",
14495           "will be the replacement text of this macro.");
14496     mp_back_error(mp);
14497   }
14498 }
14499
14500 @ A \&{primarydef}, \&{secondarydef}, or \&{tertiarydef} is rather easily
14501 handled now that we have |scan_toks|.  In this case there are
14502 two parameters, which will be \.{EXPR0} and \.{EXPR1} (i.e.,
14503 |expr_base| and |expr_base+1|).
14504
14505 @c static void mp_make_op_def (MP mp) {
14506   command_code m; /* the type of definition */
14507   pointer p,q,r; /* for list manipulation */
14508   m=mp->cur_mod;
14509   mp_get_symbol(mp); q=mp_get_node(mp, token_node_size);
14510   mp_info(q)=mp->cur_sym; value(q)=expr_base;
14511   mp_get_clear_symbol(mp); mp->warning_info=mp->cur_sym;
14512   mp_get_symbol(mp); p=mp_get_node(mp, token_node_size);
14513   mp_info(p)=mp->cur_sym; value(p)=expr_base+1; mp_link(p)=q;
14514   get_t_next; mp_check_equals(mp);
14515   mp->scanner_status=op_defining; q=mp_get_avail(mp); ref_count(q)=null;
14516   r=mp_get_avail(mp); mp_link(q)=r; mp_info(r)=general_macro;
14517   mp_link(r)=mp_scan_toks(mp, macro_def,p,null,0);
14518   mp->scanner_status=normal; eq_type(mp->warning_info)=m;
14519   equiv(mp->warning_info)=q; mp_get_x_next(mp);
14520 }
14521
14522 @ Parameters to macros are introduced by the keywords \&{expr},
14523 \&{suffix}, \&{text}, \&{primary}, \&{secondary}, and \&{tertiary}.
14524
14525 @<Put each...@>=
14526 mp_primitive(mp, "expr",param_type,expr_base);
14527 @:expr_}{\&{expr} primitive@>
14528 mp_primitive(mp, "suffix",param_type,suffix_base);
14529 @:suffix_}{\&{suffix} primitive@>
14530 mp_primitive(mp, "text",param_type,text_base);
14531 @:text_}{\&{text} primitive@>
14532 mp_primitive(mp, "primary",param_type,primary_macro);
14533 @:primary_}{\&{primary} primitive@>
14534 mp_primitive(mp, "secondary",param_type,secondary_macro);
14535 @:secondary_}{\&{secondary} primitive@>
14536 mp_primitive(mp, "tertiary",param_type,tertiary_macro);
14537 @:tertiary_}{\&{tertiary} primitive@>
14538
14539 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
14540 case param_type:
14541   if ( m>=expr_base ) {
14542     if ( m==expr_base ) mp_print(mp, "expr");
14543     else if ( m==suffix_base ) mp_print(mp, "suffix");
14544     else mp_print(mp, "text");
14545   } else if ( m<secondary_macro ) {
14546     mp_print(mp, "primary");
14547   } else if ( m==secondary_macro ) {
14548     mp_print(mp, "secondary");
14549   } else {
14550     mp_print(mp, "tertiary");
14551   }
14552   break;
14553
14554 @ Let's turn next to the more complex processing associated with \&{def}
14555 and \&{vardef}. When the following procedure is called, |cur_mod|
14556 should be either |start_def| or |var_def|.
14557
14558 @c 
14559 static void mp_scan_def (MP mp) {
14560   int m; /* the type of definition */
14561   int n; /* the number of special suffix parameters */
14562   int k; /* the total number of parameters */
14563   int c; /* the kind of macro we're defining */
14564   pointer r; /* parameter-substitution list */
14565   pointer q; /* tail of the macro token list */
14566   pointer p; /* temporary storage */
14567   halfword base; /* |expr_base|, |suffix_base|, or |text_base| */
14568   pointer l_delim,r_delim; /* matching delimiters */
14569   m=mp->cur_mod; c=general_macro; mp_link(hold_head)=null;
14570   q=mp_get_avail(mp); ref_count(q)=null; r=null;
14571   @<Scan the token or variable to be defined;
14572     set |n|, |scanner_status|, and |warning_info|@>;
14573   k=n;
14574   if ( mp->cur_cmd==left_delimiter ) {
14575     @<Absorb delimited parameters, putting them into lists |q| and |r|@>;
14576   }
14577   if ( mp->cur_cmd==param_type ) {
14578     @<Absorb undelimited parameters, putting them into list |r|@>;
14579   }
14580   mp_check_equals(mp);
14581   p=mp_get_avail(mp); mp_info(p)=c; mp_link(q)=p;
14582   @<Attach the replacement text to the tail of node |p|@>;
14583   mp->scanner_status=normal; mp_get_x_next(mp);
14584 }
14585
14586 @ We don't put `|frozen_end_group|' into the replacement text of
14587 a \&{vardef}, because the user may want to redefine `\.{endgroup}'.
14588
14589 @<Attach the replacement text to the tail of node |p|@>=
14590 if ( m==start_def ) {
14591   mp_link(p)=mp_scan_toks(mp, macro_def,r,null,n);
14592 } else { 
14593   q=mp_get_avail(mp); mp_info(q)=mp->bg_loc; mp_link(p)=q;
14594   p=mp_get_avail(mp); mp_info(p)=mp->eg_loc;
14595   mp_link(q)=mp_scan_toks(mp, macro_def,r,p,n);
14596 }
14597 if ( mp->warning_info==bad_vardef ) 
14598   mp_flush_token_list(mp, value(bad_vardef))
14599
14600 @ @<Glob...@>=
14601 int bg_loc;
14602 int eg_loc; /* hash addresses of `\.{begingroup}' and `\.{endgroup}' */
14603
14604 @ @<Scan the token or variable to be defined;...@>=
14605 if ( m==start_def ) {
14606   mp_get_clear_symbol(mp); mp->warning_info=mp->cur_sym; get_t_next;
14607   mp->scanner_status=op_defining; n=0;
14608   eq_type(mp->warning_info)=defined_macro; equiv(mp->warning_info)=q;
14609 } else { 
14610   p=mp_scan_declared_variable(mp);
14611   mp_flush_variable(mp, equiv(mp_info(p)),mp_link(p),true);
14612   mp->warning_info=mp_find_variable(mp, p); mp_flush_list(mp, p);
14613   if ( mp->warning_info==null ) @<Change to `\.{a bad variable}'@>;
14614   mp->scanner_status=var_defining; n=2;
14615   if ( mp->cur_cmd==macro_special ) if ( mp->cur_mod==macro_suffix ) {/* \.{\AT!\#} */
14616     n=3; get_t_next;
14617   }
14618   mp_type(mp->warning_info)=mp_unsuffixed_macro-2+n; value(mp->warning_info)=q;
14619 } /* |mp_suffixed_macro=mp_unsuffixed_macro+1| */
14620
14621 @ @<Change to `\.{a bad variable}'@>=
14622
14623   print_err("This variable already starts with a macro");
14624 @.This variable already...@>
14625   help2("After `vardef a' you can\'t say `vardef a.b'.",
14626         "So I'll have to discard this definition.");
14627   mp_error(mp); mp->warning_info=bad_vardef;
14628 }
14629
14630 @ @<Initialize table entries...@>=
14631 mp_name_type(bad_vardef)=mp_root; mp_link(bad_vardef)=frozen_bad_vardef;
14632 equiv(frozen_bad_vardef)=bad_vardef; eq_type(frozen_bad_vardef)=tag_token;
14633
14634 @ @<Absorb delimited parameters, putting them into lists |q| and |r|@>=
14635 do {  
14636   l_delim=mp->cur_sym; r_delim=mp->cur_mod; get_t_next;
14637   if ( (mp->cur_cmd==param_type)&&(mp->cur_mod>=expr_base) ) {
14638    base=mp->cur_mod;
14639   } else { 
14640     print_err("Missing parameter type; `expr' will be assumed");
14641 @.Missing parameter type@>
14642     help1("You should've had `expr' or `suffix' or `text' here.");
14643     mp_back_error(mp); base=expr_base;
14644   }
14645   @<Absorb parameter tokens for type |base|@>;
14646   mp_check_delimiter(mp, l_delim,r_delim);
14647   get_t_next;
14648 } while (mp->cur_cmd==left_delimiter)
14649
14650 @ @<Absorb parameter tokens for type |base|@>=
14651 do { 
14652   mp_link(q)=mp_get_avail(mp); q=mp_link(q); mp_info(q)=base+k;
14653   mp_get_symbol(mp); p=mp_get_node(mp, token_node_size); 
14654   value(p)=base+k; mp_info(p)=mp->cur_sym;
14655   if ( k==mp->param_size ) mp_overflow(mp, "parameter stack size",mp->param_size);
14656 @:MetaPost capacity exceeded parameter stack size}{\quad parameter stack size@>
14657   incr(k); mp_link(p)=r; r=p; get_t_next;
14658 } while (mp->cur_cmd==comma)
14659
14660 @ @<Absorb undelimited parameters, putting them into list |r|@>=
14661
14662   p=mp_get_node(mp, token_node_size);
14663   if ( mp->cur_mod<expr_base ) {
14664     c=mp->cur_mod; value(p)=expr_base+k;
14665   } else { 
14666     value(p)=mp->cur_mod+k;
14667     if ( mp->cur_mod==expr_base ) c=expr_macro;
14668     else if ( mp->cur_mod==suffix_base ) c=suffix_macro;
14669     else c=text_macro;
14670   }
14671   if ( k==mp->param_size ) mp_overflow(mp, "parameter stack size",mp->param_size);
14672   incr(k); mp_get_symbol(mp); mp_info(p)=mp->cur_sym; mp_link(p)=r; r=p; get_t_next;
14673   if ( c==expr_macro ) if ( mp->cur_cmd==of_token ) {
14674     c=of_macro; p=mp_get_node(mp, token_node_size);
14675     if ( k==mp->param_size ) mp_overflow(mp, "parameter stack size",mp->param_size);
14676     value(p)=expr_base+k; mp_get_symbol(mp); mp_info(p)=mp->cur_sym;
14677     mp_link(p)=r; r=p; get_t_next;
14678   }
14679 }
14680
14681 @* \[32] Expanding the next token.
14682 Only a few command codes |<min_command| can possibly be returned by
14683 |get_t_next|; in increasing order, they are
14684 |if_test|, |fi_or_else|, |input|, |iteration|, |repeat_loop|,
14685 |exit_test|, |relax|, |scan_tokens|, |expand_after|, and |defined_macro|.
14686
14687 \MP\ usually gets the next token of input by saying |get_x_next|. This is
14688 like |get_t_next| except that it keeps getting more tokens until
14689 finding |cur_cmd>=min_command|. In other words, |get_x_next| expands
14690 macros and removes conditionals or iterations or input instructions that
14691 might be present.
14692
14693 It follows that |get_x_next| might invoke itself recursively. In fact,
14694 there is massive recursion, since macro expansion can involve the
14695 scanning of arbitrarily complex expressions, which in turn involve
14696 macro expansion and conditionals, etc.
14697 @^recursion@>
14698
14699 Therefore it's necessary to declare a whole bunch of |forward|
14700 procedures at this point, and to insert some other procedures
14701 that will be invoked by |get_x_next|.
14702
14703 @<Declarations@>= 
14704 static void mp_scan_primary (MP mp);
14705 static void mp_scan_secondary (MP mp);
14706 static void mp_scan_tertiary (MP mp);
14707 static void mp_scan_expression (MP mp);
14708 static void mp_scan_suffix (MP mp);
14709 static void mp_get_boolean (MP mp);
14710 static void mp_pass_text (MP mp);
14711 static void mp_conditional (MP mp);
14712 static void mp_start_input (MP mp);
14713 static void mp_begin_iteration (MP mp);
14714 static void mp_resume_iteration (MP mp);
14715 static void mp_stop_iteration (MP mp);
14716
14717 @ An auxiliary subroutine called |expand| is used by |get_x_next|
14718 when it has to do exotic expansion commands.
14719
14720 @c 
14721 static void mp_expand (MP mp) {
14722   pointer p; /* for list manipulation */
14723   size_t k; /* something that we hope is |<=buf_size| */
14724   pool_pointer j; /* index into |str_pool| */
14725   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>unity ) 
14726     if ( mp->cur_cmd!=defined_macro )
14727       show_cur_cmd_mod;
14728   switch (mp->cur_cmd)  {
14729   case if_test:
14730     mp_conditional(mp); /* this procedure is discussed in Part 36 below */
14731     break;
14732   case fi_or_else:
14733     @<Terminate the current conditional and skip to \&{fi}@>;
14734     break;
14735   case input:
14736     @<Initiate or terminate input from a file@>;
14737     break;
14738   case iteration:
14739     if ( mp->cur_mod==end_for ) {
14740       @<Scold the user for having an extra \&{endfor}@>;
14741     } else {
14742       mp_begin_iteration(mp); /* this procedure is discussed in Part 37 below */
14743     }
14744     break;
14745   case repeat_loop: 
14746     @<Repeat a loop@>;
14747     break;
14748   case exit_test: 
14749     @<Exit a loop if the proper time has come@>;
14750     break;
14751   case relax: 
14752     break;
14753   case expand_after: 
14754     @<Expand the token after the next token@>;
14755     break;
14756   case scan_tokens: 
14757     @<Put a string into the input buffer@>;
14758     break;
14759   case defined_macro:
14760    mp_macro_call(mp, mp->cur_mod,null,mp->cur_sym);
14761    break;
14762   }; /* there are no other cases */
14763 }
14764
14765 @ @<Scold the user...@>=
14766
14767   print_err("Extra `endfor'");
14768 @.Extra `endfor'@>
14769   help2("I'm not currently working on a for loop,",
14770         "so I had better not try to end anything.");
14771   mp_error(mp);
14772 }
14773
14774 @ The processing of \&{input} involves the |start_input| subroutine,
14775 which will be declared later; the processing of \&{endinput} is trivial.
14776
14777 @<Put each...@>=
14778 mp_primitive(mp, "input",input,0);
14779 @:input_}{\&{input} primitive@>
14780 mp_primitive(mp, "endinput",input,1);
14781 @:end_input_}{\&{endinput} primitive@>
14782
14783 @ @<Cases of |print_cmd_mod|...@>=
14784 case input: 
14785   if ( m==0 ) mp_print(mp, "input");
14786   else mp_print(mp, "endinput");
14787   break;
14788
14789 @ @<Initiate or terminate input...@>=
14790 if ( mp->cur_mod>0 ) mp->force_eof=true;
14791 else mp_start_input(mp)
14792
14793 @ We'll discuss the complicated parts of loop operations later. For now
14794 it suffices to know that there's a global variable called |loop_ptr|
14795 that will be |null| if no loop is in progress.
14796
14797 @<Repeat a loop@>=
14798 { while ( token_state &&(loc==null) ) 
14799     mp_end_token_list(mp); /* conserve stack space */
14800   if ( mp->loop_ptr==null ) {
14801     print_err("Lost loop");
14802 @.Lost loop@>
14803     help2("I'm confused; after exiting from a loop, I still seem",
14804           "to want to repeat it. I'll try to forget the problem.");
14805     mp_error(mp);
14806   } else {
14807     mp_resume_iteration(mp); /* this procedure is in Part 37 below */
14808   }
14809 }
14810
14811 @ @<Exit a loop if the proper time has come@>=
14812 { mp_get_boolean(mp);
14813   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>unity ) 
14814     mp_show_cmd_mod(mp, nullary,mp->cur_exp);
14815   if ( mp->cur_exp==true_code ) {
14816     if ( mp->loop_ptr==null ) {
14817       print_err("No loop is in progress");
14818 @.No loop is in progress@>
14819       help1("Why say `exitif' when there's nothing to exit from?");
14820       if ( mp->cur_cmd==semicolon ) mp_error(mp); else mp_back_error(mp);
14821     } else {
14822      @<Exit prematurely from an iteration@>;
14823     }
14824   } else if ( mp->cur_cmd!=semicolon ) {
14825     mp_missing_err(mp, ";");
14826 @.Missing `;'@>
14827     help2("After `exitif <boolean exp>' I expect to see a semicolon.",
14828           "I shall pretend that one was there."); mp_back_error(mp);
14829   }
14830 }
14831
14832 @ Here we use the fact that |forever_text| is the only |token_type| that
14833 is less than |loop_text|.
14834
14835 @<Exit prematurely...@>=
14836 { p=null;
14837   do {  
14838     if ( file_state ) {
14839       mp_end_file_reading(mp);
14840     } else { 
14841       if ( token_type<=loop_text ) p=start;
14842       mp_end_token_list(mp);
14843     }
14844   } while (p==null);
14845   if ( p!=mp_info(mp->loop_ptr) ) mp_fatal_error(mp, "*** (loop confusion)");
14846 @.loop confusion@>
14847   mp_stop_iteration(mp); /* this procedure is in Part 34 below */
14848 }
14849
14850 @ @<Expand the token after the next token@>=
14851 { get_t_next;
14852   p=mp_cur_tok(mp); get_t_next;
14853   if ( mp->cur_cmd<min_command ) mp_expand(mp); 
14854   else mp_back_input(mp);
14855   back_list(p);
14856 }
14857
14858 @ @<Put a string into the input buffer@>=
14859 { mp_get_x_next(mp); mp_scan_primary(mp);
14860   if ( mp->cur_type!=mp_string_type ) {
14861     mp_disp_err(mp, null,"Not a string");
14862 @.Not a string@>
14863     help2("I'm going to flush this expression, since",
14864           "scantokens should be followed by a known string.");
14865     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
14866   } else { 
14867     mp_back_input(mp);
14868     if ( length(mp->cur_exp)>0 )
14869        @<Pretend we're reading a new one-line file@>;
14870   }
14871 }
14872
14873 @ @<Pretend we're reading a new one-line file@>=
14874 { mp_begin_file_reading(mp); name=is_scantok;
14875   k=mp->first+length(mp->cur_exp);
14876   if ( k>=mp->max_buf_stack ) {
14877     while ( k>=mp->buf_size ) {
14878       mp_reallocate_buffer(mp,(mp->buf_size+(mp->buf_size/4)));
14879     }
14880     mp->max_buf_stack=k+1;
14881   }
14882   j=mp->str_start[mp->cur_exp]; limit=(halfword)k;
14883   while ( mp->first<(size_t)limit ) {
14884     mp->buffer[mp->first]=mp->str_pool[j]; incr(j); incr(mp->first);
14885   }
14886   mp->buffer[limit]=xord('%'); mp->first=(size_t)(limit+1); loc=start; 
14887   mp_flush_cur_exp(mp, 0);
14888 }
14889
14890 @ Here finally is |get_x_next|.
14891
14892 The expression scanning routines to be considered later
14893 communicate via the global quantities |cur_type| and |cur_exp|;
14894 we must be very careful to save and restore these quantities while
14895 macros are being expanded.
14896 @^inner loop@>
14897
14898 @<Declarations@>=
14899 static void mp_get_x_next (MP mp);
14900
14901 @ @c void mp_get_x_next (MP mp) {
14902   pointer save_exp; /* a capsule to save |cur_type| and |cur_exp| */
14903   get_t_next;
14904   if ( mp->cur_cmd<min_command ) {
14905     save_exp=mp_stash_cur_exp(mp);
14906     do {  
14907       if ( mp->cur_cmd==defined_macro ) 
14908         mp_macro_call(mp, mp->cur_mod,null,mp->cur_sym);
14909       else 
14910         mp_expand(mp);
14911       get_t_next;
14912      } while (mp->cur_cmd<min_command);
14913      mp_unstash_cur_exp(mp, save_exp); /* that restores |cur_type| and |cur_exp| */
14914   }
14915 }
14916
14917 @ Now let's consider the |macro_call| procedure, which is used to start up
14918 all user-defined macros. Since the arguments to a macro might be expressions,
14919 |macro_call| is recursive.
14920 @^recursion@>
14921
14922 The first parameter to |macro_call| points to the reference count of the
14923 token list that defines the macro. The second parameter contains any
14924 arguments that have already been parsed (see below).  The third parameter
14925 points to the symbolic token that names the macro. If the third parameter
14926 is |null|, the macro was defined by \&{vardef}, so its name can be
14927 reconstructed from the prefix and ``at'' arguments found within the
14928 second parameter.
14929
14930 What is this second parameter? It's simply a linked list of one-word items,
14931 whose |info| fields point to the arguments. In other words, if |arg_list=null|,
14932 no arguments have been scanned yet; otherwise |mp_info(arg_list)| points to
14933 the first scanned argument, and |mp_link(arg_list)| points to the list of
14934 further arguments (if any).
14935
14936 Arguments of type \&{expr} are so-called capsules, which we will
14937 discuss later when we concentrate on expressions; they can be
14938 recognized easily because their |link| field is |void|. Arguments of type
14939 \&{suffix} and \&{text} are token lists without reference counts.
14940
14941 @ After argument scanning is complete, the arguments are moved to the
14942 |param_stack|. (They can't be put on that stack any sooner, because
14943 the stack is growing and shrinking in unpredictable ways as more arguments
14944 are being acquired.)  Then the macro body is fed to the scanner; i.e.,
14945 the replacement text of the macro is placed at the top of the \MP's
14946 input stack, so that |get_t_next| will proceed to read it next.
14947
14948 @<Declarations@>=
14949 static void mp_macro_call (MP mp,pointer def_ref, pointer arg_list, 
14950                     pointer macro_name) ;
14951
14952 @ @c
14953 void mp_macro_call (MP mp,pointer def_ref, pointer arg_list, 
14954                     pointer macro_name) {
14955   /* invokes a user-defined control sequence */
14956   pointer r; /* current node in the macro's token list */
14957   pointer p,q; /* for list manipulation */
14958   integer n; /* the number of arguments */
14959   pointer tail = 0; /* tail of the argument list */
14960   pointer l_delim=0,r_delim=0; /* a delimiter pair */
14961   r=mp_link(def_ref); add_mac_ref(def_ref);
14962   if ( arg_list==null ) {
14963     n=0;
14964   } else {
14965    @<Determine the number |n| of arguments already supplied,
14966     and set |tail| to the tail of |arg_list|@>;
14967   }
14968   if ( mp->internal[mp_tracing_macros]>0 ) {
14969     @<Show the text of the macro being expanded, and the existing arguments@>;
14970   }
14971   @<Scan the remaining arguments, if any; set |r| to the first token
14972     of the replacement text@>;
14973   @<Feed the arguments and replacement text to the scanner@>;
14974 }
14975
14976 @ @<Show the text of the macro...@>=
14977 mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_ln(mp); 
14978 mp_print_macro_name(mp, arg_list,macro_name);
14979 if ( n==3 ) mp_print(mp, "@@#"); /* indicate a suffixed macro */
14980 mp_show_macro(mp, def_ref,null,100000);
14981 if ( arg_list!=null ) {
14982   n=0; p=arg_list;
14983   do {  
14984     q=mp_info(p);
14985     mp_print_arg(mp, q,n,0);
14986     incr(n); p=mp_link(p);
14987   } while (p!=null);
14988 }
14989 mp_end_diagnostic(mp, false)
14990
14991
14992 @ @<Declarations@>=
14993 static void mp_print_macro_name (MP mp,pointer a, pointer n);
14994
14995 @ @c
14996 void mp_print_macro_name (MP mp,pointer a, pointer n) {
14997   pointer p,q; /* they traverse the first part of |a| */
14998   if ( n!=null ) {
14999     mp_print_text(n);
15000   } else  { 
15001     p=mp_info(a);
15002     if ( p==null ) {
15003       mp_print_text(mp_info(mp_info(mp_link(a))));
15004     } else { 
15005       q=p;
15006       while ( mp_link(q)!=null ) q=mp_link(q);
15007       mp_link(q)=mp_info(mp_link(a));
15008       mp_show_token_list(mp, p,null,1000,0);
15009       mp_link(q)=null;
15010     }
15011   }
15012 }
15013
15014 @ @<Declarations@>=
15015 static void mp_print_arg (MP mp,pointer q, integer n, pointer b) ;
15016
15017 @ @c
15018 void mp_print_arg (MP mp,pointer q, integer n, pointer b) {
15019   if ( mp_link(q)==mp_void ) mp_print_nl(mp, "(EXPR");
15020   else if ( (b<text_base)&&(b!=text_macro) ) mp_print_nl(mp, "(SUFFIX");
15021   else mp_print_nl(mp, "(TEXT");
15022   mp_print_int(mp, n); mp_print(mp, ")<-");
15023   if ( mp_link(q)==mp_void ) mp_print_exp(mp, q,1);
15024   else mp_show_token_list(mp, q,null,1000,0);
15025 }
15026
15027 @ @<Determine the number |n| of arguments already supplied...@>=
15028 {  
15029   n=1; tail=arg_list;
15030   while ( mp_link(tail)!=null ) { 
15031     incr(n); tail=mp_link(tail);
15032   }
15033 }
15034
15035 @ @<Scan the remaining arguments, if any; set |r|...@>=
15036 mp->cur_cmd=comma+1; /* anything |<>comma| will do */
15037 while ( mp_info(r)>=expr_base ) { 
15038   @<Scan the delimited argument represented by |mp_info(r)|@>;
15039   r=mp_link(r);
15040 }
15041 if ( mp->cur_cmd==comma ) {
15042   print_err("Too many arguments to ");
15043 @.Too many arguments...@>
15044   mp_print_macro_name(mp, arg_list,macro_name); mp_print_char(mp, xord(';'));
15045   mp_print_nl(mp, "  Missing `"); mp_print_text(r_delim);
15046 @.Missing `)'...@>
15047   mp_print(mp, "' has been inserted");
15048   help3("I'm going to assume that the comma I just read was a",
15049    "right delimiter, and then I'll begin expanding the macro.",
15050    "You might want to delete some tokens before continuing.");
15051   mp_error(mp);
15052 }
15053 if ( mp_info(r)!=general_macro ) {
15054   @<Scan undelimited argument(s)@>;
15055 }
15056 r=mp_link(r)
15057
15058 @ At this point, the reader will find it advisable to review the explanation
15059 of token list format that was presented earlier, paying special attention to
15060 the conventions that apply only at the beginning of a macro's token list.
15061
15062 On the other hand, the reader will have to take the expression-parsing
15063 aspects of the following program on faith; we will explain |cur_type|
15064 and |cur_exp| later. (Several things in this program depend on each other,
15065 and it's necessary to jump into the circle somewhere.)
15066
15067 @<Scan the delimited argument represented by |mp_info(r)|@>=
15068 if ( mp->cur_cmd!=comma ) {
15069   mp_get_x_next(mp);
15070   if ( mp->cur_cmd!=left_delimiter ) {
15071     print_err("Missing argument to ");
15072 @.Missing argument...@>
15073     mp_print_macro_name(mp, arg_list,macro_name);
15074     help3("That macro has more parameters than you thought.",
15075      "I'll continue by pretending that each missing argument",
15076      "is either zero or null.");
15077     if ( mp_info(r)>=suffix_base ) {
15078       mp->cur_exp=null; mp->cur_type=mp_token_list;
15079     } else { 
15080       mp->cur_exp=0; mp->cur_type=mp_known;
15081     }
15082     mp_back_error(mp); mp->cur_cmd=right_delimiter; 
15083     goto FOUND;
15084   }
15085   l_delim=mp->cur_sym; r_delim=mp->cur_mod;
15086 }
15087 @<Scan the argument represented by |mp_info(r)|@>;
15088 if ( mp->cur_cmd!=comma ) 
15089   @<Check that the proper right delimiter was present@>;
15090 FOUND:  
15091 @<Append the current expression to |arg_list|@>
15092
15093 @ @<Check that the proper right delim...@>=
15094 if ( (mp->cur_cmd!=right_delimiter)||(mp->cur_mod!=l_delim) ) {
15095   if ( mp_info(mp_link(r))>=expr_base ) {
15096     mp_missing_err(mp, ",");
15097 @.Missing `,'@>
15098     help3("I've finished reading a macro argument and am about to",
15099       "read another; the arguments weren't delimited correctly.",
15100       "You might want to delete some tokens before continuing.");
15101     mp_back_error(mp); mp->cur_cmd=comma;
15102   } else { 
15103     mp_missing_err(mp, str(text(r_delim)));
15104 @.Missing `)'@>
15105     help2("I've gotten to the end of the macro parameter list.",
15106           "You might want to delete some tokens before continuing.");
15107     mp_back_error(mp);
15108   }
15109 }
15110
15111 @ A \&{suffix} or \&{text} parameter will have been scanned as
15112 a token list pointed to by |cur_exp|, in which case we will have
15113 |cur_type=token_list|.
15114
15115 @<Append the current expression to |arg_list|@>=
15116
15117   p=mp_get_avail(mp);
15118   if ( mp->cur_type==mp_token_list ) mp_info(p)=mp->cur_exp;
15119   else mp_info(p)=mp_stash_cur_exp(mp);
15120   if ( mp->internal[mp_tracing_macros]>0 ) {
15121     mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_arg(mp, mp_info(p),n,mp_info(r)); 
15122     mp_end_diagnostic(mp, false);
15123   }
15124   if ( arg_list==null ) arg_list=p;
15125   else mp_link(tail)=p;
15126   tail=p; incr(n);
15127 }
15128
15129 @ @<Scan the argument represented by |mp_info(r)|@>=
15130 if ( mp_info(r)>=text_base ) {
15131   mp_scan_text_arg(mp, l_delim,r_delim);
15132 } else { 
15133   mp_get_x_next(mp);
15134   if ( mp_info(r)>=suffix_base ) mp_scan_suffix(mp);
15135   else mp_scan_expression(mp);
15136 }
15137
15138 @ The parameters to |scan_text_arg| are either a pair of delimiters
15139 or zero; the latter case is for undelimited text arguments, which
15140 end with the first semicolon or \&{endgroup} or \&{end} that is not
15141 contained in a group.
15142
15143 @<Declarations@>=
15144 static void mp_scan_text_arg (MP mp,pointer l_delim, pointer r_delim) ;
15145
15146 @ @c
15147 void mp_scan_text_arg (MP mp,pointer l_delim, pointer r_delim) {
15148   integer balance; /* excess of |l_delim| over |r_delim| */
15149   pointer p; /* list tail */
15150   mp->warning_info=l_delim; mp->scanner_status=absorbing;
15151   p=hold_head; balance=1; mp_link(hold_head)=null;
15152   while (1)  { 
15153     get_t_next;
15154     if ( l_delim==0 ) {
15155       @<Adjust the balance for an undelimited argument; |break| if done@>;
15156     } else {
15157           @<Adjust the balance for a delimited argument; |break| if done@>;
15158     }
15159     mp_link(p)=mp_cur_tok(mp); p=mp_link(p);
15160   }
15161   mp->cur_exp=mp_link(hold_head); mp->cur_type=mp_token_list;
15162   mp->scanner_status=normal;
15163 }
15164
15165 @ @<Adjust the balance for a delimited argument...@>=
15166 if ( mp->cur_cmd==right_delimiter ) { 
15167   if ( mp->cur_mod==l_delim ) { 
15168     decr(balance);
15169     if ( balance==0 ) break;
15170   }
15171 } else if ( mp->cur_cmd==left_delimiter ) {
15172   if ( mp->cur_mod==r_delim ) incr(balance);
15173 }
15174
15175 @ @<Adjust the balance for an undelimited...@>=
15176 if ( end_of_statement ) { /* |cur_cmd=semicolon|, |end_group|, or |stop| */
15177   if ( balance==1 ) { break; }
15178   else  { if ( mp->cur_cmd==end_group ) decr(balance); }
15179 } else if ( mp->cur_cmd==begin_group ) { 
15180   incr(balance); 
15181 }
15182
15183 @ @<Scan undelimited argument(s)@>=
15184
15185   if ( mp_info(r)<text_macro ) {
15186     mp_get_x_next(mp);
15187     if ( mp_info(r)!=suffix_macro ) {
15188       if ( (mp->cur_cmd==equals)||(mp->cur_cmd==assignment) ) mp_get_x_next(mp);
15189     }
15190   }
15191   switch (mp_info(r)) {
15192   case primary_macro:mp_scan_primary(mp); break;
15193   case secondary_macro:mp_scan_secondary(mp); break;
15194   case tertiary_macro:mp_scan_tertiary(mp); break;
15195   case expr_macro:mp_scan_expression(mp); break;
15196   case of_macro:
15197     @<Scan an expression followed by `\&{of} $\langle$primary$\rangle$'@>;
15198     break;
15199   case suffix_macro:
15200     @<Scan a suffix with optional delimiters@>;
15201     break;
15202   case text_macro:mp_scan_text_arg(mp, 0,0); break;
15203   } /* there are no other cases */
15204   mp_back_input(mp); 
15205   @<Append the current expression to |arg_list|@>;
15206 }
15207
15208 @ @<Scan an expression followed by `\&{of} $\langle$primary$\rangle$'@>=
15209
15210   mp_scan_expression(mp); p=mp_get_avail(mp); mp_info(p)=mp_stash_cur_exp(mp);
15211   if ( mp->internal[mp_tracing_macros]>0 ) { 
15212     mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_arg(mp, mp_info(p),n,0); 
15213     mp_end_diagnostic(mp, false);
15214   }
15215   if ( arg_list==null ) arg_list=p; else mp_link(tail)=p;
15216   tail=p;incr(n);
15217   if ( mp->cur_cmd!=of_token ) {
15218     mp_missing_err(mp, "of"); mp_print(mp, " for ");
15219 @.Missing `of'@>
15220     mp_print_macro_name(mp, arg_list,macro_name);
15221     help1("I've got the first argument; will look now for the other.");
15222     mp_back_error(mp);
15223   }
15224   mp_get_x_next(mp); mp_scan_primary(mp);
15225 }
15226
15227 @ @<Scan a suffix with optional delimiters@>=
15228
15229   if ( mp->cur_cmd!=left_delimiter ) {
15230     l_delim=null;
15231   } else { 
15232     l_delim=mp->cur_sym; r_delim=mp->cur_mod; mp_get_x_next(mp);
15233   };
15234   mp_scan_suffix(mp);
15235   if ( l_delim!=null ) {
15236     if ((mp->cur_cmd!=right_delimiter)||(mp->cur_mod!=l_delim) ) {
15237       mp_missing_err(mp, str(text(r_delim)));
15238 @.Missing `)'@>
15239       help2("I've gotten to the end of the macro parameter list.",
15240             "You might want to delete some tokens before continuing.");
15241       mp_back_error(mp);
15242     }
15243     mp_get_x_next(mp);
15244   }
15245 }
15246
15247 @ Before we put a new token list on the input stack, it is wise to clean off
15248 all token lists that have recently been depleted. Then a user macro that ends
15249 with a call to itself will not require unbounded stack space.
15250
15251 @<Feed the arguments and replacement text to the scanner@>=
15252 while ( token_state &&(loc==null) ) mp_end_token_list(mp); /* conserve stack space */
15253 if ( mp->param_ptr+n>mp->max_param_stack ) {
15254   mp->max_param_stack=mp->param_ptr+n;
15255   if ( mp->max_param_stack>mp->param_size )
15256     mp_overflow(mp, "parameter stack size",mp->param_size);
15257 @:MetaPost capacity exceeded parameter stack size}{\quad parameter stack size@>
15258 }
15259 mp_begin_token_list(mp, def_ref,macro); name=macro_name; loc=r;
15260 if ( n>0 ) {
15261   p=arg_list;
15262   do {  
15263    mp->param_stack[mp->param_ptr]=mp_info(p); incr(mp->param_ptr); p=mp_link(p);
15264   } while (p!=null);
15265   mp_flush_list(mp, arg_list);
15266 }
15267
15268 @ It's sometimes necessary to put a single argument onto |param_stack|.
15269 The |stack_argument| subroutine does this.
15270
15271 @c 
15272 static void mp_stack_argument (MP mp,pointer p) { 
15273   if ( mp->param_ptr==mp->max_param_stack ) {
15274     incr(mp->max_param_stack);
15275     if ( mp->max_param_stack>mp->param_size )
15276       mp_overflow(mp, "parameter stack size",mp->param_size);
15277 @:MetaPost capacity exceeded parameter stack size}{\quad parameter stack size@>
15278   }
15279   mp->param_stack[mp->param_ptr]=p; incr(mp->param_ptr);
15280 }
15281
15282 @* \[33] Conditional processing.
15283 Let's consider now the way \&{if} commands are handled.
15284
15285 Conditions can be inside conditions, and this nesting has a stack
15286 that is independent of other stacks.
15287 Four global variables represent the top of the condition stack:
15288 |cond_ptr| points to pushed-down entries, if~any; |cur_if| tells whether
15289 we are processing \&{if} or \&{elseif}; |if_limit| specifies
15290 the largest code of a |fi_or_else| command that is syntactically legal;
15291 and |if_line| is the line number at which the current conditional began.
15292
15293 If no conditions are currently in progress, the condition stack has the
15294 special state |cond_ptr=null|, |if_limit=normal|, |cur_if=0|, |if_line=0|.
15295 Otherwise |cond_ptr| points to a two-word node; the |type|, |name_type|, and
15296 |link| fields of the first word contain |if_limit|, |cur_if|, and
15297 |cond_ptr| at the next level, and the second word contains the
15298 corresponding |if_line|.
15299
15300 @d if_node_size 2 /* number of words in stack entry for conditionals */
15301 @d if_line_field(A) mp->mem[(A)+1].cint
15302 @d if_code 1 /* code for \&{if} being evaluated */
15303 @d fi_code 2 /* code for \&{fi} */
15304 @d else_code 3 /* code for \&{else} */
15305 @d else_if_code 4 /* code for \&{elseif} */
15306
15307 @<Glob...@>=
15308 pointer cond_ptr; /* top of the condition stack */
15309 integer if_limit; /* upper bound on |fi_or_else| codes */
15310 quarterword cur_if; /* type of conditional being worked on */
15311 integer if_line; /* line where that conditional began */
15312
15313 @ @<Set init...@>=
15314 mp->cond_ptr=null; mp->if_limit=normal; mp->cur_if=0; mp->if_line=0;
15315
15316 @ @<Put each...@>=
15317 mp_primitive(mp, "if",if_test,if_code);
15318 @:if_}{\&{if} primitive@>
15319 mp_primitive(mp, "fi",fi_or_else,fi_code); mp->eqtb[frozen_fi]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
15320 @:fi_}{\&{fi} primitive@>
15321 mp_primitive(mp, "else",fi_or_else,else_code);
15322 @:else_}{\&{else} primitive@>
15323 mp_primitive(mp, "elseif",fi_or_else,else_if_code);
15324 @:else_if_}{\&{elseif} primitive@>
15325
15326 @ @<Cases of |print_cmd_mod|...@>=
15327 case if_test:
15328 case fi_or_else: 
15329   switch (m) {
15330   case if_code:mp_print(mp, "if"); break;
15331   case fi_code:mp_print(mp, "fi");  break;
15332   case else_code:mp_print(mp, "else"); break;
15333   default: mp_print(mp, "elseif"); break;
15334   }
15335   break;
15336
15337 @ Here is a procedure that ignores text until coming to an \&{elseif},
15338 \&{else}, or \&{fi} at level zero of $\&{if}\ldots\&{fi}$
15339 nesting. After it has acted, |cur_mod| will indicate the token that
15340 was found.
15341
15342 \MP's smallest two command codes are |if_test| and |fi_or_else|; this
15343 makes the skipping process a bit simpler.
15344
15345 @c 
15346 void mp_pass_text (MP mp) {
15347   integer l = 0;
15348   mp->scanner_status=skipping;
15349   mp->warning_info=mp_true_line(mp);
15350   while (1)  { 
15351     get_t_next;
15352     if ( mp->cur_cmd<=fi_or_else ) {
15353       if ( mp->cur_cmd<fi_or_else ) {
15354         incr(l);
15355       } else { 
15356         if ( l==0 ) break;
15357         if ( mp->cur_mod==fi_code ) decr(l);
15358       }
15359     } else {
15360       @<Decrease the string reference count,
15361        if the current token is a string@>;
15362     }
15363   }
15364   mp->scanner_status=normal;
15365 }
15366
15367 @ @<Decrease the string reference count...@>=
15368 if ( mp->cur_cmd==string_token ) { delete_str_ref(mp->cur_mod); }
15369
15370 @ When we begin to process a new \&{if}, we set |if_limit:=if_code|; then
15371 if \&{elseif} or \&{else} or \&{fi} occurs before the current \&{if}
15372 condition has been evaluated, a colon will be inserted.
15373 A construction like `\.{if fi}' would otherwise get \MP\ confused.
15374
15375 @<Push the condition stack@>=
15376 { p=mp_get_node(mp, if_node_size); mp_link(p)=mp->cond_ptr; mp_type(p)=mp->if_limit;
15377   mp_name_type(p)=mp->cur_if; if_line_field(p)=mp->if_line;
15378   mp->cond_ptr=p; mp->if_limit=if_code; mp->if_line=mp_true_line(mp); 
15379   mp->cur_if=if_code;
15380 }
15381
15382 @ @<Pop the condition stack@>=
15383 { p=mp->cond_ptr; mp->if_line=if_line_field(p);
15384   mp->cur_if=mp_name_type(p); mp->if_limit=mp_type(p); mp->cond_ptr=mp_link(p);
15385   mp_free_node(mp, p,if_node_size);
15386 }
15387
15388 @ Here's a procedure that changes the |if_limit| code corresponding to
15389 a given value of |cond_ptr|.
15390
15391 @c 
15392 static void mp_change_if_limit (MP mp,quarterword l, pointer p) {
15393   pointer q;
15394   if ( p==mp->cond_ptr ) {
15395     mp->if_limit=l; /* that's the easy case */
15396   } else  { 
15397     q=mp->cond_ptr;
15398     while (1) { 
15399       if ( q==null ) mp_confusion(mp, "if");
15400 @:this can't happen if}{\quad if@>
15401       if ( mp_link(q)==p ) { 
15402         mp_type(q)=l; return;
15403       }
15404       q=mp_link(q);
15405     }
15406   }
15407 }
15408
15409 @ The user is supposed to put colons into the proper parts of conditional
15410 statements. Therefore, \MP\ has to check for their presence.
15411
15412 @c 
15413 static void mp_check_colon (MP mp) { 
15414   if ( mp->cur_cmd!=colon ) { 
15415     mp_missing_err(mp, ":");
15416 @.Missing `:'@>
15417     help2("There should've been a colon after the condition.",
15418           "I shall pretend that one was there.");
15419     mp_back_error(mp);
15420   }
15421 }
15422
15423 @ A condition is started when the |get_x_next| procedure encounters
15424 an |if_test| command; in that case |get_x_next| calls |conditional|,
15425 which is a recursive procedure.
15426 @^recursion@>
15427
15428 @c 
15429 void mp_conditional (MP mp) {
15430   pointer save_cond_ptr; /* |cond_ptr| corresponding to this conditional */
15431   int new_if_limit; /* future value of |if_limit| */
15432   pointer p; /* temporary register */
15433   @<Push the condition stack@>; 
15434   save_cond_ptr=mp->cond_ptr;
15435 RESWITCH: 
15436   mp_get_boolean(mp); new_if_limit=else_if_code;
15437   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>unity ) {
15438     @<Display the boolean value of |cur_exp|@>;
15439   }
15440 FOUND: 
15441   mp_check_colon(mp);
15442   if ( mp->cur_exp==true_code ) {
15443     mp_change_if_limit(mp, new_if_limit,save_cond_ptr);
15444     return; /* wait for \&{elseif}, \&{else}, or \&{fi} */
15445   };
15446   @<Skip to \&{elseif} or \&{else} or \&{fi}, then |goto done|@>;
15447 DONE: 
15448   mp->cur_if=mp->cur_mod; mp->if_line=mp_true_line(mp);
15449   if ( mp->cur_mod==fi_code ) {
15450     @<Pop the condition stack@>
15451   } else if ( mp->cur_mod==else_if_code ) {
15452     goto RESWITCH;
15453   } else  { 
15454     mp->cur_exp=true_code; new_if_limit=fi_code; mp_get_x_next(mp); 
15455     goto FOUND;
15456   }
15457 }
15458
15459 @ In a construction like `\&{if} \&{if} \&{true}: $0=1$: \\{foo}
15460 \&{else}: \\{bar} \&{fi}', the first \&{else}
15461 that we come to after learning that the \&{if} is false is not the
15462 \&{else} we're looking for. Hence the following curious logic is needed.
15463
15464 @<Skip to \&{elseif}...@>=
15465 while (1) { 
15466   mp_pass_text(mp);
15467   if ( mp->cond_ptr==save_cond_ptr ) goto DONE;
15468   else if ( mp->cur_mod==fi_code ) @<Pop the condition stack@>;
15469 }
15470
15471
15472 @ @<Display the boolean value...@>=
15473 { mp_begin_diagnostic(mp);
15474   if ( mp->cur_exp==true_code ) mp_print(mp, "{true}");
15475   else mp_print(mp, "{false}");
15476   mp_end_diagnostic(mp, false);
15477 }
15478
15479 @ The processing of conditionals is complete except for the following
15480 code, which is actually part of |get_x_next|. It comes into play when
15481 \&{elseif}, \&{else}, or \&{fi} is scanned.
15482
15483 @<Terminate the current conditional and skip to \&{fi}@>=
15484 if ( mp->cur_mod>mp->if_limit ) {
15485   if ( mp->if_limit==if_code ) { /* condition not yet evaluated */
15486     mp_missing_err(mp, ":");
15487 @.Missing `:'@>
15488     mp_back_input(mp); mp->cur_sym=frozen_colon; mp_ins_error(mp);
15489   } else  { 
15490     print_err("Extra "); mp_print_cmd_mod(mp, fi_or_else,mp->cur_mod);
15491 @.Extra else@>
15492 @.Extra elseif@>
15493 @.Extra fi@>
15494     help1("I'm ignoring this; it doesn't match any if.");
15495     mp_error(mp);
15496   }
15497 } else  { 
15498   while ( mp->cur_mod!=fi_code ) mp_pass_text(mp); /* skip to \&{fi} */
15499   @<Pop the condition stack@>;
15500 }
15501
15502 @* \[34] Iterations.
15503 To bring our treatment of |get_x_next| to a close, we need to consider what
15504 \MP\ does when it sees \&{for}, \&{forsuffixes}, and \&{forever}.
15505
15506 There's a global variable |loop_ptr| that keeps track of the \&{for} loops
15507 that are currently active. If |loop_ptr=null|, no loops are in progress;
15508 otherwise |mp_info(loop_ptr)| points to the iterative text of the current
15509 (innermost) loop, and |mp_link(loop_ptr)| points to the data for any other
15510 loops that enclose the current one.
15511
15512 A loop-control node also has two other fields, called |loop_type| and
15513 |loop_list|, whose contents depend on the type of loop:
15514
15515 \yskip\indent|loop_type(loop_ptr)=null| means that |loop_list(loop_ptr)|
15516 points to a list of one-word nodes whose |info| fields point to the
15517 remaining argument values of a suffix list and expression list.
15518
15519 \yskip\indent|loop_type(loop_ptr)=mp_void| means that the current loop is
15520 `\&{forever}'.
15521
15522 \yskip\indent|loop_type(loop_ptr)=progression_flag| means that
15523 |p=loop_list(loop_ptr)| points to a ``progression node'' and |value(p)|,
15524 |step_size(p)|, and |final_value(p)| contain the data for an arithmetic
15525 progression.
15526
15527 \yskip\indent|loop_type(loop_ptr)=p>mp_void| means that |p| points to an edge
15528 header and |loop_list(loop_ptr)| points into the graphical object list for
15529 that edge header.
15530
15531 \yskip\noindent In the case of a progression node, the first word is not used
15532 because the link field of words in the dynamic memory area cannot be arbitrary.
15533
15534 @d loop_list_loc(A) ((A)+1) /* where the |loop_list| field resides */
15535 @d loop_type(A) mp_info(loop_list_loc((A))) /* the type of \&{for} loop */
15536 @d loop_list(A) mp_link(loop_list_loc((A))) /* the remaining list elements */
15537 @d loop_node_size 2 /* the number of words in a loop control node */
15538 @d progression_node_size 4 /* the number of words in a progression node */
15539 @d step_size(A) mp->mem[(A)+2].sc /* the step size in an arithmetic progression */
15540 @d final_value(A) mp->mem[(A)+3].sc /* the final value in an arithmetic progression */
15541 @d progression_flag (null+2)
15542   /* |loop_type| value when |loop_list| points to a progression node */
15543
15544 @<Glob...@>=
15545 pointer loop_ptr; /* top of the loop-control-node stack */
15546
15547 @ @<Set init...@>=
15548 mp->loop_ptr=null;
15549
15550 @ If the expressions that define an arithmetic progression in
15551 a \&{for} loop don't have known numeric values, the |bad_for|
15552 subroutine screams at the user.
15553
15554 @c 
15555 static void mp_bad_for (MP mp, const char * s) {
15556   mp_disp_err(mp, null,"Improper "); /* show the bad expression above the message */
15557 @.Improper...replaced by 0@>
15558   mp_print(mp, s); mp_print(mp, " has been replaced by 0");
15559   help4("When you say `for x=a step b until c',",
15560     "the initial value `a' and the step size `b'",
15561     "and the final value `c' must have known numeric values.",
15562     "I'm zeroing this one. Proceed, with fingers crossed.");
15563   mp_put_get_flush_error(mp, 0);
15564 }
15565
15566 @ Here's what \MP\ does when \&{for}, \&{forsuffixes}, or \&{forever}
15567 has just been scanned. (This code requires slight familiarity with
15568 expression-parsing routines that we have not yet discussed; but it seems
15569 to belong in the present part of the program, even though the original author
15570 didn't write it until later. The reader may wish to come back to it.)
15571
15572 @c void mp_begin_iteration (MP mp) {
15573   halfword m; /* |expr_base| (\&{for}) or |suffix_base| (\&{forsuffixes}) */
15574   halfword n; /* hash address of the current symbol */
15575   pointer s; /* the new loop-control node */
15576   pointer p; /* substitution list for |scan_toks| */
15577   pointer q;  /* link manipulation register */
15578   pointer pp; /* a new progression node */
15579   m=mp->cur_mod; n=mp->cur_sym; s=mp_get_node(mp, loop_node_size);
15580   if ( m==start_forever ){ 
15581     loop_type(s)=mp_void; p=null; mp_get_x_next(mp);
15582   } else { 
15583     mp_get_symbol(mp); p=mp_get_node(mp, token_node_size);
15584     mp_info(p)=mp->cur_sym; value(p)=m;
15585     mp_get_x_next(mp);
15586     if ( mp->cur_cmd==within_token ) {
15587       @<Set up a picture iteration@>;
15588     } else { 
15589       @<Check for the |"="| or |":="| in a loop header@>;
15590       @<Scan the values to be used in the loop@>;
15591     }
15592   }
15593   @<Check for the presence of a colon@>;
15594   @<Scan the loop text and put it on the loop control stack@>;
15595   mp_resume_iteration(mp);
15596 }
15597
15598 @ @<Check for the |"="| or |":="| in a loop header@>=
15599 if ( (mp->cur_cmd!=equals)&&(mp->cur_cmd!=assignment) ) { 
15600   mp_missing_err(mp, "=");
15601 @.Missing `='@>
15602   help3("The next thing in this loop should have been `=' or `:='.",
15603     "But don't worry; I'll pretend that an equals sign",
15604     "was present, and I'll look for the values next.");
15605   mp_back_error(mp);
15606 }
15607
15608 @ @<Check for the presence of a colon@>=
15609 if ( mp->cur_cmd!=colon ) { 
15610   mp_missing_err(mp, ":");
15611 @.Missing `:'@>
15612   help3("The next thing in this loop should have been a `:'.",
15613     "So I'll pretend that a colon was present;",
15614     "everything from here to `endfor' will be iterated.");
15615   mp_back_error(mp);
15616 }
15617
15618 @ We append a special |frozen_repeat_loop| token in place of the
15619 `\&{endfor}' at the end of the loop. This will come through \MP's scanner
15620 at the proper time to cause the loop to be repeated.
15621
15622 (If the user tries some shenanigan like `\&{for} $\ldots$ \&{let} \&{endfor}',
15623 he will be foiled by the |get_symbol| routine, which keeps frozen
15624 tokens unchanged. Furthermore the |frozen_repeat_loop| is an \&{outer}
15625 token, so it won't be lost accidentally.)
15626
15627 @ @<Scan the loop text...@>=
15628 q=mp_get_avail(mp); mp_info(q)=frozen_repeat_loop;
15629 mp->scanner_status=loop_defining; mp->warning_info=n;
15630 mp_info(s)=mp_scan_toks(mp, iteration,p,q,0); mp->scanner_status=normal;
15631 mp_link(s)=mp->loop_ptr; mp->loop_ptr=s
15632
15633 @ @<Initialize table...@>=
15634 eq_type(frozen_repeat_loop)=repeat_loop+outer_tag;
15635 text(frozen_repeat_loop)=intern(" ENDFOR");
15636
15637 @ The loop text is inserted into \MP's scanning apparatus by the
15638 |resume_iteration| routine.
15639
15640 @c void mp_resume_iteration (MP mp) {
15641   pointer p,q; /* link registers */
15642   p=loop_type(mp->loop_ptr);
15643   if ( p==progression_flag ) { 
15644     p=loop_list(mp->loop_ptr); /* now |p| points to a progression node */
15645     mp->cur_exp=value(p);
15646     if ( @<The arithmetic progression has ended@> ) {
15647       mp_stop_iteration(mp);
15648       return;
15649     }
15650     mp->cur_type=mp_known; q=mp_stash_cur_exp(mp); /* make |q| an \&{expr} argument */
15651     value(p)=mp->cur_exp+step_size(p); /* set |value(p)| for the next iteration */
15652   } else if ( p==null ) { 
15653     p=loop_list(mp->loop_ptr);
15654     if ( p==null ) {
15655       mp_stop_iteration(mp);
15656       return;
15657     }
15658     loop_list(mp->loop_ptr)=mp_link(p); q=mp_info(p); free_avail(p);
15659   } else if ( p==mp_void ) { 
15660     mp_begin_token_list(mp, mp_info(mp->loop_ptr),forever_text); return;
15661   } else {
15662     @<Make |q| a capsule containing the next picture component from
15663       |loop_list(loop_ptr)| or |goto not_found|@>;
15664   }
15665   mp_begin_token_list(mp, mp_info(mp->loop_ptr),loop_text);
15666   mp_stack_argument(mp, q);
15667   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>unity ) {
15668      @<Trace the start of a loop@>;
15669   }
15670   return;
15671 NOT_FOUND:
15672   mp_stop_iteration(mp);
15673 }
15674
15675 @ @<The arithmetic progression has ended@>=
15676 ((step_size(p)>0)&&(mp->cur_exp>final_value(p)))||
15677  ((step_size(p)<0)&&(mp->cur_exp<final_value(p)))
15678
15679 @ @<Trace the start of a loop@>=
15680
15681   mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "{loop value=");
15682 @.loop value=n@>
15683   if ( (q!=null)&&(mp_link(q)==mp_void) ) mp_print_exp(mp, q,1);
15684   else mp_show_token_list(mp, q,null,50,0);
15685   mp_print_char(mp, xord('}')); mp_end_diagnostic(mp, false);
15686 }
15687
15688 @ @<Make |q| a capsule containing the next picture component from...@>=
15689 { q=loop_list(mp->loop_ptr);
15690   if ( q==null ) goto NOT_FOUND;
15691   skip_component(q) goto NOT_FOUND;
15692   mp->cur_exp=mp_copy_objects(mp, loop_list(mp->loop_ptr),q);
15693   mp_init_bbox(mp, mp->cur_exp);
15694   mp->cur_type=mp_picture_type;
15695   loop_list(mp->loop_ptr)=q;
15696   q=mp_stash_cur_exp(mp);
15697 }
15698
15699 @ A level of loop control disappears when |resume_iteration| has decided
15700 not to resume, or when an \&{exitif} construction has removed the loop text
15701 from the input stack.
15702
15703 @c void mp_stop_iteration (MP mp) {
15704   pointer p,q; /* the usual */
15705   p=loop_type(mp->loop_ptr);
15706   if ( p==progression_flag )  {
15707     mp_free_node(mp, loop_list(mp->loop_ptr),progression_node_size);
15708   } else if ( p==null ){ 
15709     q=loop_list(mp->loop_ptr);
15710     while ( q!=null ) {
15711       p=mp_info(q);
15712       if ( p!=null ) {
15713         if ( mp_link(p)==mp_void ) { /* it's an \&{expr} parameter */
15714           mp_recycle_value(mp, p); mp_free_node(mp, p,value_node_size);
15715         } else {
15716           mp_flush_token_list(mp, p); /* it's a \&{suffix} or \&{text} parameter */
15717         }
15718       }
15719       p=q; q=mp_link(q); free_avail(p);
15720     }
15721   } else if ( p>progression_flag ) {
15722     delete_edge_ref(p);
15723   }
15724   p=mp->loop_ptr; mp->loop_ptr=mp_link(p); mp_flush_token_list(mp, mp_info(p));
15725   mp_free_node(mp, p,loop_node_size);
15726 }
15727
15728 @ Now that we know all about loop control, we can finish up
15729 the missing portion of |begin_iteration| and we'll be done.
15730
15731 The following code is performed after the `\.=' has been scanned in
15732 a \&{for} construction (if |m=expr_base|) or a \&{forsuffixes} construction
15733 (if |m=suffix_base|).
15734
15735 @<Scan the values to be used in the loop@>=
15736 loop_type(s)=null; q=loop_list_loc(s); mp_link(q)=null; /* |mp_link(q)=loop_list(s)| */
15737 do {  
15738   mp_get_x_next(mp);
15739   if ( m!=expr_base ) {
15740     mp_scan_suffix(mp);
15741   } else { 
15742     if ( mp->cur_cmd>=colon ) if ( mp->cur_cmd<=comma ) 
15743           goto CONTINUE;
15744     mp_scan_expression(mp);
15745     if ( mp->cur_cmd==step_token ) if ( q==loop_list_loc(s) ) {
15746       @<Prepare for step-until construction and |break|@>;
15747     }
15748     mp->cur_exp=mp_stash_cur_exp(mp);
15749   }
15750   mp_link(q)=mp_get_avail(mp); q=mp_link(q); 
15751   mp_info(q)=mp->cur_exp; mp->cur_type=mp_vacuous;
15752 CONTINUE:
15753   ;
15754 } while (mp->cur_cmd==comma)
15755
15756 @ @<Prepare for step-until construction and |break|@>=
15757
15758   if ( mp->cur_type!=mp_known ) mp_bad_for(mp, "initial value");
15759   pp=mp_get_node(mp, progression_node_size); value(pp)=mp->cur_exp;
15760   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
15761   if ( mp->cur_type!=mp_known ) mp_bad_for(mp, "step size");
15762   step_size(pp)=mp->cur_exp;
15763   if ( mp->cur_cmd!=until_token ) { 
15764     mp_missing_err(mp, "until");
15765 @.Missing `until'@>
15766     help2("I assume you meant to say `until' after `step'.",
15767           "So I'll look for the final value and colon next.");
15768     mp_back_error(mp);
15769   }
15770   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
15771   if ( mp->cur_type!=mp_known ) mp_bad_for(mp, "final value");
15772   final_value(pp)=mp->cur_exp; loop_list(s)=pp;
15773   loop_type(s)=progression_flag; 
15774   break;
15775 }
15776
15777 @ The last case is when we have just seen ``\&{within}'', and we need to
15778 parse a picture expression and prepare to iterate over it.
15779
15780 @<Set up a picture iteration@>=
15781 { mp_get_x_next(mp);
15782   mp_scan_expression(mp);
15783   @<Make sure the current expression is a known picture@>;
15784   loop_type(s)=mp->cur_exp; mp->cur_type=mp_vacuous;
15785   q=mp_link(dummy_loc(mp->cur_exp));
15786   if ( q!= null ) 
15787     if ( is_start_or_stop(q) )
15788       if ( mp_skip_1component(mp, q)==null ) q=mp_link(q);
15789   loop_list(s)=q;
15790 }
15791
15792 @ @<Make sure the current expression is a known picture@>=
15793 if ( mp->cur_type!=mp_picture_type ) {
15794   mp_disp_err(mp, null,"Improper iteration spec has been replaced by nullpicture");
15795   help1("When you say `for x in p', p must be a known picture.");
15796   mp_put_get_flush_error(mp, mp_get_node(mp, edge_header_size));
15797   mp_init_edges(mp, mp->cur_exp); mp->cur_type=mp_picture_type;
15798 }
15799
15800 @* \[35] File names.
15801 It's time now to fret about file names.  Besides the fact that different
15802 operating systems treat files in different ways, we must cope with the
15803 fact that completely different naming conventions are used by different
15804 groups of people. The following programs show what is required for one
15805 particular operating system; similar routines for other systems are not
15806 difficult to devise.
15807 @^system dependencies@>
15808
15809 \MP\ assumes that a file name has three parts: the name proper; its
15810 ``extension''; and a ``file area'' where it is found in an external file
15811 system.  The extension of an input file is assumed to be
15812 `\.{.mp}' unless otherwise specified; it is `\.{.log}' on the
15813 transcript file that records each run of \MP; it is `\.{.tfm}' on the font
15814 metric files that describe characters in any fonts created by \MP; it is
15815 `\.{.ps}' or `.{\it nnn}' for some number {\it nnn} on the \ps\ output files;
15816 and it is `\.{.mem}' on the mem files written by \.{INIMP} to initialize \MP.
15817 The file area can be arbitrary on input files, but files are usually
15818 output to the user's current area.  If an input file cannot be
15819 found on the specified area, \MP\ will look for it on a special system
15820 area; this special area is intended for commonly used input files.
15821
15822 Simple uses of \MP\ refer only to file names that have no explicit
15823 extension or area. For example, a person usually says `\.{input} \.{cmr10}'
15824 instead of `\.{input} \.{cmr10.new}'. Simple file
15825 names are best, because they make the \MP\ source files portable;
15826 whenever a file name consists entirely of letters and digits, it should be
15827 treated in the same way by all implementations of \MP. However, users
15828 need the ability to refer to other files in their environment, especially
15829 when responding to error messages concerning unopenable files; therefore
15830 we want to let them use the syntax that appears in their favorite
15831 operating system.
15832
15833 @ \MP\ uses the same conventions that have proved to be satisfactory for
15834 \TeX\ and \MF. In order to isolate the system-dependent aspects of file names,
15835 @^system dependencies@>
15836 the system-independent parts of \MP\ are expressed in terms
15837 of three system-dependent
15838 procedures called |begin_name|, |more_name|, and |end_name|. In
15839 essence, if the user-specified characters of the file name are $c_1\ldots c_n$,
15840 the system-independent driver program does the operations
15841 $$|begin_name|;\,|more_name|(c_1);\,\ldots\,;\,|more_name|(c_n);
15842 \,|end_name|.$$
15843 These three procedures communicate with each other via global variables.
15844 Afterwards the file name will appear in the string pool as three strings
15845 called |cur_name|\penalty10000\hskip-.05em,
15846 |cur_area|, and |cur_ext|; the latter two are null (i.e.,
15847 |""|), unless they were explicitly specified by the user.
15848
15849 Actually the situation is slightly more complicated, because \MP\ needs
15850 to know when the file name ends. The |more_name| routine is a function
15851 (with side effects) that returns |true| on the calls |more_name|$(c_1)$,
15852 \dots, |more_name|$(c_{n-1})$. The final call |more_name|$(c_n)$
15853 returns |false|; or, it returns |true| and $c_n$ is the last character
15854 on the current input line. In other words,
15855 |more_name| is supposed to return |true| unless it is sure that the
15856 file name has been completely scanned; and |end_name| is supposed to be able
15857 to finish the assembly of |cur_name|, |cur_area|, and |cur_ext| regardless of
15858 whether $|more_name|(c_n)$ returned |true| or |false|.
15859
15860 @<Glob...@>=
15861 char * cur_name; /* name of file just scanned */
15862 char * cur_area; /* file area just scanned, or \.{""} */
15863 char * cur_ext; /* file extension just scanned, or \.{""} */
15864
15865 @ It is easier to maintain reference counts if we assign initial values.
15866
15867 @<Set init...@>=
15868 mp->cur_name=xstrdup(""); 
15869 mp->cur_area=xstrdup(""); 
15870 mp->cur_ext=xstrdup("");
15871
15872 @ @<Dealloc variables@>=
15873 xfree(mp->cur_area);
15874 xfree(mp->cur_name);
15875 xfree(mp->cur_ext);
15876
15877 @ The file names we shall deal with for illustrative purposes have the
15878 following structure:  If the name contains `\.>' or `\.:', the file area
15879 consists of all characters up to and including the final such character;
15880 otherwise the file area is null.  If the remaining file name contains
15881 `\..', the file extension consists of all such characters from the first
15882 remaining `\..' to the end, otherwise the file extension is null.
15883 @^system dependencies@>
15884
15885 We can scan such file names easily by using two global variables that keep track
15886 of the occurrences of area and extension delimiters.  Note that these variables
15887 cannot be of type |pool_pointer| because a string pool compaction could occur
15888 while scanning a file name.
15889
15890 @<Glob...@>=
15891 integer area_delimiter;
15892   /* most recent `\.>' or `\.:' relative to |str_start[str_ptr]| */
15893 integer ext_delimiter; /* the relevant `\..', if any */
15894
15895 @ Here now is the first of the system-dependent routines for file name scanning.
15896 @^system dependencies@>
15897
15898 The file name length is limited to |file_name_size|. That is good, because
15899 in the current configuration we cannot call |mp_do_compaction| while a name 
15900 is being scanned, |mp->area_delimiter| and |mp->ext_delimiter| are direct
15901 offsets into |mp->str_pool|. I am not in a great hurry to fix this, because 
15902 calling |str_room()| just once is more efficient anyway. TODO.
15903
15904 @<Declarations@>=
15905 static void mp_begin_name (MP mp);
15906 static boolean mp_more_name (MP mp, ASCII_code c);
15907 static void mp_end_name (MP mp);
15908
15909 @ @c
15910 void mp_begin_name (MP mp) { 
15911   xfree(mp->cur_name); 
15912   xfree(mp->cur_area); 
15913   xfree(mp->cur_ext);
15914   mp->area_delimiter=-1; 
15915   mp->ext_delimiter=-1;
15916   str_room(file_name_size); 
15917 }
15918
15919 @ And here's the second.
15920 @^system dependencies@>
15921
15922 @c 
15923 boolean mp_more_name (MP mp, ASCII_code c) {
15924   if (c==' ') {
15925     return false;
15926   } else { 
15927     if ( (c=='>')||(c==':') ) { 
15928       mp->area_delimiter=mp->pool_ptr; 
15929       mp->ext_delimiter=-1;
15930     } else if ( (c=='.')&&(mp->ext_delimiter<0) ) {
15931       mp->ext_delimiter=mp->pool_ptr;
15932     }
15933     append_char(c); /* contribute |c| to the current string */
15934     return true;
15935   }
15936 }
15937
15938 @ The third.
15939 @^system dependencies@>
15940
15941 @d copy_pool_segment(A,B,C) { 
15942       A = xmalloc(C+1,sizeof(char)); 
15943       strncpy(A,(char *)(mp->str_pool+B),C);  
15944       A[C] = 0;}
15945
15946 @c
15947 void mp_end_name (MP mp) {
15948   pool_pointer s; /* length of area, name, and extension */
15949   unsigned int len;
15950   /* "my/w.mp" */
15951   s = mp->str_start[mp->str_ptr];
15952   if ( mp->area_delimiter<0 ) {    
15953     mp->cur_area=xstrdup("");
15954   } else {
15955     len = (unsigned)(mp->area_delimiter-s); 
15956     copy_pool_segment(mp->cur_area,s,len);
15957     s += len+1;
15958   }
15959   if ( mp->ext_delimiter<0 ) {
15960     mp->cur_ext=xstrdup("");
15961     len = (unsigned)(mp->pool_ptr-s); 
15962   } else {
15963     copy_pool_segment(mp->cur_ext,mp->ext_delimiter,(size_t)(mp->pool_ptr-mp->ext_delimiter));
15964     len = (unsigned)(mp->ext_delimiter-s);
15965   }
15966   copy_pool_segment(mp->cur_name,s,len);
15967   mp->pool_ptr=s; /* don't need this partial string */
15968 }
15969
15970 @ Conversely, here is a routine that takes three strings and prints a file
15971 name that might have produced them. (The routine is system dependent, because
15972 some operating systems put the file area last instead of first.)
15973 @^system dependencies@>
15974
15975 @<Basic printing...@>=
15976 static void mp_print_file_name (MP mp, char * n, char * a, char * e) { 
15977   mp_print(mp, a); mp_print(mp, n); mp_print(mp, e);
15978 }
15979
15980 @ Another system-dependent routine is needed to convert three internal
15981 \MP\ strings
15982 to the |name_of_file| value that is used to open files. The present code
15983 allows both lowercase and uppercase letters in the file name.
15984 @^system dependencies@>
15985
15986 @d append_to_name(A) { c=xord((int)(A)); 
15987   if ( k<file_name_size ) {
15988     mp->name_of_file[k]=(char)xchr(c);
15989     incr(k);
15990   }
15991 }
15992
15993 @ @c
15994 void mp_pack_file_name (MP mp, const char *n, const char *a, const char *e) {
15995   integer k; /* number of positions filled in |name_of_file| */
15996   ASCII_code c; /* character being packed */
15997   const char *j; /* a character  index */
15998   k=0;
15999   assert(n!=NULL);
16000   if (a!=NULL) {
16001     for (j=a;*j!='\0';j++) { append_to_name(*j); }
16002   }
16003   for (j=n;*j!='\0';j++) { append_to_name(*j); }
16004   if (e!=NULL) {
16005     for (j=e;*j!='\0';j++) { append_to_name(*j); }
16006   }
16007   mp->name_of_file[k]=0;
16008   mp->name_length=k; 
16009 }
16010
16011 @ @<Internal library declarations@>=
16012 void mp_pack_file_name (MP mp, const char *n, const char *a, const char *e) ;
16013
16014 @ @<Option variables@>=
16015 char *mem_name; /* for commandline */
16016
16017 @ @<Find constant sizes@>=
16018 mp->mem_name = xstrdup(opt->mem_name);
16019 if (mp->mem_name) {
16020   size_t l = strlen(mp->mem_name);
16021   if (l>4) {
16022     char *test = strstr(mp->mem_name,".mem");
16023     if (test == mp->mem_name+l-4) {
16024       *test = 0;
16025     }
16026   }
16027 }
16028
16029
16030 @ @<Dealloc variables@>=
16031 xfree(mp->mem_name);
16032
16033 @ This part of the program becomes active when a ``virgin'' \MP\ is
16034 trying to get going, just after the preliminary initialization, or
16035 when the user is substituting another mem file by typing `\.\&' after
16036 the initial `\.{**}' prompt.  The buffer contains the first line of
16037 input in |buffer[loc..(last-1)]|, where |loc<last| and |buffer[loc]<>""|.
16038
16039 @<Declarations@>=
16040 static boolean mp_open_mem_name (MP mp) ;
16041 static boolean mp_open_mem_file (MP mp) ;
16042
16043 @ @c
16044 boolean mp_open_mem_name (MP mp) {
16045   if (mp->mem_name!=NULL) {
16046     size_t l = strlen(mp->mem_name);
16047     char *s = xstrdup (mp->mem_name);
16048     if (l>4) {
16049       char *test = strstr(s,".mem");
16050       if (test == NULL || test != s+l-4) {
16051         s = xrealloc (s, l+5, 1);       
16052         strcat (s, ".mem");
16053       }
16054     } else {
16055       s = xrealloc (s, l+5, 1);
16056       strcat (s, ".mem");
16057     }
16058     mp->mem_file = (mp->open_file)(mp,s, "r", mp_filetype_memfile);
16059     xfree(s);
16060     if ( mp->mem_file ) return true;
16061   }
16062   return false;
16063 }
16064 boolean mp_open_mem_file (MP mp) {
16065   if (mp->mem_file != NULL)
16066     return true;
16067   if (mp_open_mem_name(mp)) 
16068     return true;
16069   if (mp_xstrcmp(mp->mem_name, "plain")) {
16070     wake_up_terminal;
16071     wterm_ln("Sorry, I can\'t find that mem file; will try PLAIN.");
16072 @.Sorry, I can't find...@>
16073     update_terminal;
16074     /* now pull out all the stops: try for the system \.{plain} file */
16075     xfree(mp->mem_name);
16076     mp->mem_name = xstrdup("plain");
16077     if (mp_open_mem_name(mp))
16078       return true;
16079   }
16080   wake_up_terminal;
16081   wterm_ln("I can\'t find the PLAIN mem file!");
16082 @.I can't find PLAIN...@>
16083 @.plain@>
16084   return false;
16085 }
16086
16087 @ Operating systems often make it possible to determine the exact name (and
16088 possible version number) of a file that has been opened. The following routine,
16089 which simply makes a \MP\ string from the value of |name_of_file|, should
16090 ideally be changed to deduce the full name of file~|f|, which is the file
16091 most recently opened, if it is possible to do this.
16092 @^system dependencies@>
16093
16094 @<Declarations@>=
16095 #define mp_a_make_name_string(A,B)  mp_make_name_string(A)
16096 #define mp_b_make_name_string(A,B)  mp_make_name_string(A)
16097 #define mp_w_make_name_string(A,B)  mp_make_name_string(A)
16098
16099 @ @c 
16100 static str_number mp_make_name_string (MP mp) {
16101   int k; /* index into |name_of_file| */
16102   str_room(mp->name_length);
16103   for (k=0;k<mp->name_length;k++) {
16104     append_char(xord((int)mp->name_of_file[k]));
16105   }
16106   return mp_make_string(mp);
16107 }
16108
16109 @ Now let's consider the ``driver''
16110 routines by which \MP\ deals with file names
16111 in a system-independent manner.  First comes a procedure that looks for a
16112 file name in the input by taking the information from the input buffer.
16113 (We can't use |get_next|, because the conversion to tokens would
16114 destroy necessary information.)
16115
16116 This procedure doesn't allow semicolons or percent signs to be part of
16117 file names, because of other conventions of \MP.
16118 {\sl The {\logos METAFONT\/}book} doesn't
16119 use semicolons or percents immediately after file names, but some users
16120 no doubt will find it natural to do so; therefore system-dependent
16121 changes to allow such characters in file names should probably
16122 be made with reluctance, and only when an entire file name that
16123 includes special characters is ``quoted'' somehow.
16124 @^system dependencies@>
16125
16126 @c 
16127 static void mp_scan_file_name (MP mp) { 
16128   mp_begin_name(mp);
16129   while ( mp->buffer[loc]==' ' ) incr(loc);
16130   while (1) { 
16131     if ( (mp->buffer[loc]==';')||(mp->buffer[loc]=='%') ) break;
16132     if ( ! mp_more_name(mp, mp->buffer[loc]) ) break;
16133     incr(loc);
16134   }
16135   mp_end_name(mp);
16136 }
16137
16138 @ Here is another version that takes its input from a string.
16139
16140 @<Declare subroutines for parsing file names@>=
16141 void mp_str_scan_file (MP mp,  str_number s) ;
16142
16143 @ @c
16144 void mp_str_scan_file (MP mp,  str_number s) {
16145   pool_pointer p,q; /* current position and stopping point */
16146   mp_begin_name(mp);
16147   p=mp->str_start[s]; q=str_stop(s);
16148   while ( p<q ){ 
16149     if ( ! mp_more_name(mp, mp->str_pool[p]) ) break;
16150     incr(p);
16151   }
16152   mp_end_name(mp);
16153 }
16154
16155 @ And one that reads from a |char*|.
16156
16157 @<Declare subroutines for parsing file names@>=
16158 extern void mp_ptr_scan_file (MP mp,  char *s);
16159
16160 @ @c
16161 void mp_ptr_scan_file (MP mp,  char *s) {
16162   char *p, *q; /* current position and stopping point */
16163   mp_begin_name(mp);
16164   p=s; q=p+strlen(s);
16165   while ( p<q ){ 
16166     if ( ! mp_more_name(mp, xord((int)(*p)))) break;
16167     p++;
16168   }
16169   mp_end_name(mp);
16170 }
16171
16172
16173 @ The global variable |job_name| contains the file name that was first
16174 \&{input} by the user. This name is extended by `\.{.log}' and `\.{ps}' and
16175 `\.{.mem}' and `\.{.tfm}' in order to make the names of \MP's output files.
16176
16177 @<Glob...@>=
16178 boolean log_opened; /* has the transcript file been opened? */
16179 char *log_name; /* full name of the log file */
16180
16181 @ @<Option variables@>=
16182 char *job_name; /* principal file name */
16183
16184 @ Initially |job_name=NULL|; it becomes nonzero as soon as the true name is known.
16185 We have |job_name=NULL| if and only if the `\.{log}' file has not been opened,
16186 except of course for a short time just after |job_name| has become nonzero.
16187
16188 @<Allocate or ...@>=
16189 mp->job_name=mp_xstrdup(mp, opt->job_name); 
16190 if (opt->noninteractive && opt->ini_version) {
16191   if (mp->job_name == NULL)
16192     mp->job_name=mp_xstrdup(mp,mp->mem_name); 
16193   if (mp->job_name != NULL) {
16194     size_t l = strlen(mp->job_name);
16195     if (l>4) {
16196       char *test = strstr(mp->job_name,".mem");
16197       if (test == mp->job_name+l-4)
16198         *test = 0;
16199     }
16200   }
16201 }
16202 mp->log_opened=false;
16203
16204 @ @<Dealloc variables@>=
16205 xfree(mp->job_name);
16206
16207 @ Here is a routine that manufactures the output file names, assuming that
16208 |job_name<>0|. It ignores and changes the current settings of |cur_area|
16209 and |cur_ext|.
16210
16211 @d pack_cur_name mp_pack_file_name(mp, mp->cur_name,mp->cur_area,mp->cur_ext)
16212
16213 @<Internal library ...@>=
16214 void mp_pack_job_name (MP mp, const char *s) ;
16215
16216 @ @c 
16217 void mp_pack_job_name (MP mp, const char  *s) { /* |s = ".log"|, |".mem"|, |".ps"|, or .\\{nnn} */
16218   xfree(mp->cur_name); mp->cur_name=xstrdup(mp->job_name);
16219   xfree(mp->cur_area); mp->cur_area=xstrdup(""); 
16220   xfree(mp->cur_ext);  mp->cur_ext=xstrdup(s);
16221   pack_cur_name;
16222 }
16223
16224 @ If some trouble arises when \MP\ tries to open a file, the following
16225 routine calls upon the user to supply another file name. Parameter~|s|
16226 is used in the error message to identify the type of file; parameter~|e|
16227 is the default extension if none is given. Upon exit from the routine,
16228 variables |cur_name|, |cur_area|, |cur_ext|, and |name_of_file| are
16229 ready for another attempt at file opening.
16230
16231 @<Internal library ...@>=
16232 void mp_prompt_file_name (MP mp, const char * s, const char * e) ;
16233
16234 @ @c void mp_prompt_file_name (MP mp, const char * s, const char * e) {
16235   size_t k; /* index into |buffer| */
16236   char * saved_cur_name;
16237   if ( mp->interaction==mp_scroll_mode ) 
16238         wake_up_terminal;
16239   if (strcmp(s,"input file name")==0) {
16240         print_err("I can\'t find file `");
16241 @.I can't find file x@>
16242   } else {
16243         print_err("I can\'t write on file `");
16244 @.I can't write on file x@>
16245   }
16246   mp_print_file_name(mp, mp->cur_name,mp->cur_area,mp->cur_ext); 
16247   mp_print(mp, "'.");
16248   if (strcmp(e,"")==0) 
16249         mp_show_context(mp);
16250   mp_print_nl(mp, "Please type another "); mp_print(mp, s);
16251 @.Please type...@>
16252   if (mp->noninteractive || mp->interaction<mp_scroll_mode )
16253     mp_fatal_error(mp, "*** (job aborted, file error in nonstop mode)");
16254 @.job aborted, file error...@>
16255   saved_cur_name = xstrdup(mp->cur_name);
16256   clear_terminal; prompt_input(": "); @<Scan file name in the buffer@>;
16257   if (strcmp(mp->cur_ext,"")==0) 
16258         mp->cur_ext=xstrdup(e);
16259   if (strlen(mp->cur_name)==0) {
16260     mp->cur_name=saved_cur_name;
16261   } else {
16262     xfree(saved_cur_name);
16263   }
16264   pack_cur_name;
16265 }
16266
16267 @ @<Scan file name in the buffer@>=
16268
16269   mp_begin_name(mp); k=mp->first;
16270   while ( (mp->buffer[k]==' ')&&(k<mp->last) ) incr(k);
16271   while (1) { 
16272     if ( k==mp->last ) break;
16273     if ( ! mp_more_name(mp, mp->buffer[k]) ) break;
16274     incr(k);
16275   }
16276   mp_end_name(mp);
16277 }
16278
16279 @ The |open_log_file| routine is used to open the transcript file and to help
16280 it catch up to what has previously been printed on the terminal.
16281
16282 @c void mp_open_log_file (MP mp) {
16283   unsigned old_setting; /* previous |selector| setting */
16284   int k; /* index into |months| and |buffer| */
16285   int l; /* end of first input line */
16286   integer m; /* the current month */
16287   const char *months="JANFEBMARAPRMAYJUNJULAUGSEPOCTNOVDEC"; 
16288     /* abbreviations of month names */
16289   old_setting=mp->selector;
16290   if ( mp->job_name==NULL ) {
16291      mp->job_name=xstrdup("mpout");
16292   }
16293   mp_pack_job_name(mp,".log");
16294   while ( ! mp_a_open_out(mp, &mp->log_file, mp_filetype_log) ) {
16295     @<Try to get a different log file name@>;
16296   }
16297   mp->log_name=xstrdup(mp->name_of_file);
16298   mp->selector=log_only; mp->log_opened=true;
16299   @<Print the banner line, including the date and time@>;
16300   mp->input_stack[mp->input_ptr]=mp->cur_input; 
16301     /* make sure bottom level is in memory */
16302   if (!mp->noninteractive) {
16303     mp_print_nl(mp, "**");
16304 @.**@>
16305     l=mp->input_stack[0].limit_field-1; /* last position of first line */
16306     for (k=0;k<=l;k++) mp_print_str(mp, mp->buffer[k]);
16307     mp_print_ln(mp); /* now the transcript file contains the first line of input */
16308   }
16309   mp->selector=old_setting+2; /* |log_only| or |term_and_log| */
16310 }
16311
16312 @ @<Dealloc variables@>=
16313 xfree(mp->log_name);
16314
16315 @ Sometimes |open_log_file| is called at awkward moments when \MP\ is
16316 unable to print error messages or even to |show_context|.
16317 The |prompt_file_name| routine can result in a |fatal_error|, but the |error|
16318 routine will not be invoked because |log_opened| will be false.
16319
16320 The normal idea of |mp_batch_mode| is that nothing at all should be written
16321 on the terminal. However, in the unusual case that
16322 no log file could be opened, we make an exception and allow
16323 an explanatory message to be seen.
16324
16325 Incidentally, the program always refers to the log file as a `\.{transcript
16326 file}', because some systems cannot use the extension `\.{.log}' for
16327 this file.
16328
16329 @<Try to get a different log file name@>=
16330 {  
16331   mp->selector=term_only;
16332   mp_prompt_file_name(mp, "transcript file name",".log");
16333 }
16334
16335 @ @<Print the banner...@>=
16336
16337   wlog(mp->banner);
16338   mp_print(mp, mp->mem_ident); mp_print(mp, "  ");
16339   mp_print_int(mp, mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_day])); 
16340   mp_print_char(mp, xord(' '));
16341   m=mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_month]);
16342   for (k=3*m-3;k<3*m;k++) { wlog_chr((unsigned char)months[k]); }
16343   mp_print_char(mp, xord(' ')); 
16344   mp_print_int(mp, mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_year])); 
16345   mp_print_char(mp, xord(' '));
16346   m=mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_time]);
16347   mp_print_dd(mp, m / 60); mp_print_char(mp, xord(':')); mp_print_dd(mp, m % 60);
16348 }
16349
16350 @ The |try_extension| function tries to open an input file determined by
16351 |cur_name|, |cur_area|, and the argument |ext|.  It returns |false| if it
16352 can't find the file in |cur_area| or the appropriate system area.
16353
16354 @c
16355 static boolean mp_try_extension (MP mp, const char *ext) { 
16356   mp_pack_file_name(mp, mp->cur_name,mp->cur_area, ext);
16357   in_name=xstrdup(mp->cur_name); 
16358   in_area=xstrdup(mp->cur_area);
16359   if ( mp_a_open_in(mp, &cur_file, mp_filetype_program) ) {
16360     return true;
16361   } else { 
16362     mp_pack_file_name(mp, mp->cur_name,NULL,ext);
16363     return mp_a_open_in(mp, &cur_file, mp_filetype_program);
16364   }
16365 }
16366
16367 @ Let's turn now to the procedure that is used to initiate file reading
16368 when an `\.{input}' command is being processed.
16369
16370 @c void mp_start_input (MP mp) { /* \MP\ will \.{input} something */
16371   char *fname = NULL;
16372   @<Put the desired file name in |(cur_name,cur_ext,cur_area)|@>;
16373   while (1) { 
16374     mp_begin_file_reading(mp); /* set up |cur_file| and new level of input */
16375     if ( strlen(mp->cur_ext)==0 ) {
16376       if ( mp_try_extension(mp, ".mp") ) break;
16377       else if ( mp_try_extension(mp, "") ) break;
16378       else if ( mp_try_extension(mp, ".mf") ) break;
16379       /* |else do_nothing; | */
16380     } else if ( mp_try_extension(mp, mp->cur_ext) ) {
16381       break;
16382     }
16383     mp_end_file_reading(mp); /* remove the level that didn't work */
16384     mp_prompt_file_name(mp, "input file name","");
16385   }
16386   name=mp_a_make_name_string(mp, cur_file);
16387   fname = xstrdup(mp->name_of_file);
16388   if ( mp->job_name==NULL ) {
16389     mp->job_name=xstrdup(mp->cur_name); 
16390     mp_open_log_file(mp);
16391   } /* |open_log_file| doesn't |show_context|, so |limit|
16392         and |loc| needn't be set to meaningful values yet */
16393   if ( ((int)mp->term_offset+(int)strlen(fname)) > (mp->max_print_line-2)) mp_print_ln(mp);
16394   else if ( (mp->term_offset>0)||(mp->file_offset>0) ) mp_print_char(mp, xord(' '));
16395   mp_print_char(mp, xord('(')); incr(mp->open_parens); mp_print(mp, fname); 
16396   xfree(fname);
16397   update_terminal;
16398   @<Flush |name| and replace it with |cur_name| if it won't be needed@>;
16399   @<Read the first line of the new file@>;
16400 }
16401
16402 @ This code should be omitted if |a_make_name_string| returns something other
16403 than just a copy of its argument and the full file name is needed for opening
16404 \.{MPX} files or implementing the switch-to-editor option.
16405 @^system dependencies@>
16406
16407 @<Flush |name| and replace it with |cur_name| if it won't be needed@>=
16408 mp_flush_string(mp, name); name=rts(mp->cur_name); xfree(mp->cur_name)
16409
16410 @ If the file is empty, it is considered to contain a single blank line,
16411 so there is no need to test the return value.
16412
16413 @<Read the first line...@>=
16414
16415   line=1;
16416   (void)mp_input_ln(mp, cur_file ); 
16417   mp_firm_up_the_line(mp);
16418   mp->buffer[limit]=xord('%'); mp->first=(size_t)(limit+1); loc=start;
16419 }
16420
16421 @ @<Put the desired file name in |(cur_name,cur_ext,cur_area)|@>=
16422 while ( token_state &&(loc==null) ) mp_end_token_list(mp);
16423 if ( token_state ) { 
16424   print_err("File names can't appear within macros");
16425 @.File names can't...@>
16426   help3("Sorry...I've converted what follows to tokens,",
16427     "possibly garbaging the name you gave.",
16428     "Please delete the tokens and insert the name again.");
16429   mp_error(mp);
16430 }
16431 if ( file_state ) {
16432   mp_scan_file_name(mp);
16433 } else { 
16434    xfree(mp->cur_name); mp->cur_name=xstrdup(""); 
16435    xfree(mp->cur_ext);  mp->cur_ext =xstrdup(""); 
16436    xfree(mp->cur_area); mp->cur_area=xstrdup(""); 
16437 }
16438
16439 @ The following simple routine starts reading the \.{MPX} file associated
16440 with the current input file.
16441
16442 @c void mp_start_mpx_input (MP mp) {
16443   char *origname = NULL; /* a copy of nameoffile */
16444   mp_pack_file_name(mp, in_name, in_area, ".mpx");
16445   @<Try to make sure |name_of_file| refers to a valid \.{MPX} file and
16446     |goto not_found| if there is a problem@>;
16447   mp_begin_file_reading(mp);
16448   if ( ! mp_a_open_in(mp, &cur_file, mp_filetype_program) ) {
16449     mp_end_file_reading(mp);
16450     goto NOT_FOUND;
16451   }
16452   name=mp_a_make_name_string(mp, cur_file);
16453   mp->mpx_name[iindex]=name; add_str_ref(name);
16454   @<Read the first line of the new file@>;
16455   xfree(origname);
16456   return;
16457 NOT_FOUND: 
16458     @<Explain that the \.{MPX} file can't be read and |succumb|@>;
16459   xfree(origname);
16460 }
16461
16462 @ This should ideally be changed to do whatever is necessary to create the
16463 \.{MPX} file given by |name_of_file| if it does not exist or if it is out
16464 of date.  This requires invoking \.{MPtoTeX} on the |origname| and passing
16465 the results through \TeX\ and \.{DVItoMP}.  (It is possible to use a
16466 completely different typesetting program if suitable postprocessor is
16467 available to perform the function of \.{DVItoMP}.)
16468 @^system dependencies@>
16469
16470 @ @<Exported types@>=
16471 typedef int (*mp_makempx_cmd)(MP mp, char *origname, char *mtxname);
16472
16473 @ @<Option variables@>=
16474 mp_makempx_cmd run_make_mpx;
16475
16476 @ @<Allocate or initialize ...@>=
16477 set_callback_option(run_make_mpx);
16478
16479 @ @<Declarations@>=
16480 static int mp_run_make_mpx (MP mp, char *origname, char *mtxname);
16481
16482 @ The default does nothing.
16483 @c 
16484 int mp_run_make_mpx (MP mp, char *origname, char *mtxname) {
16485   (void)mp;
16486   (void)origname;
16487   (void)mtxname;
16488   return false;
16489 }
16490
16491 @ @<Try to make sure |name_of_file| refers to a valid \.{MPX} file and
16492   |goto not_found| if there is a problem@>=
16493 origname = mp_xstrdup(mp,mp->name_of_file);
16494 *(origname+strlen(origname)-1)=0; /* drop the x */
16495 if (!(mp->run_make_mpx)(mp, origname, mp->name_of_file))
16496   goto NOT_FOUND 
16497
16498 @ @<Explain that the \.{MPX} file can't be read and |succumb|@>=
16499 if ( mp->interaction==mp_error_stop_mode ) wake_up_terminal;
16500 mp_print_nl(mp, ">> ");
16501 mp_print(mp, origname);
16502 mp_print_nl(mp, ">> ");
16503 mp_print(mp, mp->name_of_file);
16504 mp_print_nl(mp, "! Unable to make mpx file");
16505 help4("The two files given above are one of your source files",
16506   "and an auxiliary file I need to read to find out what your",
16507   "btex..etex blocks mean. If you don't know why I had trouble,",
16508   "try running it manually through MPtoTeX, TeX, and DVItoMP");
16509 succumb;
16510
16511 @ The last file-opening commands are for files accessed via the \&{readfrom}
16512 @:read_from_}{\&{readfrom} primitive@>
16513 operator and the \&{write} command.  Such files are stored in separate arrays.
16514 @:write_}{\&{write} primitive@>
16515
16516 @<Types in the outer block@>=
16517 typedef unsigned int readf_index; /* |0..max_read_files| */
16518 typedef unsigned int write_index;  /* |0..max_write_files| */
16519
16520 @ @<Glob...@>=
16521 readf_index max_read_files; /* maximum number of simultaneously open \&{readfrom} files */
16522 void ** rd_file; /* \&{readfrom} files */
16523 char ** rd_fname; /* corresponding file name or 0 if file not open */
16524 readf_index read_files; /* number of valid entries in the above arrays */
16525 write_index max_write_files; /* maximum number of simultaneously open \&{write} */
16526 void ** wr_file; /* \&{write} files */
16527 char ** wr_fname; /* corresponding file name or 0 if file not open */
16528 write_index write_files; /* number of valid entries in the above arrays */
16529
16530 @ @<Allocate or initialize ...@>=
16531 mp->max_read_files=8;
16532 mp->rd_file = xmalloc((mp->max_read_files+1),sizeof(void *));
16533 mp->rd_fname = xmalloc((mp->max_read_files+1),sizeof(char *));
16534 memset(mp->rd_fname, 0, sizeof(char *)*(mp->max_read_files+1));
16535 mp->max_write_files=8;
16536 mp->wr_file = xmalloc((mp->max_write_files+1),sizeof(void *));
16537 mp->wr_fname = xmalloc((mp->max_write_files+1),sizeof(char *));
16538 memset(mp->wr_fname, 0, sizeof(char *)*(mp->max_write_files+1));
16539
16540
16541 @ This routine starts reading the file named by string~|s| without setting
16542 |loc|, |limit|, or |name|.  It returns |false| if the file is empty or cannot
16543 be opened.  Otherwise it updates |rd_file[n]| and |rd_fname[n]|.
16544
16545 @c 
16546 static boolean mp_start_read_input (MP mp,char *s, readf_index  n) {
16547   mp_ptr_scan_file(mp, s);
16548   pack_cur_name;
16549   mp_begin_file_reading(mp);
16550   if ( ! mp_a_open_in(mp, &mp->rd_file[n], (int)(mp_filetype_text+n)) ) 
16551         goto NOT_FOUND;
16552   if ( ! mp_input_ln(mp, mp->rd_file[n] ) ) {
16553     (mp->close_file)(mp,mp->rd_file[n]); 
16554         goto NOT_FOUND; 
16555   }
16556   mp->rd_fname[n]=xstrdup(s);
16557   return true;
16558 NOT_FOUND: 
16559   mp_end_file_reading(mp);
16560   return false;
16561 }
16562
16563 @ Open |wr_file[n]| using file name~|s| and update |wr_fname[n]|.
16564
16565 @<Declarations@>=
16566 static void mp_open_write_file (MP mp, char *s, readf_index  n) ;
16567
16568 @ @c void mp_open_write_file (MP mp,char *s, readf_index  n) {
16569   mp_ptr_scan_file(mp, s);
16570   pack_cur_name;
16571   while ( ! mp_a_open_out(mp, &mp->wr_file[n], (int)(mp_filetype_text+n)) )
16572     mp_prompt_file_name(mp, "file name for write output","");
16573   mp->wr_fname[n]=xstrdup(s);
16574 }
16575
16576
16577 @* \[36] Introduction to the parsing routines.
16578 We come now to the central nervous system that sparks many of \MP's activities.
16579 By evaluating expressions, from their primary constituents to ever larger
16580 subexpressions, \MP\ builds the structures that ultimately define complete
16581 pictures or fonts of type.
16582
16583 Four mutually recursive subroutines are involved in this process: We call them
16584 $$\hbox{|scan_primary|, |scan_secondary|, |scan_tertiary|,
16585 and |scan_expression|.}$$
16586 @^recursion@>
16587 Each of them is parameterless and begins with the first token to be scanned
16588 already represented in |cur_cmd|, |cur_mod|, and |cur_sym|. After execution,
16589 the value of the primary or secondary or tertiary or expression that was
16590 found will appear in the global variables |cur_type| and |cur_exp|. The
16591 token following the expression will be represented in |cur_cmd|, |cur_mod|,
16592 and |cur_sym|.
16593
16594 Technically speaking, the parsing algorithms are ``LL(1),'' more or less;
16595 backup mechanisms have been added in order to provide reasonable error
16596 recovery.
16597
16598 @<Glob...@>=
16599 quarterword cur_type; /* the type of the expression just found */
16600 integer cur_exp; /* the value of the expression just found */
16601
16602 @ @<Set init...@>=
16603 mp->cur_exp=0;
16604
16605 @ Many different kinds of expressions are possible, so it is wise to have
16606 precise descriptions of what |cur_type| and |cur_exp| mean in all cases:
16607
16608 \smallskip\hang
16609 |cur_type=mp_vacuous| means that this expression didn't turn out to have a
16610 value at all, because it arose from a \&{begingroup}$\,\ldots\,$\&{endgroup}
16611 construction in which there was no expression before the \&{endgroup}.
16612 In this case |cur_exp| has some irrelevant value.
16613
16614 \smallskip\hang
16615 |cur_type=mp_boolean_type| means that |cur_exp| is either |true_code|
16616 or |false_code|.
16617
16618 \smallskip\hang
16619 |cur_type=mp_unknown_boolean| means that |cur_exp| points to a capsule
16620 node that is in 
16621 a ring of equivalent booleans whose value has not yet been defined.
16622
16623 \smallskip\hang
16624 |cur_type=mp_string_type| means that |cur_exp| is a string number (i.e., an
16625 integer in the range |0<=cur_exp<str_ptr|). That string's reference count
16626 includes this particular reference.
16627
16628 \smallskip\hang
16629 |cur_type=mp_unknown_string| means that |cur_exp| points to a capsule
16630 node that is in
16631 a ring of equivalent strings whose value has not yet been defined.
16632
16633 \smallskip\hang
16634 |cur_type=mp_pen_type| means that |cur_exp| points to a node in a pen.  Nobody
16635 else points to any of the nodes in this pen.  The pen may be polygonal or
16636 elliptical.
16637
16638 \smallskip\hang
16639 |cur_type=mp_unknown_pen| means that |cur_exp| points to a capsule
16640 node that is in
16641 a ring of equivalent pens whose value has not yet been defined.
16642
16643 \smallskip\hang
16644 |cur_type=mp_path_type| means that |cur_exp| points to a the first node of
16645 a path; nobody else points to this particular path. The control points of
16646 the path will have been chosen.
16647
16648 \smallskip\hang
16649 |cur_type=mp_unknown_path| means that |cur_exp| points to a capsule
16650 node that is in
16651 a ring of equivalent paths whose value has not yet been defined.
16652
16653 \smallskip\hang
16654 |cur_type=mp_picture_type| means that |cur_exp| points to an edge header node.
16655 There may be other pointers to this particular set of edges.  The header node
16656 contains a reference count that includes this particular reference.
16657
16658 \smallskip\hang
16659 |cur_type=mp_unknown_picture| means that |cur_exp| points to a capsule
16660 node that is in
16661 a ring of equivalent pictures whose value has not yet been defined.
16662
16663 \smallskip\hang
16664 |cur_type=mp_transform_type| means that |cur_exp| points to a |mp_transform_type|
16665 capsule node. The |value| part of this capsule
16666 points to a transform node that contains six numeric values,
16667 each of which is |independent|, |dependent|, |mp_proto_dependent|, or |known|.
16668
16669 \smallskip\hang
16670 |cur_type=mp_color_type| means that |cur_exp| points to a |color_type|
16671 capsule node. The |value| part of this capsule
16672 points to a color node that contains three numeric values,
16673 each of which is |independent|, |dependent|, |mp_proto_dependent|, or |known|.
16674
16675 \smallskip\hang
16676 |cur_type=mp_cmykcolor_type| means that |cur_exp| points to a |mp_cmykcolor_type|
16677 capsule node. The |value| part of this capsule
16678 points to a color node that contains four numeric values,
16679 each of which is |independent|, |dependent|, |mp_proto_dependent|, or |known|.
16680
16681 \smallskip\hang
16682 |cur_type=mp_pair_type| means that |cur_exp| points to a capsule
16683 node whose type is |mp_pair_type|. The |value| part of this capsule
16684 points to a pair node that contains two numeric values,
16685 each of which is |independent|, |dependent|, |mp_proto_dependent|, or |known|.
16686
16687 \smallskip\hang
16688 |cur_type=mp_known| means that |cur_exp| is a |scaled| value.
16689
16690 \smallskip\hang
16691 |cur_type=mp_dependent| means that |cur_exp| points to a capsule node whose type
16692 is |dependent|. The |dep_list| field in this capsule points to the associated
16693 dependency list.
16694
16695 \smallskip\hang
16696 |cur_type=mp_proto_dependent| means that |cur_exp| points to a |mp_proto_dependent|
16697 capsule node. The |dep_list| field in this capsule
16698 points to the associated dependency list.
16699
16700 \smallskip\hang
16701 |cur_type=independent| means that |cur_exp| points to a capsule node
16702 whose type is |independent|. This somewhat unusual case can arise, for
16703 example, in the expression
16704 `$x+\&{begingroup}\penalty0\,\&{string}\,x; 0\,\&{endgroup}$'.
16705
16706 \smallskip\hang
16707 |cur_type=mp_token_list| means that |cur_exp| points to a linked list of
16708 tokens. 
16709
16710 \smallskip\noindent
16711 The possible settings of |cur_type| have been listed here in increasing
16712 numerical order. Notice that |cur_type| will never be |mp_numeric_type| or
16713 |suffixed_macro| or |mp_unsuffixed_macro|, although variables of those types
16714 are allowed.  Conversely, \MP\ has no variables of type |mp_vacuous| or
16715 |token_list|.
16716
16717 @ Capsules are two-word nodes that have a similar meaning
16718 to |cur_type| and |cur_exp|. Such nodes have |name_type=capsule|,
16719 and their |type| field is one of the possibilities for |cur_type| listed above.
16720 Also |link<=void| in capsules that aren't part of a token list.
16721
16722 The |value| field of a capsule is, in most cases, the value that
16723 corresponds to its |type|, as |cur_exp| corresponds to |cur_type|.
16724 However, when |cur_exp| would point to a capsule,
16725 no extra layer of indirection is present; the |value|
16726 field is what would have been called |value(cur_exp)| if it had not been
16727 encapsulated.  Furthermore, if the type is |dependent| or
16728 |mp_proto_dependent|, the |value| field of a capsule is replaced by
16729 |dep_list| and |prev_dep| fields, since dependency lists in capsules are
16730 always part of the general |dep_list| structure.
16731
16732 The |get_x_next| routine is careful not to change the values of |cur_type|
16733 and |cur_exp| when it gets an expanded token. However, |get_x_next| might
16734 call a macro, which might parse an expression, which might execute lots of
16735 commands in a group; hence it's possible that |cur_type| might change
16736 from, say, |mp_unknown_boolean| to |mp_boolean_type|, or from |dependent| to
16737 |known| or |independent|, during the time |get_x_next| is called. The
16738 programs below are careful to stash sensitive intermediate results in
16739 capsules, so that \MP's generality doesn't cause trouble.
16740
16741 Here's a procedure that illustrates these conventions. It takes
16742 the contents of $(|cur_type|\kern-.3pt,|cur_exp|\kern-.3pt)$
16743 and stashes them away in a
16744 capsule. It is not used when |cur_type=mp_token_list|.
16745 After the operation, |cur_type=mp_vacuous|; hence there is no need to
16746 copy path lists or to update reference counts, etc.
16747
16748 The special link |mp_void| is put on the capsule returned by
16749 |stash_cur_exp|, because this procedure is used to store macro parameters
16750 that must be easily distinguishable from token lists.
16751
16752 @<Declare the stashing/unstashing routines@>=
16753 static pointer mp_stash_cur_exp (MP mp) {
16754   pointer p; /* the capsule that will be returned */
16755   switch (mp->cur_type) {
16756   case unknown_types:
16757   case mp_transform_type:
16758   case mp_color_type:
16759   case mp_pair_type:
16760   case mp_dependent:
16761   case mp_proto_dependent:
16762   case mp_independent: 
16763   case mp_cmykcolor_type:
16764     p=mp->cur_exp;
16765     break;
16766   default: 
16767     p=mp_get_node(mp, value_node_size); mp_name_type(p)=mp_capsule;
16768     mp_type(p)=mp->cur_type; value(p)=mp->cur_exp;
16769     break;
16770   }
16771   mp->cur_type=mp_vacuous; mp_link(p)=mp_void; 
16772   return p;
16773 }
16774
16775 @ The inverse of |stash_cur_exp| is the following procedure, which
16776 deletes an unnecessary capsule and puts its contents into |cur_type|
16777 and |cur_exp|.
16778
16779 The program steps of \MP\ can be divided into two categories: those in
16780 which |cur_type| and |cur_exp| are ``alive'' and those in which they are
16781 ``dead,'' in the sense that |cur_type| and |cur_exp| contain relevant
16782 information or not. It's important not to ignore them when they're alive,
16783 and it's important not to pay attention to them when they're dead.
16784
16785 There's also an intermediate category: If |cur_type=mp_vacuous|, then
16786 |cur_exp| is irrelevant, hence we can proceed without caring if |cur_type|
16787 and |cur_exp| are alive or dead. In such cases we say that |cur_type|
16788 and |cur_exp| are {\sl dormant}. It is permissible to call |get_x_next|
16789 only when they are alive or dormant.
16790
16791 The \\{stash} procedure above assumes that |cur_type| and |cur_exp|
16792 are alive or dormant. The \\{unstash} procedure assumes that they are
16793 dead or dormant; it resuscitates them.
16794
16795 @<Declare the stashing/unstashing...@>=
16796 static void mp_unstash_cur_exp (MP mp,pointer p) ;
16797
16798 @ @c
16799 void mp_unstash_cur_exp (MP mp,pointer p) { 
16800   mp->cur_type=mp_type(p);
16801   switch (mp->cur_type) {
16802   case unknown_types:
16803   case mp_transform_type:
16804   case mp_color_type:
16805   case mp_pair_type:
16806   case mp_dependent: 
16807   case mp_proto_dependent:
16808   case mp_independent:
16809   case mp_cmykcolor_type: 
16810     mp->cur_exp=p;
16811     break;
16812   default:
16813     mp->cur_exp=value(p);
16814     mp_free_node(mp, p,value_node_size);
16815     break;
16816   }
16817 }
16818
16819 @ The following procedure prints the values of expressions in an
16820 abbreviated format. If its first parameter |p| is null, the value of
16821 |(cur_type,cur_exp)| is displayed; otherwise |p| should be a capsule
16822 containing the desired value. The second parameter controls the amount of
16823 output. If it is~0, dependency lists will be abbreviated to
16824 `\.{linearform}' unless they consist of a single term.  If it is greater
16825 than~1, complicated structures (pens, pictures, and paths) will be displayed
16826 in full.
16827 @.linearform@>
16828
16829 @<Declarations@>=
16830 @<Declare the procedure called |print_dp|@>
16831 @<Declare the stashing/unstashing routines@>
16832 static void mp_print_exp (MP mp,pointer p, quarterword verbosity) ;
16833
16834 @ @c
16835 void mp_print_exp (MP mp,pointer p, quarterword verbosity) {
16836   boolean restore_cur_exp; /* should |cur_exp| be restored? */
16837   quarterword t; /* the type of the expression */
16838   pointer q; /* a big node being displayed */
16839   integer v=0; /* the value of the expression */
16840   if ( p!=null ) {
16841     restore_cur_exp=false;
16842   } else { 
16843     p=mp_stash_cur_exp(mp); restore_cur_exp=true;
16844   }
16845   t=mp_type(p);
16846   if ( t<mp_dependent ) v=value(p); else if ( t<mp_independent ) v=dep_list(p);
16847   @<Print an abbreviated value of |v| with format depending on |t|@>;
16848   if ( restore_cur_exp ) mp_unstash_cur_exp(mp, p);
16849 }
16850
16851 @ @<Print an abbreviated value of |v| with format depending on |t|@>=
16852 switch (t) {
16853 case mp_vacuous:mp_print(mp, "mp_vacuous"); break;
16854 case mp_boolean_type:
16855   if ( v==true_code ) mp_print(mp, "true"); else mp_print(mp, "false");
16856   break;
16857 case unknown_types: case mp_numeric_type:
16858   @<Display a variable that's been declared but not defined@>;
16859   break;
16860 case mp_string_type:
16861   mp_print_char(mp, xord('"')); mp_print_str(mp, v); mp_print_char(mp, xord('"'));
16862   break;
16863 case mp_pen_type: case mp_path_type: case mp_picture_type:
16864   @<Display a complex type@>;
16865   break;
16866 case mp_transform_type: case mp_color_type: case mp_pair_type: case mp_cmykcolor_type:
16867   if ( v==null ) mp_print_type(mp, t);
16868   else @<Display a big node@>;
16869   break;
16870 case mp_known:mp_print_scaled(mp, v); break;
16871 case mp_dependent: case mp_proto_dependent:
16872   mp_print_dp(mp, t,v,verbosity);
16873   break;
16874 case mp_independent:mp_print_variable_name(mp, p); break;
16875 default: mp_confusion(mp, "exp"); break;
16876 @:this can't happen exp}{\quad exp@>
16877 }
16878
16879 @ @<Display a big node@>=
16880
16881   mp_print_char(mp, xord('(')); q=v+mp->big_node_size[t];
16882   do {  
16883     if ( mp_type(v)==mp_known ) mp_print_scaled(mp, value(v));
16884     else if ( mp_type(v)==mp_independent ) mp_print_variable_name(mp, v);
16885     else mp_print_dp(mp, mp_type(v),dep_list(v),verbosity);
16886     v=v+2;
16887     if ( v!=q ) mp_print_char(mp, xord(','));
16888   } while (v!=q);
16889   mp_print_char(mp, xord(')'));
16890 }
16891
16892 @ Values of type \&{picture}, \&{path}, and \&{pen} are displayed verbosely
16893 in the log file only, unless the user has given a positive value to
16894 \\{tracingonline}.
16895
16896 @<Display a complex type@>=
16897 if ( verbosity<=1 ) {
16898   mp_print_type(mp, t);
16899 } else { 
16900   if ( mp->selector==term_and_log )
16901    if ( mp->internal[mp_tracing_online]<=0 ) {
16902     mp->selector=term_only;
16903     mp_print_type(mp, t); mp_print(mp, " (see the transcript file)");
16904     mp->selector=term_and_log;
16905   };
16906   switch (t) {
16907   case mp_pen_type:mp_print_pen(mp, v,"",false); break;
16908   case mp_path_type:mp_print_path(mp, v,"",false); break;
16909   case mp_picture_type:mp_print_edges(mp, v,"",false); break;
16910   } /* there are no other cases */
16911 }
16912
16913 @ @<Declare the procedure called |print_dp|@>=
16914 static void mp_print_dp (MP mp, quarterword t, pointer p, 
16915                   quarterword verbosity)  {
16916   pointer q; /* the node following |p| */
16917   q=mp_link(p);
16918   if ( (mp_info(q)==null) || (verbosity>0) ) mp_print_dependency(mp, p,t);
16919   else mp_print(mp, "linearform");
16920 }
16921
16922 @ The displayed name of a variable in a ring will not be a capsule unless
16923 the ring consists entirely of capsules.
16924
16925 @<Display a variable that's been declared but not defined@>=
16926 { mp_print_type(mp, t);
16927 if ( v!=null )
16928   { mp_print_char(mp, xord(' '));
16929   while ( (mp_name_type(v)==mp_capsule) && (v!=p) ) v=value(v);
16930   mp_print_variable_name(mp, v);
16931   };
16932 }
16933
16934 @ When errors are detected during parsing, it is often helpful to
16935 display an expression just above the error message, using |exp_err|
16936 or |disp_err| instead of |print_err|.
16937
16938 @d exp_err(A) mp_disp_err(mp, null,(A)) /* displays the current expression */
16939
16940 @<Declarations@>=
16941 static void mp_disp_err (MP mp,pointer p, const char *s) ;
16942
16943 @ @c
16944 void mp_disp_err (MP mp,pointer p, const char *s) { 
16945   if ( mp->interaction==mp_error_stop_mode ) wake_up_terminal;
16946   mp_print_nl(mp, ">> ");
16947 @.>>@>
16948   mp_print_exp(mp, p,1); /* ``medium verbose'' printing of the expression */
16949   if (strlen(s)>0) { 
16950     mp_print_nl(mp, "! "); mp_print(mp, s);
16951 @.!\relax@>
16952   }
16953 }
16954
16955 @ If |cur_type| and |cur_exp| contain relevant information that should
16956 be recycled, we will use the following procedure, which changes |cur_type|
16957 to |known| and stores a given value in |cur_exp|. We can think of |cur_type|
16958 and |cur_exp| as either alive or dormant after this has been done,
16959 because |cur_exp| will not contain a pointer value.
16960
16961 @ @c 
16962 static void mp_flush_cur_exp (MP mp,scaled v) { 
16963   switch (mp->cur_type) {
16964   case unknown_types: case mp_transform_type: case mp_color_type: case mp_pair_type:
16965   case mp_dependent: case mp_proto_dependent: case mp_independent: case mp_cmykcolor_type:
16966     mp_recycle_value(mp, mp->cur_exp); 
16967     mp_free_node(mp, mp->cur_exp,value_node_size);
16968     break;
16969   case mp_string_type:
16970     delete_str_ref(mp->cur_exp); break;
16971   case mp_pen_type: case mp_path_type: 
16972     mp_toss_knot_list(mp, mp->cur_exp); break;
16973   case mp_picture_type:
16974     delete_edge_ref(mp->cur_exp); break;
16975   default: 
16976     break;
16977   }
16978   mp->cur_type=mp_known; mp->cur_exp=v;
16979 }
16980
16981 @ There's a much more general procedure that is capable of releasing
16982 the storage associated with any two-word value packet.
16983
16984 @<Declarations@>=
16985 static void mp_recycle_value (MP mp,pointer p) ;
16986
16987 @ @c 
16988 static void mp_recycle_value (MP mp,pointer p) {
16989   quarterword t; /* a type code */
16990   integer vv; /* another value */
16991   pointer q,r,s,pp; /* link manipulation registers */
16992   integer v=0; /* a value */
16993   t=mp_type(p);
16994   if ( t<mp_dependent ) v=value(p);
16995   switch (t) {
16996   case undefined: case mp_vacuous: case mp_boolean_type: case mp_known:
16997   case mp_numeric_type:
16998     break;
16999   case unknown_types:
17000     mp_ring_delete(mp, p); break;
17001   case mp_string_type:
17002     delete_str_ref(v); break;
17003   case mp_path_type: case mp_pen_type:
17004     mp_toss_knot_list(mp, v); break;
17005   case mp_picture_type:
17006     delete_edge_ref(v); break;
17007   case mp_cmykcolor_type: case mp_pair_type: case mp_color_type:
17008   case mp_transform_type:
17009     @<Recycle a big node@>; break; 
17010   case mp_dependent: case mp_proto_dependent:
17011     @<Recycle a dependency list@>; break;
17012   case mp_independent:
17013     @<Recycle an independent variable@>; break;
17014   case mp_token_list: case mp_structured:
17015     mp_confusion(mp, "recycle"); break;
17016 @:this can't happen recycle}{\quad recycle@>
17017   case mp_unsuffixed_macro: case mp_suffixed_macro:
17018     mp_delete_mac_ref(mp, value(p)); break;
17019   } /* there are no other cases */
17020   mp_type(p)=undefined;
17021 }
17022
17023 @ @<Recycle a big node@>=
17024 if ( v!=null ){ 
17025   q=v+mp->big_node_size[t];
17026   do {  
17027     q=q-2; mp_recycle_value(mp, q);
17028   } while (q!=v);
17029   mp_free_node(mp, v,mp->big_node_size[t]);
17030 }
17031
17032 @ @<Recycle a dependency list@>=
17033
17034   q=dep_list(p);
17035   while ( mp_info(q)!=null ) q=mp_link(q);
17036   mp_link(prev_dep(p))=mp_link(q);
17037   prev_dep(mp_link(q))=prev_dep(p);
17038   mp_link(q)=null; mp_flush_node_list(mp, dep_list(p));
17039 }
17040
17041 @ When an independent variable disappears, it simply fades away, unless
17042 something depends on it. In the latter case, a dependent variable whose
17043 coefficient of dependence is maximal will take its place.
17044 The relevant algorithm is due to Ignacio~A. Zabala, who implemented it
17045 as part of his Ph.D. thesis (Stanford University, December 1982).
17046 @^Zabala Salelles, Ignacio Andr\'es@>
17047
17048 For example, suppose that variable $x$ is being recycled, and that the
17049 only variables depending on~$x$ are $y=2x+a$ and $z=x+b$. In this case
17050 we want to make $y$ independent and $z=.5y-.5a+b$; no other variables
17051 will depend on~$y$. If $\\{tracingequations}>0$ in this situation,
17052 we will print `\.{\#\#\# -2x=-y+a}'.
17053
17054 There's a slight complication, however: An independent variable $x$
17055 can occur both in dependency lists and in proto-dependency lists.
17056 This makes it necessary to be careful when deciding which coefficient
17057 is maximal.
17058
17059 Furthermore, this complication is not so slight when
17060 a proto-dependent variable is chosen to become independent. For example,
17061 suppose that $y=2x+100a$ is proto-dependent while $z=x+b$ is dependent;
17062 then we must change $z=.5y-50a+b$ to a proto-dependency, because of the
17063 large coefficient `50'.
17064
17065 In order to deal with these complications without wasting too much time,
17066 we shall link together the occurrences of~$x$ among all the linear
17067 dependencies, maintaining separate lists for the dependent and
17068 proto-dependent cases.
17069
17070 @<Recycle an independent variable@>=
17071
17072   mp->max_c[mp_dependent]=0; mp->max_c[mp_proto_dependent]=0;
17073   mp->max_link[mp_dependent]=null; mp->max_link[mp_proto_dependent]=null;
17074   q=mp_link(dep_head);
17075   while ( q!=dep_head ) { 
17076     s=value_loc(q); /* now |mp_link(s)=dep_list(q)| */
17077     while (1) { 
17078       r=mp_link(s);
17079       if ( mp_info(r)==null ) break;
17080       if ( mp_info(r)!=p ) { 
17081         s=r;
17082       } else  { 
17083         t=mp_type(q); mp_link(s)=mp_link(r); mp_info(r)=q;
17084         if ( abs(value(r))>mp->max_c[t] ) {
17085           @<Record a new maximum coefficient of type |t|@>;
17086         } else { 
17087           mp_link(r)=mp->max_link[t]; mp->max_link[t]=r;
17088         }
17089       }
17090     } 
17091     q=mp_link(r);
17092   }
17093   if ( (mp->max_c[mp_dependent]>0)||(mp->max_c[mp_proto_dependent]>0) ) {
17094     @<Choose a dependent variable to take the place of the disappearing
17095     independent variable, and change all remaining dependencies
17096     accordingly@>;
17097   }
17098 }
17099
17100 @ The code for independency removal makes use of three two-word arrays.
17101
17102 @<Glob...@>=
17103 integer max_c[mp_proto_dependent+1];  /* max coefficient magnitude */
17104 pointer max_ptr[mp_proto_dependent+1]; /* where |p| occurs with |max_c| */
17105 pointer max_link[mp_proto_dependent+1]; /* other occurrences of |p| */
17106
17107 @ @<Record a new maximum coefficient...@>=
17108
17109   if ( mp->max_c[t]>0 ) {
17110     mp_link(mp->max_ptr[t])=mp->max_link[t]; mp->max_link[t]=mp->max_ptr[t];
17111   }
17112   mp->max_c[t]=abs(value(r)); mp->max_ptr[t]=r;
17113 }
17114
17115 @ @<Choose a dependent...@>=
17116
17117   if ( (mp->max_c[mp_dependent] / 010000) >= mp->max_c[mp_proto_dependent] )
17118     t=mp_dependent;
17119   else 
17120     t=mp_proto_dependent;
17121   @<Determine the dependency list |s| to substitute for the independent
17122     variable~|p|@>;
17123   t=mp_dependent+mp_proto_dependent-t; /* complement |t| */
17124   if ( mp->max_c[t]>0 ) { /* we need to pick up an unchosen dependency */ 
17125     mp_link(mp->max_ptr[t])=mp->max_link[t]; mp->max_link[t]=mp->max_ptr[t];
17126   }
17127   if ( t!=mp_dependent ) { @<Substitute new dependencies in place of |p|@>; }
17128   else { @<Substitute new proto-dependencies in place of |p|@>;}
17129   mp_flush_node_list(mp, s);
17130   if ( mp->fix_needed ) mp_fix_dependencies(mp);
17131   check_arith;
17132 }
17133
17134 @ Let |s=max_ptr[t]|. At this point we have $|value|(s)=\pm|max_c|[t]$,
17135 and |mp_info(s)| points to the dependent variable~|pp| of type~|t| from
17136 whose dependency list we have removed node~|s|. We must reinsert
17137 node~|s| into the dependency list, with coefficient $-1.0$, and with
17138 |pp| as the new independent variable. Since |pp| will have a larger serial
17139 number than any other variable, we can put node |s| at the head of the
17140 list.
17141
17142 @<Determine the dep...@>=
17143 s=mp->max_ptr[t]; pp=mp_info(s); v=value(s);
17144 if ( t==mp_dependent ) value(s)=-fraction_one; else value(s)=-unity;
17145 r=dep_list(pp); mp_link(s)=r;
17146 while ( mp_info(r)!=null ) r=mp_link(r);
17147 q=mp_link(r); mp_link(r)=null;
17148 prev_dep(q)=prev_dep(pp); mp_link(prev_dep(pp))=q;
17149 new_indep(pp);
17150 if ( mp->cur_exp==pp ) if ( mp->cur_type==t ) mp->cur_type=mp_independent;
17151 if ( mp->internal[mp_tracing_equations]>0 ) { 
17152   @<Show the transformed dependency@>; 
17153 }
17154
17155 @ Now $(-v)$ times the formerly independent variable~|p| is being replaced
17156 by the dependency list~|s|.
17157
17158 @<Show the transformed...@>=
17159 if ( mp_interesting(mp, p) ) {
17160   mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "### ");
17161 @:]]]\#\#\#_}{\.{\#\#\#}@>
17162   if ( v>0 ) mp_print_char(mp, xord('-'));
17163   if ( t==mp_dependent ) vv=mp_round_fraction(mp, mp->max_c[mp_dependent]);
17164   else vv=mp->max_c[mp_proto_dependent];
17165   if ( vv!=unity ) mp_print_scaled(mp, vv);
17166   mp_print_variable_name(mp, p);
17167   while ( value(p) % s_scale>0 ) {
17168     mp_print(mp, "*4"); value(p)=value(p)-2;
17169   }
17170   if ( t==mp_dependent ) mp_print_char(mp, xord('=')); else mp_print(mp, " = ");
17171   mp_print_dependency(mp, s,t);
17172   mp_end_diagnostic(mp, false);
17173 }
17174
17175 @ Finally, there are dependent and proto-dependent variables whose
17176 dependency lists must be brought up to date.
17177
17178 @<Substitute new dependencies...@>=
17179 for (t=mp_dependent;t<=mp_proto_dependent;t++){ 
17180   r=mp->max_link[t];
17181   while ( r!=null ) {
17182     q=mp_info(r);
17183     dep_list(q)=mp_p_plus_fq(mp, dep_list(q),
17184      mp_make_fraction(mp, value(r),-v),s,t,mp_dependent);
17185     if ( dep_list(q)==mp->dep_final ) mp_make_known(mp, q,mp->dep_final);
17186     q=r; r=mp_link(r); mp_free_node(mp, q,dep_node_size);
17187   }
17188 }
17189
17190 @ @<Substitute new proto...@>=
17191 for (t=mp_dependent;t<=mp_proto_dependent;t++) {
17192   r=mp->max_link[t];
17193   while ( r!=null ) {
17194     q=mp_info(r);
17195     if ( t==mp_dependent ) { /* for safety's sake, we change |q| to |mp_proto_dependent| */
17196       if ( mp->cur_exp==q ) if ( mp->cur_type==mp_dependent )
17197         mp->cur_type=mp_proto_dependent;
17198       dep_list(q)=mp_p_over_v(mp, dep_list(q),unity,
17199          mp_dependent,mp_proto_dependent);
17200       mp_type(q)=mp_proto_dependent; 
17201       value(r)=mp_round_fraction(mp, value(r));
17202     }
17203     dep_list(q)=mp_p_plus_fq(mp, dep_list(q),
17204        mp_make_scaled(mp, value(r),-v),s,
17205        mp_proto_dependent,mp_proto_dependent);
17206     if ( dep_list(q)==mp->dep_final ) 
17207        mp_make_known(mp, q,mp->dep_final);
17208     q=r; r=mp_link(r); mp_free_node(mp, q,dep_node_size);
17209   }
17210 }
17211
17212 @ Here are some routines that provide handy combinations of actions
17213 that are often needed during error recovery. For example,
17214 `|flush_error|' flushes the current expression, replaces it by
17215 a given value, and calls |error|.
17216
17217 Errors often are detected after an extra token has already been scanned.
17218 The `\\{put\_get}' routines put that token back before calling |error|;
17219 then they get it back again. (Or perhaps they get another token, if
17220 the user has changed things.)
17221
17222 @<Declarations@>=
17223 static void mp_flush_error (MP mp,scaled v);
17224 static void mp_put_get_error (MP mp);
17225 static void mp_put_get_flush_error (MP mp,scaled v) ;
17226
17227 @ @c
17228 void mp_flush_error (MP mp,scaled v) { 
17229   mp_error(mp); mp_flush_cur_exp(mp, v); 
17230 }
17231 void mp_put_get_error (MP mp) { 
17232   mp_back_error(mp); mp_get_x_next(mp); 
17233 }
17234 void mp_put_get_flush_error (MP mp,scaled v) { 
17235   mp_put_get_error(mp);
17236   mp_flush_cur_exp(mp, v); 
17237 }
17238
17239 @ A global variable |var_flag| is set to a special command code
17240 just before \MP\ calls |scan_expression|, if the expression should be
17241 treated as a variable when this command code immediately follows. For
17242 example, |var_flag| is set to |assignment| at the beginning of a
17243 statement, because we want to know the {\sl location\/} of a variable at
17244 the left of `\.{:=}', not the {\sl value\/} of that variable.
17245
17246 The |scan_expression| subroutine calls |scan_tertiary|,
17247 which calls |scan_secondary|, which calls |scan_primary|, which sets
17248 |var_flag:=0|. In this way each of the scanning routines ``knows''
17249 when it has been called with a special |var_flag|, but |var_flag| is
17250 usually zero.
17251
17252 A variable preceding a command that equals |var_flag| is converted to a
17253 token list rather than a value. Furthermore, an `\.{=}' sign following an
17254 expression with |var_flag=assignment| is not considered to be a relation
17255 that produces boolean expressions.
17256
17257
17258 @<Glob...@>=
17259 int var_flag; /* command that wants a variable */
17260
17261 @ @<Set init...@>=
17262 mp->var_flag=0;
17263
17264 @* \[37] Parsing primary expressions.
17265 The first parsing routine, |scan_primary|, is also the most complicated one,
17266 since it involves so many different cases. But each case---with one
17267 exception---is fairly simple by itself.
17268
17269 When |scan_primary| begins, the first token of the primary to be scanned
17270 should already appear in |cur_cmd|, |cur_mod|, and |cur_sym|. The values
17271 of |cur_type| and |cur_exp| should be either dead or dormant, as explained
17272 earlier. If |cur_cmd| is not between |min_primary_command| and
17273 |max_primary_command|, inclusive, a syntax error will be signaled.
17274
17275 @<Declare the basic parsing subroutines@>=
17276 void mp_scan_primary (MP mp) {
17277   pointer p,q,r; /* for list manipulation */
17278   quarterword c; /* a primitive operation code */
17279   int my_var_flag; /* initial value of |my_var_flag| */
17280   pointer l_delim,r_delim; /* hash addresses of a delimiter pair */
17281   @<Other local variables for |scan_primary|@>;
17282   my_var_flag=mp->var_flag; mp->var_flag=0;
17283 RESTART:
17284   check_arith;
17285   @<Supply diagnostic information, if requested@>;
17286   switch (mp->cur_cmd) {
17287   case left_delimiter:
17288     @<Scan a delimited primary@>; break;
17289   case begin_group:
17290     @<Scan a grouped primary@>; break;
17291   case string_token:
17292     @<Scan a string constant@>; break;
17293   case numeric_token:
17294     @<Scan a primary that starts with a numeric token@>; break;
17295   case nullary:
17296     @<Scan a nullary operation@>; break;
17297   case unary: case type_name: case cycle: case plus_or_minus:
17298     @<Scan a unary operation@>; break;
17299   case primary_binary:
17300     @<Scan a binary operation with `\&{of}' between its operands@>; break;
17301   case str_op:
17302     @<Convert a suffix to a string@>; break;
17303   case internal_quantity:
17304     @<Scan an internal numeric quantity@>; break;
17305   case capsule_token:
17306     mp_make_exp_copy(mp, mp->cur_mod); break;
17307   case tag_token:
17308     @<Scan a variable primary; |goto restart| if it turns out to be a macro@>; break;
17309   default: 
17310     mp_bad_exp(mp, "A primary"); goto RESTART; break;
17311 @.A primary expression...@>
17312   }
17313   mp_get_x_next(mp); /* the routines |goto done| if they don't want this */
17314 DONE: 
17315   if ( mp->cur_cmd==left_bracket ) {
17316     if ( mp->cur_type>=mp_known ) {
17317       @<Scan a mediation construction@>;
17318     }
17319   }
17320 }
17321
17322
17323
17324 @ Errors at the beginning of expressions are flagged by |bad_exp|.
17325
17326 @c 
17327 static void mp_bad_exp (MP mp, const char * s) {
17328   int save_flag;
17329   print_err(s); mp_print(mp, " expression can't begin with `");
17330   mp_print_cmd_mod(mp, mp->cur_cmd,mp->cur_mod); 
17331   mp_print_char(mp, xord('\''));
17332   help4("I'm afraid I need some sort of value in order to continue,",
17333     "so I've tentatively inserted `0'. You may want to",
17334     "delete this zero and insert something else;",
17335     "see Chapter 27 of The METAFONTbook for an example.");
17336 @:METAFONTbook}{\sl The {\logos METAFONT\/}book@>
17337   mp_back_input(mp); mp->cur_sym=0; mp->cur_cmd=numeric_token; 
17338   mp->cur_mod=0; mp_ins_error(mp);
17339   save_flag=mp->var_flag; mp->var_flag=0; mp_get_x_next(mp);
17340   mp->var_flag=save_flag;
17341 }
17342
17343 @ @<Supply diagnostic information, if requested@>=
17344 #ifdef DEBUG
17345 if ( mp->panicking ) mp_check_mem(mp, false);
17346 #endif
17347 if ( mp->interrupt!=0 ) if ( mp->OK_to_interrupt ) {
17348   mp_back_input(mp); check_interrupt; mp_get_x_next(mp);
17349 }
17350
17351 @ @<Scan a delimited primary@>=
17352
17353   l_delim=mp->cur_sym; r_delim=mp->cur_mod; 
17354   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17355   if ( (mp->cur_cmd==comma) && (mp->cur_type>=mp_known) ) {
17356     @<Scan the rest of a delimited set of numerics@>;
17357   } else {
17358     mp_check_delimiter(mp, l_delim,r_delim);
17359   }
17360 }
17361
17362 @ The |stash_in| subroutine puts the current (numeric) expression into a field
17363 within a ``big node.''
17364
17365 @c 
17366 static void mp_stash_in (MP mp,pointer p) {
17367   pointer q; /* temporary register */
17368   mp_type(p)=mp->cur_type;
17369   if ( mp->cur_type==mp_known ) {
17370     value(p)=mp->cur_exp;
17371   } else { 
17372     if ( mp->cur_type==mp_independent ) {
17373       @<Stash an independent |cur_exp| into a big node@>;
17374     } else { 
17375       mp->mem[value_loc(p)]=mp->mem[value_loc(mp->cur_exp)];
17376       /* |dep_list(p):=dep_list(cur_exp)| and |prev_dep(p):=prev_dep(cur_exp)| */
17377       mp_link(prev_dep(p))=p;
17378     }
17379     mp_free_node(mp, mp->cur_exp,value_node_size);
17380   }
17381   mp->cur_type=mp_vacuous;
17382 }
17383
17384 @ In rare cases the current expression can become |independent|. There
17385 may be many dependency lists pointing to such an independent capsule,
17386 so we can't simply move it into place within a big node. Instead,
17387 we copy it, then recycle it.
17388
17389 @ @<Stash an independent |cur_exp|...@>=
17390
17391   q=mp_single_dependency(mp, mp->cur_exp);
17392   if ( q==mp->dep_final ){ 
17393     mp_type(p)=mp_known; value(p)=0; mp_free_node(mp, q,dep_node_size);
17394   } else { 
17395     mp_type(p)=mp_dependent; mp_new_dep(mp, p,q);
17396   }
17397   mp_recycle_value(mp, mp->cur_exp);
17398 }
17399
17400 @ This code uses the fact that |red_part_loc| and |green_part_loc|
17401 are synonymous with |x_part_loc| and |y_part_loc|.
17402
17403 @<Scan the rest of a delimited set of numerics@>=
17404
17405 p=mp_stash_cur_exp(mp);
17406 mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17407 @<Make sure the second part of a pair or color has a numeric type@>;
17408 q=mp_get_node(mp, value_node_size); mp_name_type(q)=mp_capsule;
17409 if ( mp->cur_cmd==comma ) mp_type(q)=mp_color_type;
17410 else mp_type(q)=mp_pair_type;
17411 mp_init_big_node(mp, q); r=value(q);
17412 mp_stash_in(mp, y_part_loc(r));
17413 mp_unstash_cur_exp(mp, p);
17414 mp_stash_in(mp, x_part_loc(r));
17415 if ( mp->cur_cmd==comma ) {
17416   @<Scan the last of a triplet of numerics@>;
17417 }
17418 if ( mp->cur_cmd==comma ) {
17419   mp_type(q)=mp_cmykcolor_type;
17420   mp_init_big_node(mp, q); t=value(q);
17421   mp->mem[cyan_part_loc(t)]=mp->mem[red_part_loc(r)];
17422   value(cyan_part_loc(t))=value(red_part_loc(r));
17423   mp->mem[magenta_part_loc(t)]=mp->mem[green_part_loc(r)];
17424   value(magenta_part_loc(t))=value(green_part_loc(r));
17425   mp->mem[yellow_part_loc(t)]=mp->mem[blue_part_loc(r)];
17426   value(yellow_part_loc(t))=value(blue_part_loc(r));
17427   mp_recycle_value(mp, r);
17428   r=t;
17429   @<Scan the last of a quartet of numerics@>;
17430 }
17431 mp_check_delimiter(mp, l_delim,r_delim);
17432 mp->cur_type=mp_type(q);
17433 mp->cur_exp=q;
17434 }
17435
17436 @ @<Make sure the second part of a pair or color has a numeric type@>=
17437 if ( mp->cur_type<mp_known ) {
17438   exp_err("Nonnumeric ypart has been replaced by 0");
17439 @.Nonnumeric...replaced by 0@>
17440   help4("I've started to scan a pair `(a,b)' or a color `(a,b,c)';",
17441     "but after finding a nice `a' I found a `b' that isn't",
17442     "of numeric type. So I've changed that part to zero.",
17443     "(The b that I didn't like appears above the error message.)");
17444   mp_put_get_flush_error(mp, 0);
17445 }
17446
17447 @ @<Scan the last of a triplet of numerics@>=
17448
17449   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17450   if ( mp->cur_type<mp_known ) {
17451     exp_err("Nonnumeric third part has been replaced by 0");
17452 @.Nonnumeric...replaced by 0@>
17453     help3("I've just scanned a color `(a,b,c)' or cmykcolor(a,b,c,d); but the `c'",
17454       "isn't of numeric type. So I've changed that part to zero.",
17455       "(The c that I didn't like appears above the error message.)");
17456     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
17457   }
17458   mp_stash_in(mp, blue_part_loc(r));
17459 }
17460
17461 @ @<Scan the last of a quartet of numerics@>=
17462
17463   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17464   if ( mp->cur_type<mp_known ) {
17465     exp_err("Nonnumeric blackpart has been replaced by 0");
17466 @.Nonnumeric...replaced by 0@>
17467     help3("I've just scanned a cmykcolor `(c,m,y,k)'; but the `k' isn't",
17468       "of numeric type. So I've changed that part to zero.",
17469       "(The k that I didn't like appears above the error message.)");
17470     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
17471   }
17472   mp_stash_in(mp, black_part_loc(r));
17473 }
17474
17475 @ The local variable |group_line| keeps track of the line
17476 where a \&{begingroup} command occurred; this will be useful
17477 in an error message if the group doesn't actually end.
17478
17479 @<Other local variables for |scan_primary|@>=
17480 integer group_line; /* where a group began */
17481
17482 @ @<Scan a grouped primary@>=
17483
17484   group_line=mp_true_line(mp);
17485   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>0 ) show_cur_cmd_mod;
17486   save_boundary_item(p);
17487   do {  
17488     mp_do_statement(mp); /* ends with |cur_cmd>=semicolon| */
17489   } while (mp->cur_cmd==semicolon);
17490   if ( mp->cur_cmd!=end_group ) {
17491     print_err("A group begun on line ");
17492 @.A group...never ended@>
17493     mp_print_int(mp, group_line);
17494     mp_print(mp, " never ended");
17495     help2("I saw a `begingroup' back there that hasn't been matched",
17496           "by `endgroup'. So I've inserted `endgroup' now.");
17497     mp_back_error(mp); mp->cur_cmd=end_group;
17498   }
17499   mp_unsave(mp); 
17500     /* this might change |cur_type|, if independent variables are recycled */
17501   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>0 ) show_cur_cmd_mod;
17502 }
17503
17504 @ @<Scan a string constant@>=
17505
17506   mp->cur_type=mp_string_type; mp->cur_exp=mp->cur_mod;
17507 }
17508
17509 @ Later we'll come to procedures that perform actual operations like
17510 addition, square root, and so on; our purpose now is to do the parsing.
17511 But we might as well mention those future procedures now, so that the
17512 suspense won't be too bad:
17513
17514 \smallskip
17515 |do_nullary(c)| does primitive operations that have no operands (e.g.,
17516 `\&{true}' or `\&{pencircle}');
17517
17518 \smallskip
17519 |do_unary(c)| applies a primitive operation to the current expression;
17520
17521 \smallskip
17522 |do_binary(p,c)| applies a primitive operation to the capsule~|p|
17523 and the current expression.
17524
17525 @<Scan a nullary operation@>=mp_do_nullary(mp, mp->cur_mod)
17526
17527 @ @<Scan a unary operation@>=
17528
17529   c=mp->cur_mod; mp_get_x_next(mp); mp_scan_primary(mp); 
17530   mp_do_unary(mp, c); goto DONE;
17531 }
17532
17533 @ A numeric token might be a primary by itself, or it might be the
17534 numerator of a fraction composed solely of numeric tokens, or it might
17535 multiply the primary that follows (provided that the primary doesn't begin
17536 with a plus sign or a minus sign). The code here uses the facts that
17537 |max_primary_command=plus_or_minus| and
17538 |max_primary_command-1=numeric_token|. If a fraction is found that is less
17539 than unity, we try to retain higher precision when we use it in scalar
17540 multiplication.
17541
17542 @<Other local variables for |scan_primary|@>=
17543 scaled num,denom; /* for primaries that are fractions, like `1/2' */
17544
17545 @ @<Scan a primary that starts with a numeric token@>=
17546
17547   mp->cur_exp=mp->cur_mod; mp->cur_type=mp_known; mp_get_x_next(mp);
17548   if ( mp->cur_cmd!=slash ) { 
17549     num=0; denom=0;
17550   } else { 
17551     mp_get_x_next(mp);
17552     if ( mp->cur_cmd!=numeric_token ) { 
17553       mp_back_input(mp);
17554       mp->cur_cmd=slash; mp->cur_mod=over; mp->cur_sym=frozen_slash;
17555       goto DONE;
17556     }
17557     num=mp->cur_exp; denom=mp->cur_mod;
17558     if ( denom==0 ) { @<Protest division by zero@>; }
17559     else { mp->cur_exp=mp_make_scaled(mp, num,denom); }
17560     check_arith; mp_get_x_next(mp);
17561   }
17562   if ( mp->cur_cmd>=min_primary_command ) {
17563    if ( mp->cur_cmd<numeric_token ) { /* in particular, |cur_cmd<>plus_or_minus| */
17564      p=mp_stash_cur_exp(mp); mp_scan_primary(mp);
17565      if ( (abs(num)>=abs(denom))||(mp->cur_type<mp_color_type) ) {
17566        mp_do_binary(mp, p,times);
17567      } else {
17568        mp_frac_mult(mp, num,denom);
17569        mp_free_node(mp, p,value_node_size);
17570      }
17571     }
17572   }
17573   goto DONE;
17574 }
17575
17576 @ @<Protest division...@>=
17577
17578   print_err("Division by zero");
17579 @.Division by zero@>
17580   help1("I'll pretend that you meant to divide by 1."); mp_error(mp);
17581 }
17582
17583 @ @<Scan a binary operation with `\&{of}' between its operands@>=
17584
17585   c=mp->cur_mod; mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17586   if ( mp->cur_cmd!=of_token ) {
17587     mp_missing_err(mp, "of"); mp_print(mp, " for "); 
17588     mp_print_cmd_mod(mp, primary_binary,c);
17589 @.Missing `of'@>
17590     help1("I've got the first argument; will look now for the other.");
17591     mp_back_error(mp);
17592   }
17593   p=mp_stash_cur_exp(mp); mp_get_x_next(mp); mp_scan_primary(mp); 
17594   mp_do_binary(mp, p,c); goto DONE;
17595 }
17596
17597 @ @<Convert a suffix to a string@>=
17598
17599   mp_get_x_next(mp); mp_scan_suffix(mp); 
17600   mp->old_setting=mp->selector; mp->selector=new_string;
17601   mp_show_token_list(mp, mp->cur_exp,null,100000,0); 
17602   mp_flush_token_list(mp, mp->cur_exp);
17603   mp->cur_exp=mp_make_string(mp); mp->selector=mp->old_setting; 
17604   mp->cur_type=mp_string_type;
17605   goto DONE;
17606 }
17607
17608 @ If an internal quantity appears all by itself on the left of an
17609 assignment, we return a token list of length one, containing the address
17610 of the internal quantity plus |hash_end|. (This accords with the conventions
17611 of the save stack, as described earlier.)
17612
17613 @<Scan an internal...@>=
17614
17615   q=mp->cur_mod;
17616   if ( my_var_flag==assignment ) {
17617     mp_get_x_next(mp);
17618     if ( mp->cur_cmd==assignment ) {
17619       mp->cur_exp=mp_get_avail(mp);
17620       mp_info(mp->cur_exp)=q+hash_end; mp->cur_type=mp_token_list; 
17621       goto DONE;
17622     }
17623     mp_back_input(mp);
17624   }
17625   mp->cur_type=mp_known; mp->cur_exp=mp->internal[q];
17626 }
17627
17628 @ The most difficult part of |scan_primary| has been saved for last, since
17629 it was necessary to build up some confidence first. We can now face the task
17630 of scanning a variable.
17631
17632 As we scan a variable, we build a token list containing the relevant
17633 names and subscript values, simultaneously following along in the
17634 ``collective'' structure to see if we are actually dealing with a macro
17635 instead of a value.
17636
17637 The local variables |pre_head| and |post_head| will point to the beginning
17638 of the prefix and suffix lists; |tail| will point to the end of the list
17639 that is currently growing.
17640
17641 Another local variable, |tt|, contains partial information about the
17642 declared type of the variable-so-far. If |tt>=mp_unsuffixed_macro|, the
17643 relation |tt=mp_type(q)| will always hold. If |tt=undefined|, the routine
17644 doesn't bother to update its information about type. And if
17645 |undefined<tt<mp_unsuffixed_macro|, the precise value of |tt| isn't critical.
17646
17647 @ @<Other local variables for |scan_primary|@>=
17648 pointer pre_head,post_head,tail;
17649   /* prefix and suffix list variables */
17650 quarterword tt; /* approximation to the type of the variable-so-far */
17651 pointer t; /* a token */
17652 pointer macro_ref = 0; /* reference count for a suffixed macro */
17653
17654 @ @<Scan a variable primary...@>=
17655
17656   fast_get_avail(pre_head); tail=pre_head; post_head=null; tt=mp_vacuous;
17657   while (1) { 
17658     t=mp_cur_tok(mp); mp_link(tail)=t;
17659     if ( tt!=undefined ) {
17660        @<Find the approximate type |tt| and corresponding~|q|@>;
17661       if ( tt>=mp_unsuffixed_macro ) {
17662         @<Either begin an unsuffixed macro call or
17663           prepare for a suffixed one@>;
17664       }
17665     }
17666     mp_get_x_next(mp); tail=t;
17667     if ( mp->cur_cmd==left_bracket ) {
17668       @<Scan for a subscript; replace |cur_cmd| by |numeric_token| if found@>;
17669     }
17670     if ( mp->cur_cmd>max_suffix_token ) break;
17671     if ( mp->cur_cmd<min_suffix_token ) break;
17672   } /* now |cur_cmd| is |internal_quantity|, |tag_token|, or |numeric_token| */
17673   @<Handle unusual cases that masquerade as variables, and |goto restart|
17674     or |goto done| if appropriate;
17675     otherwise make a copy of the variable and |goto done|@>;
17676 }
17677
17678 @ @<Either begin an unsuffixed macro call or...@>=
17679
17680   mp_link(tail)=null;
17681   if ( tt>mp_unsuffixed_macro ) { /* |tt=mp_suffixed_macro| */
17682     post_head=mp_get_avail(mp); tail=post_head; mp_link(tail)=t;
17683     tt=undefined; macro_ref=value(q); add_mac_ref(macro_ref);
17684   } else {
17685     @<Set up unsuffixed macro call and |goto restart|@>;
17686   }
17687 }
17688
17689 @ @<Scan for a subscript; replace |cur_cmd| by |numeric_token| if found@>=
17690
17691   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17692   if ( mp->cur_cmd!=right_bracket ) {
17693     @<Put the left bracket and the expression back to be rescanned@>;
17694   } else { 
17695     if ( mp->cur_type!=mp_known ) mp_bad_subscript(mp);
17696     mp->cur_cmd=numeric_token; mp->cur_mod=mp->cur_exp; mp->cur_sym=0;
17697   }
17698 }
17699
17700 @ The left bracket that we thought was introducing a subscript might have
17701 actually been the left bracket in a mediation construction like `\.{x[a,b]}'.
17702 So we don't issue an error message at this point; but we do want to back up
17703 so as to avoid any embarrassment about our incorrect assumption.
17704
17705 @<Put the left bracket and the expression back to be rescanned@>=
17706
17707   mp_back_input(mp); /* that was the token following the current expression */
17708   mp_back_expr(mp); mp->cur_cmd=left_bracket; 
17709   mp->cur_mod=0; mp->cur_sym=frozen_left_bracket;
17710 }
17711
17712 @ Here's a routine that puts the current expression back to be read again.
17713
17714 @c 
17715 static void mp_back_expr (MP mp) {
17716   pointer p; /* capsule token */
17717   p=mp_stash_cur_exp(mp); mp_link(p)=null; back_list(p);
17718 }
17719
17720 @ Unknown subscripts lead to the following error message.
17721
17722 @c 
17723 static void mp_bad_subscript (MP mp) { 
17724   exp_err("Improper subscript has been replaced by zero");
17725 @.Improper subscript...@>
17726   help3("A bracketed subscript must have a known numeric value;",
17727     "unfortunately, what I found was the value that appears just",
17728     "above this error message. So I'll try a zero subscript.");
17729   mp_flush_error(mp, 0);
17730 }
17731
17732 @ Every time we call |get_x_next|, there's a chance that the variable we've
17733 been looking at will disappear. Thus, we cannot safely keep |q| pointing
17734 into the variable structure; we need to start searching from the root each time.
17735
17736 @<Find the approximate type |tt| and corresponding~|q|@>=
17737 @^inner loop@>
17738
17739   p=mp_link(pre_head); q=mp_info(p); tt=undefined;
17740   if ( eq_type(q) % outer_tag==tag_token ) {
17741     q=equiv(q);
17742     if ( q==null ) goto DONE2;
17743     while (1) { 
17744       p=mp_link(p);
17745       if ( p==null ) {
17746         tt=mp_type(q); goto DONE2;
17747       };
17748       if ( mp_type(q)!=mp_structured ) goto DONE2;
17749       q=mp_link(attr_head(q)); /* the |collective_subscript| attribute */
17750       if ( p>=mp->hi_mem_min ) { /* it's not a subscript */
17751         do {  q=mp_link(q); } while (! (attr_loc(q)>=mp_info(p)));
17752         if ( attr_loc(q)>mp_info(p) ) goto DONE2;
17753       }
17754     }
17755   }
17756 DONE2:
17757   ;
17758 }
17759
17760 @ How do things stand now? Well, we have scanned an entire variable name,
17761 including possible subscripts and/or attributes; |cur_cmd|, |cur_mod|, and
17762 |cur_sym| represent the token that follows. If |post_head=null|, a
17763 token list for this variable name starts at |mp_link(pre_head)|, with all
17764 subscripts evaluated. But if |post_head<>null|, the variable turned out
17765 to be a suffixed macro; |pre_head| is the head of the prefix list, while
17766 |post_head| is the head of a token list containing both `\.{\AT!}' and
17767 the suffix.
17768
17769 Our immediate problem is to see if this variable still exists. (Variable
17770 structures can change drastically whenever we call |get_x_next|; users
17771 aren't supposed to do this, but the fact that it is possible means that
17772 we must be cautious.)
17773
17774 The following procedure prints an error message when a variable
17775 unexpectedly disappears. Its help message isn't quite right for
17776 our present purposes, but we'll be able to fix that up.
17777
17778 @c 
17779 static void mp_obliterated (MP mp,pointer q) { 
17780   print_err("Variable "); mp_show_token_list(mp, q,null,1000,0);
17781   mp_print(mp, " has been obliterated");
17782 @.Variable...obliterated@>
17783   help5("It seems you did a nasty thing---probably by accident,",
17784      "but nevertheless you nearly hornswoggled me...",
17785      "While I was evaluating the right-hand side of this",
17786      "command, something happened, and the left-hand side",
17787      "is no longer a variable! So I won't change anything.");
17788 }
17789
17790 @ If the variable does exist, we also need to check
17791 for a few other special cases before deciding that a plain old ordinary
17792 variable has, indeed, been scanned.
17793
17794 @<Handle unusual cases that masquerade as variables...@>=
17795 if ( post_head!=null ) {
17796   @<Set up suffixed macro call and |goto restart|@>;
17797 }
17798 q=mp_link(pre_head); free_avail(pre_head);
17799 if ( mp->cur_cmd==my_var_flag ) { 
17800   mp->cur_type=mp_token_list; mp->cur_exp=q; goto DONE;
17801 }
17802 p=mp_find_variable(mp, q);
17803 if ( p!=null ) {
17804   mp_make_exp_copy(mp, p);
17805 } else { 
17806   mp_obliterated(mp, q);
17807   mp->help_line[2]="While I was evaluating the suffix of this variable,";
17808   mp->help_line[1]="something was redefined, and it's no longer a variable!";
17809   mp->help_line[0]="In order to get back on my feet, I've inserted `0' instead.";
17810   mp_put_get_flush_error(mp, 0);
17811 }
17812 mp_flush_node_list(mp, q); 
17813 goto DONE
17814
17815 @ The only complication associated with macro calling is that the prefix
17816 and ``at'' parameters must be packaged in an appropriate list of lists.
17817
17818 @<Set up unsuffixed macro call and |goto restart|@>=
17819
17820   p=mp_get_avail(mp); mp_info(pre_head)=mp_link(pre_head); mp_link(pre_head)=p;
17821   mp_info(p)=t; mp_macro_call(mp, value(q),pre_head,null);
17822   mp_get_x_next(mp); 
17823   goto RESTART;
17824 }
17825
17826 @ If the ``variable'' that turned out to be a suffixed macro no longer exists,
17827 we don't care, because we have reserved a pointer (|macro_ref|) to its
17828 token list.
17829
17830 @<Set up suffixed macro call and |goto restart|@>=
17831
17832   mp_back_input(mp); p=mp_get_avail(mp); q=mp_link(post_head);
17833   mp_info(pre_head)=mp_link(pre_head); mp_link(pre_head)=post_head;
17834   mp_info(post_head)=q; mp_link(post_head)=p; mp_info(p)=mp_link(q); mp_link(q)=null;
17835   mp_macro_call(mp, macro_ref,pre_head,null); decr(ref_count(macro_ref));
17836   mp_get_x_next(mp); goto RESTART;
17837 }
17838
17839 @ Our remaining job is simply to make a copy of the value that has been
17840 found. Some cases are harder than others, but complexity arises solely
17841 because of the multiplicity of possible cases.
17842
17843 @<Declare the procedure called |make_exp_copy|@>=
17844 @<Declare subroutines needed by |make_exp_copy|@>
17845 static void mp_make_exp_copy (MP mp,pointer p) {
17846   pointer q,r,t; /* registers for list manipulation */
17847 RESTART: 
17848   mp->cur_type=mp_type(p);
17849   switch (mp->cur_type) {
17850   case mp_vacuous: case mp_boolean_type: case mp_known:
17851     mp->cur_exp=value(p); break;
17852   case unknown_types:
17853     mp->cur_exp=mp_new_ring_entry(mp, p);
17854     break;
17855   case mp_string_type: 
17856     mp->cur_exp=value(p); add_str_ref(mp->cur_exp);
17857     break;
17858   case mp_picture_type:
17859     mp->cur_exp=value(p);add_edge_ref(mp->cur_exp);
17860     break;
17861   case mp_pen_type:
17862     mp->cur_exp=copy_pen(value(p));
17863     break; 
17864   case mp_path_type:
17865     mp->cur_exp=mp_copy_path(mp, value(p));
17866     break;
17867   case mp_transform_type: case mp_color_type: 
17868   case mp_cmykcolor_type: case mp_pair_type:
17869     @<Copy the big node |p|@>;
17870     break;
17871   case mp_dependent: case mp_proto_dependent:
17872     mp_encapsulate(mp, mp_copy_dep_list(mp, dep_list(p)));
17873     break;
17874   case mp_numeric_type: 
17875     new_indep(p); goto RESTART;
17876     break;
17877   case mp_independent: 
17878     q=mp_single_dependency(mp, p);
17879     if ( q==mp->dep_final ){ 
17880       mp->cur_type=mp_known; mp->cur_exp=0; mp_free_node(mp, q,dep_node_size);
17881     } else { 
17882       mp->cur_type=mp_dependent; mp_encapsulate(mp, q);
17883     }
17884     break;
17885   default: 
17886     mp_confusion(mp, "copy");
17887 @:this can't happen copy}{\quad copy@>
17888     break;
17889   }
17890 }
17891
17892 @ The |encapsulate| subroutine assumes that |dep_final| is the
17893 tail of dependency list~|p|.
17894
17895 @<Declare subroutines needed by |make_exp_copy|@>=
17896 static void mp_encapsulate (MP mp,pointer p) { 
17897   mp->cur_exp=mp_get_node(mp, value_node_size); mp_type(mp->cur_exp)=mp->cur_type;
17898   mp_name_type(mp->cur_exp)=mp_capsule; mp_new_dep(mp, mp->cur_exp,p);
17899 }
17900
17901 @ The most tedious case arises when the user refers to a
17902 \&{pair}, \&{color}, or \&{transform} variable; we must copy several fields,
17903 each of which can be |independent|, |dependent|, |mp_proto_dependent|,
17904 or |known|.
17905
17906 @<Copy the big node |p|@>=
17907
17908   if ( value(p)==null ) 
17909     mp_init_big_node(mp, p);
17910   t=mp_get_node(mp, value_node_size); mp_name_type(t)=mp_capsule; mp_type(t)=mp->cur_type;
17911   mp_init_big_node(mp, t);
17912   q=value(p)+mp->big_node_size[mp->cur_type]; 
17913   r=value(t)+mp->big_node_size[mp->cur_type];
17914   do {  
17915     q=q-2; r=r-2; mp_install(mp, r,q);
17916   } while (q!=value(p));
17917   mp->cur_exp=t;
17918 }
17919
17920 @ The |install| procedure copies a numeric field~|q| into field~|r| of
17921 a big node that will be part of a capsule.
17922
17923 @<Declare subroutines needed by |make_exp_copy|@>=
17924 static void mp_install (MP mp,pointer r, pointer q) {
17925   pointer p; /* temporary register */
17926   if ( mp_type(q)==mp_known ){ 
17927     value(r)=value(q); mp_type(r)=mp_known;
17928   } else  if ( mp_type(q)==mp_independent ) {
17929     p=mp_single_dependency(mp, q);
17930     if ( p==mp->dep_final ) {
17931       mp_type(r)=mp_known; value(r)=0; mp_free_node(mp, p,dep_node_size);
17932     } else  { 
17933       mp_type(r)=mp_dependent; mp_new_dep(mp, r,p);
17934     }
17935   } else {
17936     mp_type(r)=mp_type(q); mp_new_dep(mp, r,mp_copy_dep_list(mp, dep_list(q)));
17937   }
17938 }
17939
17940 @ Expressions of the form `\.{a[b,c]}' are converted into
17941 `\.{b+a*(c-b)}', without checking the types of \.b~or~\.c,
17942 provided that \.a is numeric.
17943
17944 @<Scan a mediation...@>=
17945
17946   p=mp_stash_cur_exp(mp); mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17947   if ( mp->cur_cmd!=comma ) {
17948     @<Put the left bracket and the expression back...@>;
17949     mp_unstash_cur_exp(mp, p);
17950   } else { 
17951     q=mp_stash_cur_exp(mp); mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17952     if ( mp->cur_cmd!=right_bracket ) {
17953       mp_missing_err(mp, "]");
17954 @.Missing `]'@>
17955       help3("I've scanned an expression of the form `a[b,c',",
17956       "so a right bracket should have come next.",
17957       "I shall pretend that one was there.");
17958       mp_back_error(mp);
17959     }
17960     r=mp_stash_cur_exp(mp); mp_make_exp_copy(mp, q);
17961     mp_do_binary(mp, r,minus); mp_do_binary(mp, p,times); 
17962     mp_do_binary(mp, q,plus); mp_get_x_next(mp);
17963   }
17964 }
17965
17966 @ Here is a comparatively simple routine that is used to scan the
17967 \&{suffix} parameters of a macro.
17968
17969 @<Declare the basic parsing subroutines@>=
17970 static void mp_scan_suffix (MP mp) {
17971   pointer h,t; /* head and tail of the list being built */
17972   pointer p; /* temporary register */
17973   h=mp_get_avail(mp); t=h;
17974   while (1) { 
17975     if ( mp->cur_cmd==left_bracket ) {
17976       @<Scan a bracketed subscript and set |cur_cmd:=numeric_token|@>;
17977     }
17978     if ( mp->cur_cmd==numeric_token ) {
17979       p=mp_new_num_tok(mp, mp->cur_mod);
17980     } else if ((mp->cur_cmd==tag_token)||(mp->cur_cmd==internal_quantity) ) {
17981        p=mp_get_avail(mp); mp_info(p)=mp->cur_sym;
17982     } else {
17983       break;
17984     }
17985     mp_link(t)=p; t=p; mp_get_x_next(mp);
17986   }
17987   mp->cur_exp=mp_link(h); free_avail(h); mp->cur_type=mp_token_list;
17988 }
17989
17990 @ @<Scan a bracketed subscript and set |cur_cmd:=numeric_token|@>=
17991
17992   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17993   if ( mp->cur_type!=mp_known ) mp_bad_subscript(mp);
17994   if ( mp->cur_cmd!=right_bracket ) {
17995      mp_missing_err(mp, "]");
17996 @.Missing `]'@>
17997     help3("I've seen a `[' and a subscript value, in a suffix,",
17998       "so a right bracket should have come next.",
17999       "I shall pretend that one was there.");
18000     mp_back_error(mp);
18001   }
18002   mp->cur_cmd=numeric_token; mp->cur_mod=mp->cur_exp;
18003 }
18004
18005 @* \[38] Parsing secondary and higher expressions.
18006
18007 After the intricacies of |scan_primary|\kern-1pt,
18008 the |scan_secondary| routine is
18009 refreshingly simple. It's not trivial, but the operations are relatively
18010 straightforward; the main difficulty is, again, that expressions and data
18011 structures might change drastically every time we call |get_x_next|, so a
18012 cautious approach is mandatory. For example, a macro defined by
18013 \&{primarydef} might have disappeared by the time its second argument has
18014 been scanned; we solve this by increasing the reference count of its token
18015 list, so that the macro can be called even after it has been clobbered.
18016
18017 @<Declare the basic parsing subroutines@>=
18018 static void mp_scan_secondary (MP mp) {
18019   pointer p; /* for list manipulation */
18020   halfword c,d; /* operation codes or modifiers */
18021   pointer mac_name; /* token defined with \&{primarydef} */
18022 RESTART:
18023   if ((mp->cur_cmd<min_primary_command)||
18024       (mp->cur_cmd>max_primary_command) )
18025     mp_bad_exp(mp, "A secondary");
18026 @.A secondary expression...@>
18027   mp_scan_primary(mp);
18028 CONTINUE: 
18029   if ( mp->cur_cmd<=max_secondary_command &&
18030        mp->cur_cmd>=min_secondary_command ) {
18031     p=mp_stash_cur_exp(mp); 
18032     c=mp->cur_mod; d=mp->cur_cmd;
18033     if ( d==secondary_primary_macro ) { 
18034       mac_name=mp->cur_sym; 
18035       add_mac_ref(c);
18036     }
18037     mp_get_x_next(mp); 
18038     mp_scan_primary(mp);
18039     if ( d!=secondary_primary_macro ) {
18040       mp_do_binary(mp, p,c);
18041     } else { 
18042       mp_back_input(mp); 
18043       mp_binary_mac(mp, p,c,mac_name);
18044       decr(ref_count(c)); 
18045       mp_get_x_next(mp); 
18046       goto RESTART;
18047     }
18048     goto CONTINUE;
18049   }
18050 }
18051
18052 @ The following procedure calls a macro that has two parameters,
18053 |p| and |cur_exp|.
18054
18055 @c 
18056 static void mp_binary_mac (MP mp,pointer p, pointer c, pointer n) {
18057   pointer q,r; /* nodes in the parameter list */
18058   q=mp_get_avail(mp); r=mp_get_avail(mp); mp_link(q)=r;
18059   mp_info(q)=p; mp_info(r)=mp_stash_cur_exp(mp);
18060   mp_macro_call(mp, c,q,n);
18061 }
18062
18063 @ The next procedure, |scan_tertiary|, is pretty much the same deal.
18064
18065 @<Declare the basic parsing subroutines@>=
18066 static void mp_scan_tertiary (MP mp) {
18067   pointer p; /* for list manipulation */
18068   halfword c,d; /* operation codes or modifiers */
18069   pointer mac_name; /* token defined with \&{secondarydef} */
18070 RESTART:
18071   if ((mp->cur_cmd<min_primary_command)||
18072       (mp->cur_cmd>max_primary_command) )
18073     mp_bad_exp(mp, "A tertiary");
18074 @.A tertiary expression...@>
18075   mp_scan_secondary(mp);
18076 CONTINUE: 
18077   if ( mp->cur_cmd<=max_tertiary_command ) {
18078     if ( mp->cur_cmd>=min_tertiary_command ) {
18079       p=mp_stash_cur_exp(mp); c=mp->cur_mod; d=mp->cur_cmd;
18080       if ( d==tertiary_secondary_macro ) { 
18081         mac_name=mp->cur_sym; add_mac_ref(c);
18082       };
18083       mp_get_x_next(mp); mp_scan_secondary(mp);
18084       if ( d!=tertiary_secondary_macro ) {
18085         mp_do_binary(mp, p,c);
18086       } else { 
18087         mp_back_input(mp); mp_binary_mac(mp, p,c,mac_name);
18088         decr(ref_count(c)); mp_get_x_next(mp); 
18089         goto RESTART;
18090       }
18091       goto CONTINUE;
18092     }
18093   }
18094 }
18095
18096 @ Finally we reach the deepest level in our quartet of parsing routines.
18097 This one is much like the others; but it has an extra complication from
18098 paths, which materialize here.
18099
18100 @d continue_path 25 /* a label inside of |scan_expression| */
18101 @d finish_path 26 /* another */
18102
18103 @<Declare the basic parsing subroutines@>=
18104 static void mp_scan_expression (MP mp) {
18105   pointer p,q,r,pp,qq; /* for list manipulation */
18106   halfword c,d; /* operation codes or modifiers */
18107   int my_var_flag; /* initial value of |var_flag| */
18108   pointer mac_name; /* token defined with \&{tertiarydef} */
18109   boolean cycle_hit; /* did a path expression just end with `\&{cycle}'? */
18110   scaled x,y; /* explicit coordinates or tension at a path join */
18111   int t; /* knot type following a path join */
18112   t=0; y=0; x=0;
18113   my_var_flag=mp->var_flag; mac_name=null;
18114 RESTART:
18115   if ((mp->cur_cmd<min_primary_command)||
18116       (mp->cur_cmd>max_primary_command) )
18117     mp_bad_exp(mp, "An");
18118 @.An expression...@>
18119   mp_scan_tertiary(mp);
18120 CONTINUE: 
18121   if ( mp->cur_cmd<=max_expression_command )
18122     if ( mp->cur_cmd>=min_expression_command ) {
18123       if ( (mp->cur_cmd!=equals)||(my_var_flag!=assignment) ) {
18124         p=mp_stash_cur_exp(mp); c=mp->cur_mod; d=mp->cur_cmd;
18125         if ( d==expression_tertiary_macro ) {
18126           mac_name=mp->cur_sym; add_mac_ref(c);
18127         }
18128         if ( (d<ampersand)||((d==ampersand)&&
18129              ((mp_type(p)==mp_pair_type)||(mp_type(p)==mp_path_type))) ) {
18130           @<Scan a path construction operation;
18131             but |return| if |p| has the wrong type@>;
18132         } else { 
18133           mp_get_x_next(mp); mp_scan_tertiary(mp);
18134           if ( d!=expression_tertiary_macro ) {
18135             mp_do_binary(mp, p,c);
18136           } else  { 
18137             mp_back_input(mp); mp_binary_mac(mp, p,c,mac_name);
18138             decr(ref_count(c)); mp_get_x_next(mp); 
18139             goto RESTART;
18140           }
18141         }
18142         goto CONTINUE;
18143      }
18144   }
18145 }
18146
18147 @ The reader should review the data structure conventions for paths before
18148 hoping to understand the next part of this code.
18149
18150 @<Scan a path construction operation...@>=
18151
18152   cycle_hit=false;
18153   @<Convert the left operand, |p|, into a partial path ending at~|q|;
18154     but |return| if |p| doesn't have a suitable type@>;
18155 CONTINUE_PATH: 
18156   @<Determine the path join parameters;
18157     but |goto finish_path| if there's only a direction specifier@>;
18158   if ( mp->cur_cmd==cycle ) {
18159     @<Get ready to close a cycle@>;
18160   } else { 
18161     mp_scan_tertiary(mp);
18162     @<Convert the right operand, |cur_exp|,
18163       into a partial path from |pp| to~|qq|@>;
18164   }
18165   @<Join the partial paths and reset |p| and |q| to the head and tail
18166     of the result@>;
18167   if ( mp->cur_cmd>=min_expression_command )
18168     if ( mp->cur_cmd<=ampersand ) if ( ! cycle_hit ) goto CONTINUE_PATH;
18169 FINISH_PATH:
18170   @<Choose control points for the path and put the result into |cur_exp|@>;
18171 }
18172
18173 @ @<Convert the left operand, |p|, into a partial path ending at~|q|...@>=
18174
18175   mp_unstash_cur_exp(mp, p);
18176   if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) p=mp_new_knot(mp);
18177   else if ( mp->cur_type==mp_path_type ) p=mp->cur_exp;
18178   else return;
18179   q=p;
18180   while ( mp_link(q)!=p ) q=mp_link(q);
18181   if ( mp_left_type(p)!=mp_endpoint ) { /* open up a cycle */
18182     r=mp_copy_knot(mp, p); mp_link(q)=r; q=r;
18183   }
18184   mp_left_type(p)=mp_open; mp_right_type(q)=mp_open;
18185 }
18186
18187 @ A pair of numeric values is changed into a knot node for a one-point path
18188 when \MP\ discovers that the pair is part of a path.
18189
18190 @c 
18191 static pointer mp_new_knot (MP mp) { /* convert a pair to a knot with two endpoints */
18192   pointer q; /* the new node */
18193   q=mp_get_node(mp, knot_node_size); mp_left_type(q)=mp_endpoint;
18194   mp_right_type(q)=mp_endpoint; mp_originator(q)=mp_metapost_user; mp_link(q)=q;
18195   mp_known_pair(mp); mp_x_coord(q)=mp->cur_x; mp_y_coord(q)=mp->cur_y;
18196   return q;
18197 }
18198
18199 @ The |known_pair| subroutine sets |cur_x| and |cur_y| to the components
18200 of the current expression, assuming that the current expression is a
18201 pair of known numerics. Unknown components are zeroed, and the
18202 current expression is flushed.
18203
18204 @<Declarations@>=
18205 static void mp_known_pair (MP mp);
18206
18207 @ @c
18208 void mp_known_pair (MP mp) {
18209   pointer p; /* the pair node */
18210   if ( mp->cur_type!=mp_pair_type ) {
18211     exp_err("Undefined coordinates have been replaced by (0,0)");
18212 @.Undefined coordinates...@>
18213     help5("I need x and y numbers for this part of the path.",
18214        "The value I found (see above) was no good;",
18215        "so I'll try to keep going by using zero instead.",
18216        "(Chapter 27 of The METAFONTbook explains that",
18217 @:METAFONTbook}{\sl The {\logos METAFONT\/}book@>
18218        "you might want to type `I ??" "?' now.)");
18219     mp_put_get_flush_error(mp, 0); mp->cur_x=0; mp->cur_y=0;
18220   } else { 
18221     p=value(mp->cur_exp);
18222      @<Make sure that both |x| and |y| parts of |p| are known;
18223        copy them into |cur_x| and |cur_y|@>;
18224     mp_flush_cur_exp(mp, 0);
18225   }
18226 }
18227
18228 @ @<Make sure that both |x| and |y| parts of |p| are known...@>=
18229 if ( mp_type(x_part_loc(p))==mp_known ) {
18230   mp->cur_x=value(x_part_loc(p));
18231 } else { 
18232   mp_disp_err(mp, x_part_loc(p),
18233     "Undefined x coordinate has been replaced by 0");
18234 @.Undefined coordinates...@>
18235   help5("I need a `known' x value for this part of the path.",
18236     "The value I found (see above) was no good;",
18237     "so I'll try to keep going by using zero instead.",
18238     "(Chapter 27 of The METAFONTbook explains that",
18239 @:METAFONTbook}{\sl The {\logos METAFONT\/}book@>
18240     "you might want to type `I ??" "?' now.)");
18241   mp_put_get_error(mp); mp_recycle_value(mp, x_part_loc(p)); mp->cur_x=0;
18242 }
18243 if ( mp_type(y_part_loc(p))==mp_known ) {
18244   mp->cur_y=value(y_part_loc(p));
18245 } else { 
18246   mp_disp_err(mp, y_part_loc(p),
18247     "Undefined y coordinate has been replaced by 0");
18248   help5("I need a `known' y value for this part of the path.",
18249     "The value I found (see above) was no good;",
18250     "so I'll try to keep going by using zero instead.",
18251     "(Chapter 27 of The METAFONTbook explains that",
18252     "you might want to type `I ??" "?' now.)");
18253   mp_put_get_error(mp); mp_recycle_value(mp, y_part_loc(p)); mp->cur_y=0;
18254 }
18255
18256 @ At this point |cur_cmd| is either |ampersand|, |left_brace|, or |path_join|.
18257
18258 @<Determine the path join parameters...@>=
18259 if ( mp->cur_cmd==left_brace ) {
18260   @<Put the pre-join direction information into node |q|@>;
18261 }
18262 d=mp->cur_cmd;
18263 if ( d==path_join ) {
18264   @<Determine the tension and/or control points@>;
18265 } else if ( d!=ampersand ) {
18266   goto FINISH_PATH;
18267 }
18268 mp_get_x_next(mp);
18269 if ( mp->cur_cmd==left_brace ) {
18270   @<Put the post-join direction information into |x| and |t|@>;
18271 } else if ( mp_right_type(q)!=mp_explicit ) {
18272   t=mp_open; x=0;
18273 }
18274
18275 @ The |scan_direction| subroutine looks at the directional information
18276 that is enclosed in braces, and also scans ahead to the following character.
18277 A type code is returned, either |open| (if the direction was $(0,0)$),
18278 or |curl| (if the direction was a curl of known value |cur_exp|), or
18279 |given| (if the direction is given by the |angle| value that now
18280 appears in |cur_exp|).
18281
18282 There's nothing difficult about this subroutine, but the program is rather
18283 lengthy because a variety of potential errors need to be nipped in the bud.
18284
18285 @c 
18286 static quarterword mp_scan_direction (MP mp) {
18287   int t; /* the type of information found */
18288   scaled x; /* an |x| coordinate */
18289   mp_get_x_next(mp);
18290   if ( mp->cur_cmd==curl_command ) {
18291      @<Scan a curl specification@>;
18292   } else {
18293     @<Scan a given direction@>;
18294   }
18295   if ( mp->cur_cmd!=right_brace ) {
18296     mp_missing_err(mp, "}");
18297 @.Missing `\char`\}'@>
18298     help3("I've scanned a direction spec for part of a path,",
18299       "so a right brace should have come next.",
18300       "I shall pretend that one was there.");
18301     mp_back_error(mp);
18302   }
18303   mp_get_x_next(mp); 
18304   return t;
18305 }
18306
18307 @ @<Scan a curl specification@>=
18308 { mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
18309 if ( (mp->cur_type!=mp_known)||(mp->cur_exp<0) ){ 
18310   exp_err("Improper curl has been replaced by 1");
18311 @.Improper curl@>
18312   help1("A curl must be a known, nonnegative number.");
18313   mp_put_get_flush_error(mp, unity);
18314 }
18315 t=mp_curl;
18316 }
18317
18318 @ @<Scan a given direction@>=
18319 { mp_scan_expression(mp);
18320   if ( mp->cur_type>mp_pair_type ) {
18321     @<Get given directions separated by commas@>;
18322   } else {
18323     mp_known_pair(mp);
18324   }
18325   if ( (mp->cur_x==0)&&(mp->cur_y==0) )  t=mp_open;
18326   else  { t=mp_given; mp->cur_exp=mp_n_arg(mp, mp->cur_x,mp->cur_y);}
18327 }
18328
18329 @ @<Get given directions separated by commas@>=
18330
18331   if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
18332     exp_err("Undefined x coordinate has been replaced by 0");
18333 @.Undefined coordinates...@>
18334     help5("I need a `known' x value for this part of the path.",
18335       "The value I found (see above) was no good;",
18336       "so I'll try to keep going by using zero instead.",
18337       "(Chapter 27 of The METAFONTbook explains that",
18338 @:METAFONTbook}{\sl The {\logos METAFONT\/}book@>
18339       "you might want to type `I ??" "?' now.)");
18340     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
18341   }
18342   x=mp->cur_exp;
18343   if ( mp->cur_cmd!=comma ) {
18344     mp_missing_err(mp, ",");
18345 @.Missing `,'@>
18346     help2("I've got the x coordinate of a path direction;",
18347           "will look for the y coordinate next.");
18348     mp_back_error(mp);
18349   }
18350   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
18351   if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
18352      exp_err("Undefined y coordinate has been replaced by 0");
18353     help5("I need a `known' y value for this part of the path.",
18354       "The value I found (see above) was no good;",
18355       "so I'll try to keep going by using zero instead.",
18356       "(Chapter 27 of The METAFONTbook explains that",
18357       "you might want to type `I ??" "?' now.)");
18358     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
18359   }
18360   mp->cur_y=mp->cur_exp; mp->cur_x=x;
18361 }
18362
18363 @ At this point |mp_right_type(q)| is usually |open|, but it may have been
18364 set to some other value by a previous operation. We must maintain
18365 the value of |mp_right_type(q)| in cases such as
18366 `\.{..\{curl2\}z\{0,0\}..}'.
18367
18368 @<Put the pre-join...@>=
18369
18370   t=mp_scan_direction(mp);
18371   if ( t!=mp_open ) {
18372     mp_right_type(q)=t; right_given(q)=mp->cur_exp;
18373     if ( mp_left_type(q)==mp_open ) {
18374       mp_left_type(q)=t; left_given(q)=mp->cur_exp;
18375     } /* note that |left_given(q)=left_curl(q)| */
18376   }
18377 }
18378
18379 @ Since |left_tension| and |mp_left_y| share the same position in knot nodes,
18380 and since |left_given| is similarly equivalent to |mp_left_x|, we use
18381 |x| and |y| to hold the given direction and tension information when
18382 there are no explicit control points.
18383
18384 @<Put the post-join...@>=
18385
18386   t=mp_scan_direction(mp);
18387   if ( mp_right_type(q)!=mp_explicit ) x=mp->cur_exp;
18388   else t=mp_explicit; /* the direction information is superfluous */
18389 }
18390
18391 @ @<Determine the tension and/or...@>=
18392
18393   mp_get_x_next(mp);
18394   if ( mp->cur_cmd==tension ) {
18395     @<Set explicit tensions@>;
18396   } else if ( mp->cur_cmd==controls ) {
18397     @<Set explicit control points@>;
18398   } else  { 
18399     right_tension(q)=unity; y=unity; mp_back_input(mp); /* default tension */
18400     goto DONE;
18401   };
18402   if ( mp->cur_cmd!=path_join ) {
18403      mp_missing_err(mp, "..");
18404 @.Missing `..'@>
18405     help1("A path join command should end with two dots.");
18406     mp_back_error(mp);
18407   }
18408 DONE:
18409   ;
18410 }
18411
18412 @ @<Set explicit tensions@>=
18413
18414   mp_get_x_next(mp); y=mp->cur_cmd;
18415   if ( mp->cur_cmd==at_least ) mp_get_x_next(mp);
18416   mp_scan_primary(mp);
18417   @<Make sure that the current expression is a valid tension setting@>;
18418   if ( y==at_least ) negate(mp->cur_exp);
18419   right_tension(q)=mp->cur_exp;
18420   if ( mp->cur_cmd==and_command ) {
18421     mp_get_x_next(mp); y=mp->cur_cmd;
18422     if ( mp->cur_cmd==at_least ) mp_get_x_next(mp);
18423     mp_scan_primary(mp);
18424     @<Make sure that the current expression is a valid tension setting@>;
18425     if ( y==at_least ) negate(mp->cur_exp);
18426   }
18427   y=mp->cur_exp;
18428 }
18429
18430 @ @d min_tension three_quarter_unit
18431
18432 @<Make sure that the current expression is a valid tension setting@>=
18433 if ( (mp->cur_type!=mp_known)||(mp->cur_exp<min_tension) ) {
18434   exp_err("Improper tension has been set to 1");
18435 @.Improper tension@>
18436   help1("The expression above should have been a number >=3/4.");
18437   mp_put_get_flush_error(mp, unity);
18438 }
18439
18440 @ @<Set explicit control points@>=
18441
18442   mp_right_type(q)=mp_explicit; t=mp_explicit; mp_get_x_next(mp); mp_scan_primary(mp);
18443   mp_known_pair(mp); mp_right_x(q)=mp->cur_x; mp_right_y(q)=mp->cur_y;
18444   if ( mp->cur_cmd!=and_command ) {
18445     x=mp_right_x(q); y=mp_right_y(q);
18446   } else { 
18447     mp_get_x_next(mp); mp_scan_primary(mp);
18448     mp_known_pair(mp); x=mp->cur_x; y=mp->cur_y;
18449   }
18450 }
18451
18452 @ @<Convert the right operand, |cur_exp|, into a partial path...@>=
18453
18454   if ( mp->cur_type!=mp_path_type ) pp=mp_new_knot(mp);
18455   else pp=mp->cur_exp;
18456   qq=pp;
18457   while ( mp_link(qq)!=pp ) qq=mp_link(qq);
18458   if ( mp_left_type(pp)!=mp_endpoint ) { /* open up a cycle */
18459     r=mp_copy_knot(mp, pp); mp_link(qq)=r; qq=r;
18460   }
18461   mp_left_type(pp)=mp_open; mp_right_type(qq)=mp_open;
18462 }
18463
18464 @ If a person tries to define an entire path by saying `\.{(x,y)\&cycle}',
18465 we silently change the specification to `\.{(x,y)..cycle}', since a cycle
18466 shouldn't have length zero.
18467
18468 @<Get ready to close a cycle@>=
18469
18470   cycle_hit=true; mp_get_x_next(mp); pp=p; qq=p;
18471   if ( d==ampersand ) if ( p==q ) {
18472     d=path_join; right_tension(q)=unity; y=unity;
18473   }
18474 }
18475
18476 @ @<Join the partial paths and reset |p| and |q|...@>=
18477
18478 if ( d==ampersand ) {
18479   if ( (mp_x_coord(q)!=mp_x_coord(pp))||(mp_y_coord(q)!=mp_y_coord(pp)) ) {
18480     print_err("Paths don't touch; `&' will be changed to `..'");
18481 @.Paths don't touch@>
18482     help3("When you join paths `p&q', the ending point of p",
18483       "must be exactly equal to the starting point of q.",
18484       "So I'm going to pretend that you said `p..q' instead.");
18485     mp_put_get_error(mp); d=path_join; right_tension(q)=unity; y=unity;
18486   }
18487 }
18488 @<Plug an opening in |mp_right_type(pp)|, if possible@>;
18489 if ( d==ampersand ) {
18490   @<Splice independent paths together@>;
18491 } else  { 
18492   @<Plug an opening in |mp_right_type(q)|, if possible@>;
18493   mp_link(q)=pp; mp_left_y(pp)=y;
18494   if ( t!=mp_open ) { mp_left_x(pp)=x; mp_left_type(pp)=t;  };
18495 }
18496 q=qq;
18497 }
18498
18499 @ @<Plug an opening in |mp_right_type(q)|...@>=
18500 if ( mp_right_type(q)==mp_open ) {
18501   if ( (mp_left_type(q)==mp_curl)||(mp_left_type(q)==mp_given) ) {
18502     mp_right_type(q)=mp_left_type(q); right_given(q)=left_given(q);
18503   }
18504 }
18505
18506 @ @<Plug an opening in |mp_right_type(pp)|...@>=
18507 if ( mp_right_type(pp)==mp_open ) {
18508   if ( (t==mp_curl)||(t==mp_given) ) {
18509     mp_right_type(pp)=t; right_given(pp)=x;
18510   }
18511 }
18512
18513 @ @<Splice independent paths together@>=
18514
18515   if ( mp_left_type(q)==mp_open ) if ( mp_right_type(q)==mp_open ) {
18516     mp_left_type(q)=mp_curl; left_curl(q)=unity;
18517   }
18518   if ( mp_right_type(pp)==mp_open ) if ( t==mp_open ) {
18519     mp_right_type(pp)=mp_curl; right_curl(pp)=unity;
18520   }
18521   mp_right_type(q)=mp_right_type(pp); mp_link(q)=mp_link(pp);
18522   mp_right_x(q)=mp_right_x(pp); mp_right_y(q)=mp_right_y(pp);
18523   mp_free_node(mp, pp,knot_node_size);
18524   if ( qq==pp ) qq=q;
18525 }
18526
18527 @ @<Choose control points for the path...@>=
18528 if ( cycle_hit ) { 
18529   if ( d==ampersand ) p=q;
18530 } else  { 
18531   mp_left_type(p)=mp_endpoint;
18532   if ( mp_right_type(p)==mp_open ) { 
18533     mp_right_type(p)=mp_curl; right_curl(p)=unity;
18534   }
18535   mp_right_type(q)=mp_endpoint;
18536   if ( mp_left_type(q)==mp_open ) { 
18537     mp_left_type(q)=mp_curl; left_curl(q)=unity;
18538   }
18539   mp_link(q)=p;
18540 }
18541 mp_make_choices(mp, p);
18542 mp->cur_type=mp_path_type; mp->cur_exp=p
18543
18544 @ Finally, we sometimes need to scan an expression whose value is
18545 supposed to be either |true_code| or |false_code|.
18546
18547 @<Declare the basic parsing subroutines@>=
18548 static void mp_get_boolean (MP mp) { 
18549   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
18550   if ( mp->cur_type!=mp_boolean_type ) {
18551     exp_err("Undefined condition will be treated as `false'");
18552 @.Undefined condition...@>
18553     help2("The expression shown above should have had a definite",
18554           "true-or-false value. I'm changing it to `false'.");
18555     mp_put_get_flush_error(mp, false_code); mp->cur_type=mp_boolean_type;
18556   }
18557 }
18558
18559 @* \[39] Doing the operations.
18560 The purpose of parsing is primarily to permit people to avoid piles of
18561 parentheses. But the real work is done after the structure of an expression
18562 has been recognized; that's when new expressions are generated. We
18563 turn now to the guts of \MP, which handles individual operators that
18564 have come through the parsing mechanism.
18565
18566 We'll start with the easy ones that take no operands, then work our way
18567 up to operators with one and ultimately two arguments. In other words,
18568 we will write the three procedures |do_nullary|, |do_unary|, and |do_binary|
18569 that are invoked periodically by the expression scanners.
18570
18571 First let's make sure that all of the primitive operators are in the
18572 hash table. Although |scan_primary| and its relatives made use of the
18573 \\{cmd} code for these operators, the \\{do} routines base everything
18574 on the \\{mod} code. For example, |do_binary| doesn't care whether the
18575 operation it performs is a |primary_binary| or |secondary_binary|, etc.
18576
18577 @<Put each...@>=
18578 mp_primitive(mp, "true",nullary,true_code);
18579 @:true_}{\&{true} primitive@>
18580 mp_primitive(mp, "false",nullary,false_code);
18581 @:false_}{\&{false} primitive@>
18582 mp_primitive(mp, "nullpicture",nullary,null_picture_code);
18583 @:null_picture_}{\&{nullpicture} primitive@>
18584 mp_primitive(mp, "nullpen",nullary,null_pen_code);
18585 @:null_pen_}{\&{nullpen} primitive@>
18586 mp_primitive(mp, "jobname",nullary,job_name_op);
18587 @:job_name_}{\&{jobname} primitive@>
18588 mp_primitive(mp, "readstring",nullary,read_string_op);
18589 @:read_string_}{\&{readstring} primitive@>
18590 mp_primitive(mp, "pencircle",nullary,pen_circle);
18591 @:pen_circle_}{\&{pencircle} primitive@>
18592 mp_primitive(mp, "normaldeviate",nullary,normal_deviate);
18593 @:normal_deviate_}{\&{normaldeviate} primitive@>
18594 mp_primitive(mp, "readfrom",unary,read_from_op);
18595 @:read_from_}{\&{readfrom} primitive@>
18596 mp_primitive(mp, "closefrom",unary,close_from_op);
18597 @:close_from_}{\&{closefrom} primitive@>
18598 mp_primitive(mp, "odd",unary,odd_op);
18599 @:odd_}{\&{odd} primitive@>
18600 mp_primitive(mp, "known",unary,known_op);
18601 @:known_}{\&{known} primitive@>
18602 mp_primitive(mp, "unknown",unary,unknown_op);
18603 @:unknown_}{\&{unknown} primitive@>
18604 mp_primitive(mp, "not",unary,not_op);
18605 @:not_}{\&{not} primitive@>
18606 mp_primitive(mp, "decimal",unary,decimal);
18607 @:decimal_}{\&{decimal} primitive@>
18608 mp_primitive(mp, "reverse",unary,reverse);
18609 @:reverse_}{\&{reverse} primitive@>
18610 mp_primitive(mp, "makepath",unary,make_path_op);
18611 @:make_path_}{\&{makepath} primitive@>
18612 mp_primitive(mp, "makepen",unary,make_pen_op);
18613 @:make_pen_}{\&{makepen} primitive@>
18614 mp_primitive(mp, "oct",unary,oct_op);
18615 @:oct_}{\&{oct} primitive@>
18616 mp_primitive(mp, "hex",unary,hex_op);
18617 @:hex_}{\&{hex} primitive@>
18618 mp_primitive(mp, "ASCII",unary,ASCII_op);
18619 @:ASCII_}{\&{ASCII} primitive@>
18620 mp_primitive(mp, "char",unary,char_op);
18621 @:char_}{\&{char} primitive@>
18622 mp_primitive(mp, "length",unary,length_op);
18623 @:length_}{\&{length} primitive@>
18624 mp_primitive(mp, "turningnumber",unary,turning_op);
18625 @:turning_number_}{\&{turningnumber} primitive@>
18626 mp_primitive(mp, "xpart",unary,x_part);
18627 @:x_part_}{\&{xpart} primitive@>
18628 mp_primitive(mp, "ypart",unary,y_part);
18629 @:y_part_}{\&{ypart} primitive@>
18630 mp_primitive(mp, "xxpart",unary,xx_part);
18631 @:xx_part_}{\&{xxpart} primitive@>
18632 mp_primitive(mp, "xypart",unary,xy_part);
18633 @:xy_part_}{\&{xypart} primitive@>
18634 mp_primitive(mp, "yxpart",unary,yx_part);
18635 @:yx_part_}{\&{yxpart} primitive@>
18636 mp_primitive(mp, "yypart",unary,yy_part);
18637 @:yy_part_}{\&{yypart} primitive@>
18638 mp_primitive(mp, "redpart",unary,red_part);
18639 @:red_part_}{\&{redpart} primitive@>
18640 mp_primitive(mp, "greenpart",unary,green_part);
18641 @:green_part_}{\&{greenpart} primitive@>
18642 mp_primitive(mp, "bluepart",unary,blue_part);
18643 @:blue_part_}{\&{bluepart} primitive@>
18644 mp_primitive(mp, "cyanpart",unary,cyan_part);
18645 @:cyan_part_}{\&{cyanpart} primitive@>
18646 mp_primitive(mp, "magentapart",unary,magenta_part);
18647 @:magenta_part_}{\&{magentapart} primitive@>
18648 mp_primitive(mp, "yellowpart",unary,yellow_part);
18649 @:yellow_part_}{\&{yellowpart} primitive@>
18650 mp_primitive(mp, "blackpart",unary,black_part);
18651 @:black_part_}{\&{blackpart} primitive@>
18652 mp_primitive(mp, "greypart",unary,grey_part);
18653 @:grey_part_}{\&{greypart} primitive@>
18654 mp_primitive(mp, "colormodel",unary,color_model_part);
18655 @:color_model_part_}{\&{colormodel} primitive@>
18656 mp_primitive(mp, "fontpart",unary,font_part);
18657 @:font_part_}{\&{fontpart} primitive@>
18658 mp_primitive(mp, "textpart",unary,text_part);
18659 @:text_part_}{\&{textpart} primitive@>
18660 mp_primitive(mp, "pathpart",unary,path_part);
18661 @:path_part_}{\&{pathpart} primitive@>
18662 mp_primitive(mp, "penpart",unary,pen_part);
18663 @:pen_part_}{\&{penpart} primitive@>
18664 mp_primitive(mp, "dashpart",unary,dash_part);
18665 @:dash_part_}{\&{dashpart} primitive@>
18666 mp_primitive(mp, "sqrt",unary,sqrt_op);
18667 @:sqrt_}{\&{sqrt} primitive@>
18668 mp_primitive(mp, "mexp",unary,mp_m_exp_op);
18669 @:m_exp_}{\&{mexp} primitive@>
18670 mp_primitive(mp, "mlog",unary,mp_m_log_op);
18671 @:m_log_}{\&{mlog} primitive@>
18672 mp_primitive(mp, "sind",unary,sin_d_op);
18673 @:sin_d_}{\&{sind} primitive@>
18674 mp_primitive(mp, "cosd",unary,cos_d_op);
18675 @:cos_d_}{\&{cosd} primitive@>
18676 mp_primitive(mp, "floor",unary,floor_op);
18677 @:floor_}{\&{floor} primitive@>
18678 mp_primitive(mp, "uniformdeviate",unary,uniform_deviate);
18679 @:uniform_deviate_}{\&{uniformdeviate} primitive@>
18680 mp_primitive(mp, "charexists",unary,char_exists_op);
18681 @:char_exists_}{\&{charexists} primitive@>
18682 mp_primitive(mp, "fontsize",unary,font_size);
18683 @:font_size_}{\&{fontsize} primitive@>
18684 mp_primitive(mp, "llcorner",unary,ll_corner_op);
18685 @:ll_corner_}{\&{llcorner} primitive@>
18686 mp_primitive(mp, "lrcorner",unary,lr_corner_op);
18687 @:lr_corner_}{\&{lrcorner} primitive@>
18688 mp_primitive(mp, "ulcorner",unary,ul_corner_op);
18689 @:ul_corner_}{\&{ulcorner} primitive@>
18690 mp_primitive(mp, "urcorner",unary,ur_corner_op);
18691 @:ur_corner_}{\&{urcorner} primitive@>
18692 mp_primitive(mp, "arclength",unary,arc_length);
18693 @:arc_length_}{\&{arclength} primitive@>
18694 mp_primitive(mp, "angle",unary,angle_op);
18695 @:angle_}{\&{angle} primitive@>
18696 mp_primitive(mp, "cycle",cycle,cycle_op);
18697 @:cycle_}{\&{cycle} primitive@>
18698 mp_primitive(mp, "stroked",unary,stroked_op);
18699 @:stroked_}{\&{stroked} primitive@>
18700 mp_primitive(mp, "filled",unary,filled_op);
18701 @:filled_}{\&{filled} primitive@>
18702 mp_primitive(mp, "textual",unary,textual_op);
18703 @:textual_}{\&{textual} primitive@>
18704 mp_primitive(mp, "clipped",unary,clipped_op);
18705 @:clipped_}{\&{clipped} primitive@>
18706 mp_primitive(mp, "bounded",unary,bounded_op);
18707 @:bounded_}{\&{bounded} primitive@>
18708 mp_primitive(mp, "+",plus_or_minus,plus);
18709 @:+ }{\.{+} primitive@>
18710 mp_primitive(mp, "-",plus_or_minus,minus);
18711 @:- }{\.{-} primitive@>
18712 mp_primitive(mp, "*",secondary_binary,times);
18713 @:* }{\.{*} primitive@>
18714 mp_primitive(mp, "/",slash,over); mp->eqtb[frozen_slash]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
18715 @:/ }{\.{/} primitive@>
18716 mp_primitive(mp, "++",tertiary_binary,pythag_add);
18717 @:++_}{\.{++} primitive@>
18718 mp_primitive(mp, "+-+",tertiary_binary,pythag_sub);
18719 @:+-+_}{\.{+-+} primitive@>
18720 mp_primitive(mp, "or",tertiary_binary,or_op);
18721 @:or_}{\&{or} primitive@>
18722 mp_primitive(mp, "and",and_command,and_op);
18723 @:and_}{\&{and} primitive@>
18724 mp_primitive(mp, "<",expression_binary,less_than);
18725 @:< }{\.{<} primitive@>
18726 mp_primitive(mp, "<=",expression_binary,less_or_equal);
18727 @:<=_}{\.{<=} primitive@>
18728 mp_primitive(mp, ">",expression_binary,greater_than);
18729 @:> }{\.{>} primitive@>
18730 mp_primitive(mp, ">=",expression_binary,greater_or_equal);
18731 @:>=_}{\.{>=} primitive@>
18732 mp_primitive(mp, "=",equals,equal_to);
18733 @:= }{\.{=} primitive@>
18734 mp_primitive(mp, "<>",expression_binary,unequal_to);
18735 @:<>_}{\.{<>} primitive@>
18736 mp_primitive(mp, "substring",primary_binary,substring_of);
18737 @:substring_}{\&{substring} primitive@>
18738 mp_primitive(mp, "subpath",primary_binary,subpath_of);
18739 @:subpath_}{\&{subpath} primitive@>
18740 mp_primitive(mp, "directiontime",primary_binary,direction_time_of);
18741 @:direction_time_}{\&{directiontime} primitive@>
18742 mp_primitive(mp, "point",primary_binary,point_of);
18743 @:point_}{\&{point} primitive@>
18744 mp_primitive(mp, "precontrol",primary_binary,precontrol_of);
18745 @:precontrol_}{\&{precontrol} primitive@>
18746 mp_primitive(mp, "postcontrol",primary_binary,postcontrol_of);
18747 @:postcontrol_}{\&{postcontrol} primitive@>
18748 mp_primitive(mp, "penoffset",primary_binary,pen_offset_of);
18749 @:pen_offset_}{\&{penoffset} primitive@>
18750 mp_primitive(mp, "arctime",primary_binary,arc_time_of);
18751 @:arc_time_of_}{\&{arctime} primitive@>
18752 mp_primitive(mp, "mpversion",nullary,mp_version);
18753 @:mp_verison_}{\&{mpversion} primitive@>
18754 mp_primitive(mp, "&",ampersand,concatenate);
18755 @:!!!}{\.{\&} primitive@>
18756 mp_primitive(mp, "rotated",secondary_binary,rotated_by);
18757 @:rotated_}{\&{rotated} primitive@>
18758 mp_primitive(mp, "slanted",secondary_binary,slanted_by);
18759 @:slanted_}{\&{slanted} primitive@>
18760 mp_primitive(mp, "scaled",secondary_binary,scaled_by);
18761 @:scaled_}{\&{scaled} primitive@>
18762 mp_primitive(mp, "shifted",secondary_binary,shifted_by);
18763 @:shifted_}{\&{shifted} primitive@>
18764 mp_primitive(mp, "transformed",secondary_binary,transformed_by);
18765 @:transformed_}{\&{transformed} primitive@>
18766 mp_primitive(mp, "xscaled",secondary_binary,x_scaled);
18767 @:x_scaled_}{\&{xscaled} primitive@>
18768 mp_primitive(mp, "yscaled",secondary_binary,y_scaled);
18769 @:y_scaled_}{\&{yscaled} primitive@>
18770 mp_primitive(mp, "zscaled",secondary_binary,z_scaled);
18771 @:z_scaled_}{\&{zscaled} primitive@>
18772 mp_primitive(mp, "infont",secondary_binary,in_font);
18773 @:in_font_}{\&{infont} primitive@>
18774 mp_primitive(mp, "intersectiontimes",tertiary_binary,intersect);
18775 @:intersection_times_}{\&{intersectiontimes} primitive@>
18776 mp_primitive(mp, "envelope",primary_binary,envelope_of);
18777 @:envelope_}{\&{envelope} primitive@>
18778
18779 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
18780 case nullary:
18781 case unary:
18782 case primary_binary:
18783 case secondary_binary:
18784 case tertiary_binary:
18785 case expression_binary:
18786 case cycle:
18787 case plus_or_minus:
18788 case slash:
18789 case ampersand:
18790 case equals:
18791 case and_command:
18792   mp_print_op(mp, m);
18793   break;
18794
18795 @ OK, let's look at the simplest \\{do} procedure first.
18796
18797 @c @<Declare nullary action procedure@>
18798 static void mp_do_nullary (MP mp,quarterword c) { 
18799   check_arith;
18800   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>two )
18801     mp_show_cmd_mod(mp, nullary,c);
18802   switch (c) {
18803   case true_code: case false_code: 
18804     mp->cur_type=mp_boolean_type; mp->cur_exp=c;
18805     break;
18806   case null_picture_code: 
18807     mp->cur_type=mp_picture_type;
18808     mp->cur_exp=mp_get_node(mp, edge_header_size); 
18809     mp_init_edges(mp, mp->cur_exp);
18810     break;
18811   case null_pen_code: 
18812     mp->cur_type=mp_pen_type; mp->cur_exp=mp_get_pen_circle(mp, 0);
18813     break;
18814   case normal_deviate: 
18815     mp->cur_type=mp_known; mp->cur_exp=mp_norm_rand(mp);
18816     break;
18817   case pen_circle: 
18818     mp->cur_type=mp_pen_type; mp->cur_exp=mp_get_pen_circle(mp, unity);
18819     break;
18820   case job_name_op:  
18821     if ( mp->job_name==NULL ) mp_open_log_file(mp);
18822     mp->cur_type=mp_string_type; mp->cur_exp=rts(mp->job_name);
18823     break;
18824   case mp_version: 
18825     mp->cur_type=mp_string_type; 
18826     mp->cur_exp=intern(metapost_version) ;
18827     break;
18828   case read_string_op:
18829     @<Read a string from the terminal@>;
18830     break;
18831   } /* there are no other cases */
18832   check_arith;
18833 }
18834
18835 @ @<Read a string...@>=
18836
18837   if (mp->noninteractive || mp->interaction<=mp_nonstop_mode )
18838     mp_fatal_error(mp, "*** (cannot readstring in nonstop modes)");
18839   mp_begin_file_reading(mp); name=is_read;
18840   limit=start; prompt_input("");
18841   mp_finish_read(mp);
18842 }
18843
18844 @ @<Declare nullary action procedure@>=
18845 static void mp_finish_read (MP mp) { /* copy |buffer| line to |cur_exp| */
18846   size_t k;
18847   str_room((int)mp->last-start);
18848   for (k=(size_t)start;k<=mp->last-1;k++) {
18849    append_char(mp->buffer[k]);
18850   }
18851   mp_end_file_reading(mp); mp->cur_type=mp_string_type; 
18852   mp->cur_exp=mp_make_string(mp);
18853 }
18854
18855 @ Things get a bit more interesting when there's an operand. The
18856 operand to |do_unary| appears in |cur_type| and |cur_exp|.
18857
18858 @c @<Declare unary action procedures@>
18859 static void mp_do_unary (MP mp,quarterword c) {
18860   pointer p,q,r; /* for list manipulation */
18861   integer x; /* a temporary register */
18862   check_arith;
18863   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>two )
18864     @<Trace the current unary operation@>;
18865   switch (c) {
18866   case plus:
18867     if ( mp->cur_type<mp_color_type ) mp_bad_unary(mp, plus);
18868     break;
18869   case minus:
18870     @<Negate the current expression@>;
18871     break;
18872   @<Additional cases of unary operators@>;
18873   } /* there are no other cases */
18874   check_arith;
18875 }
18876
18877 @ The |nice_pair| function returns |true| if both components of a pair
18878 are known.
18879
18880 @<Declare unary action procedures@>=
18881 static boolean mp_nice_pair (MP mp,integer p, quarterword t) { 
18882   if ( t==mp_pair_type ) {
18883     p=value(p);
18884     if ( mp_type(x_part_loc(p))==mp_known )
18885       if ( mp_type(y_part_loc(p))==mp_known )
18886         return true;
18887   }
18888   return false;
18889 }
18890
18891 @ The |nice_color_or_pair| function is analogous except that it also accepts
18892 fully known colors.
18893
18894 @<Declare unary action procedures@>=
18895 static boolean mp_nice_color_or_pair (MP mp,integer p, quarterword t) {
18896   pointer q,r; /* for scanning the big node */
18897   if ( (t!=mp_pair_type)&&(t!=mp_color_type)&&(t!=mp_cmykcolor_type) ) {
18898     return false;
18899   } else { 
18900     q=value(p);
18901     r=q+mp->big_node_size[mp_type(p)];
18902     do {  
18903       r=r-2;
18904       if ( mp_type(r)!=mp_known )
18905         return false;
18906     } while (r!=q);
18907     return true;
18908   }
18909 }
18910
18911 @ @<Declare unary action...@>=
18912 static void mp_print_known_or_unknown_type (MP mp,quarterword t, integer v) { 
18913   mp_print_char(mp, xord('('));
18914   if ( t>mp_known ) mp_print(mp, "unknown numeric");
18915   else { if ( (t==mp_pair_type)||(t==mp_color_type)||(t==mp_cmykcolor_type) )
18916     if ( ! mp_nice_color_or_pair(mp, v,t) ) mp_print(mp, "unknown ");
18917     mp_print_type(mp, t);
18918   }
18919   mp_print_char(mp, xord(')'));
18920 }
18921
18922 @ @<Declare unary action...@>=
18923 static void mp_bad_unary (MP mp,quarterword c) { 
18924   exp_err("Not implemented: "); mp_print_op(mp, c);
18925 @.Not implemented...@>
18926   mp_print_known_or_unknown_type(mp, mp->cur_type,mp->cur_exp);
18927   help3("I'm afraid I don't know how to apply that operation to that",
18928     "particular type. Continue, and I'll simply return the",
18929     "argument (shown above) as the result of the operation.");
18930   mp_put_get_error(mp);
18931 }
18932
18933 @ @<Trace the current unary operation@>=
18934
18935   mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "{"); 
18936   mp_print_op(mp, c); mp_print_char(mp, xord('('));
18937   mp_print_exp(mp, null,0); /* show the operand, but not verbosely */
18938   mp_print(mp, ")}"); mp_end_diagnostic(mp, false);
18939 }
18940
18941 @ Negation is easy except when the current expression
18942 is of type |independent|, or when it is a pair with one or more
18943 |independent| components.
18944
18945 It is tempting to argue that the negative of an independent variable
18946 is an independent variable, hence we don't have to do anything when
18947 negating it. The fallacy is that other dependent variables pointing
18948 to the current expression must change the sign of their
18949 coefficients if we make no change to the current expression.
18950
18951 Instead, we work around the problem by copying the current expression
18952 and recycling it afterwards (cf.~the |stash_in| routine).
18953
18954 @<Negate the current expression@>=
18955 switch (mp->cur_type) {
18956 case mp_color_type:
18957 case mp_cmykcolor_type:
18958 case mp_pair_type:
18959 case mp_independent: 
18960   q=mp->cur_exp; mp_make_exp_copy(mp, q);
18961   if ( mp->cur_type==mp_dependent ) {
18962     mp_negate_dep_list(mp, dep_list(mp->cur_exp));
18963   } else if ( mp->cur_type<=mp_pair_type ) { /* |mp_color_type| or |mp_pair_type| */
18964     p=value(mp->cur_exp);
18965     r=p+mp->big_node_size[mp->cur_type];
18966     do {  
18967       r=r-2;
18968       if ( mp_type(r)==mp_known ) negate(value(r));
18969       else mp_negate_dep_list(mp, dep_list(r));
18970     } while (r!=p);
18971   } /* if |cur_type=mp_known| then |cur_exp=0| */
18972   mp_recycle_value(mp, q); mp_free_node(mp, q,value_node_size);
18973   break;
18974 case mp_dependent:
18975 case mp_proto_dependent:
18976   mp_negate_dep_list(mp, dep_list(mp->cur_exp));
18977   break;
18978 case mp_known:
18979   negate(mp->cur_exp);
18980   break;
18981 default:
18982   mp_bad_unary(mp, minus);
18983   break;
18984 }
18985
18986 @ @<Declare unary action...@>=
18987 static void mp_negate_dep_list (MP mp,pointer p) { 
18988   while (1) { 
18989     negate(value(p));
18990     if ( mp_info(p)==null ) return;
18991     p=mp_link(p);
18992   }
18993 }
18994
18995 @ @<Additional cases of unary operators@>=
18996 case not_op: 
18997   if ( mp->cur_type!=mp_boolean_type ) mp_bad_unary(mp, not_op);
18998   else mp->cur_exp=true_code+false_code-mp->cur_exp;
18999   break;
19000
19001 @ @d three_sixty_units 23592960 /* that's |360*unity| */
19002 @d boolean_reset(A) if ( (A) ) mp->cur_exp=true_code; else mp->cur_exp=false_code
19003
19004 @<Additional cases of unary operators@>=
19005 case sqrt_op:
19006 case mp_m_exp_op:
19007 case mp_m_log_op:
19008 case sin_d_op:
19009 case cos_d_op:
19010 case floor_op:
19011 case  uniform_deviate:
19012 case odd_op:
19013 case char_exists_op:
19014   if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
19015     mp_bad_unary(mp, c);
19016   } else {
19017     switch (c) {
19018     case sqrt_op:mp->cur_exp=mp_square_rt(mp, mp->cur_exp);break;
19019     case mp_m_exp_op:mp->cur_exp=mp_m_exp(mp, mp->cur_exp);break;
19020     case mp_m_log_op:mp->cur_exp=mp_m_log(mp, mp->cur_exp);break;
19021     case sin_d_op:
19022     case cos_d_op:
19023       mp_n_sin_cos(mp, (mp->cur_exp % three_sixty_units)*16);
19024       if ( c==sin_d_op ) mp->cur_exp=mp_round_fraction(mp, mp->n_sin);
19025       else mp->cur_exp=mp_round_fraction(mp, mp->n_cos);
19026       break;
19027     case floor_op:mp->cur_exp=mp_floor_scaled(mp, mp->cur_exp);break;
19028     case uniform_deviate:mp->cur_exp=mp_unif_rand(mp, mp->cur_exp);break;
19029     case odd_op: 
19030       boolean_reset(odd(mp_round_unscaled(mp, mp->cur_exp)));
19031       mp->cur_type=mp_boolean_type;
19032       break;
19033     case char_exists_op:
19034       @<Determine if a character has been shipped out@>;
19035       break;
19036     } /* there are no other cases */
19037   }
19038   break;
19039
19040 @ @<Additional cases of unary operators@>=
19041 case angle_op:
19042   if ( mp_nice_pair(mp, mp->cur_exp,mp->cur_type) ) {
19043     p=value(mp->cur_exp);
19044     x=mp_n_arg(mp, value(x_part_loc(p)),value(y_part_loc(p)));
19045     if ( x>=0 ) mp_flush_cur_exp(mp, (x+8)/ 16);
19046     else mp_flush_cur_exp(mp, -((-x+8)/ 16));
19047   } else {
19048     mp_bad_unary(mp, angle_op);
19049   }
19050   break;
19051
19052 @ If the current expression is a pair, but the context wants it to
19053 be a path, we call |pair_to_path|.
19054
19055 @<Declare unary action...@>=
19056 static void mp_pair_to_path (MP mp) { 
19057   mp->cur_exp=mp_new_knot(mp); 
19058   mp->cur_type=mp_path_type;
19059 }
19060
19061
19062 @d pict_color_type(A) ((mp_link(dummy_loc(mp->cur_exp))!=null) &&
19063          (has_color(mp_link(dummy_loc(mp->cur_exp)))) &&
19064          ((mp_color_model(mp_link(dummy_loc(mp->cur_exp)))==A)
19065          ||
19066          ((mp_color_model(mp_link(dummy_loc(mp->cur_exp)))==mp_uninitialized_model) &&
19067          (mp->internal[mp_default_color_model]/unity)==(A))))
19068
19069 @<Additional cases of unary operators@>=
19070 case x_part:
19071 case y_part:
19072   if ( (mp->cur_type==mp_pair_type)||(mp->cur_type==mp_transform_type) )
19073     mp_take_part(mp, c);
19074   else if ( mp->cur_type==mp_picture_type ) mp_take_pict_part(mp, c);
19075   else mp_bad_unary(mp, c);
19076   break;
19077 case xx_part:
19078 case xy_part:
19079 case yx_part:
19080 case yy_part: 
19081   if ( mp->cur_type==mp_transform_type ) mp_take_part(mp, c);
19082   else if ( mp->cur_type==mp_picture_type ) mp_take_pict_part(mp, c);
19083   else mp_bad_unary(mp, c);
19084   break;
19085 case red_part:
19086 case green_part:
19087 case blue_part: 
19088   if ( mp->cur_type==mp_color_type ) mp_take_part(mp, c);
19089   else if ( mp->cur_type==mp_picture_type ) {
19090     if pict_color_type(mp_rgb_model) mp_take_pict_part(mp, c);
19091     else mp_bad_color_part(mp, c);
19092   }
19093   else mp_bad_unary(mp, c);
19094   break;
19095 case cyan_part:
19096 case magenta_part:
19097 case yellow_part:
19098 case black_part: 
19099   if ( mp->cur_type==mp_cmykcolor_type) mp_take_part(mp, c); 
19100   else if ( mp->cur_type==mp_picture_type ) {
19101     if pict_color_type(mp_cmyk_model) mp_take_pict_part(mp, c);
19102     else mp_bad_color_part(mp, c);
19103   }
19104   else mp_bad_unary(mp, c);
19105   break;
19106 case grey_part: 
19107   if ( mp->cur_type==mp_known ) mp->cur_exp=value(c);
19108   else if ( mp->cur_type==mp_picture_type ) {
19109     if pict_color_type(mp_grey_model) mp_take_pict_part(mp, c);
19110     else mp_bad_color_part(mp, c);
19111   }
19112   else mp_bad_unary(mp, c);
19113   break;
19114 case color_model_part: 
19115   if ( mp->cur_type==mp_picture_type ) mp_take_pict_part(mp, c);
19116   else mp_bad_unary(mp, c);
19117   break;
19118
19119 @ @<Declarations@>=
19120 static void mp_bad_color_part(MP mp, quarterword c);
19121
19122 @ @c
19123 static void mp_bad_color_part(MP mp, quarterword c) {
19124   pointer p; /* the big node */
19125   p=mp_link(dummy_loc(mp->cur_exp));
19126   exp_err("Wrong picture color model: "); mp_print_op(mp, c);
19127 @.Wrong picture color model...@>
19128   if (mp_color_model(p)==mp_grey_model)
19129     mp_print(mp, " of grey object");
19130   else if (mp_color_model(p)==mp_cmyk_model)
19131     mp_print(mp, " of cmyk object");
19132   else if (mp_color_model(p)==mp_rgb_model)
19133     mp_print(mp, " of rgb object");
19134   else if (mp_color_model(p)==mp_no_model) 
19135     mp_print(mp, " of marking object");
19136   else 
19137     mp_print(mp," of defaulted object");
19138   help3("You can only ask for the redpart, greenpart, bluepart of a rgb object,",
19139     "the cyanpart, magentapart, yellowpart or blackpart of a cmyk object, ",
19140     "or the greypart of a grey object. No mixing and matching, please.");
19141   mp_error(mp);
19142   if (c==black_part)
19143     mp_flush_cur_exp(mp,unity);
19144   else
19145     mp_flush_cur_exp(mp,0);
19146 }
19147
19148 @ In the following procedure, |cur_exp| points to a capsule, which points to
19149 a big node. We want to delete all but one part of the big node.
19150
19151 @<Declare unary action...@>=
19152 static void mp_take_part (MP mp,quarterword c) {
19153   pointer p; /* the big node */
19154   p=value(mp->cur_exp); value(temp_val)=p; mp_type(temp_val)=mp->cur_type;
19155   mp_link(p)=temp_val; mp_free_node(mp, mp->cur_exp,value_node_size);
19156   mp_make_exp_copy(mp, p+mp->sector_offset[c+mp_x_part_sector-x_part]);
19157   mp_recycle_value(mp, temp_val);
19158 }
19159
19160 @ @<Initialize table entries...@>=
19161 mp_name_type(temp_val)=mp_capsule;
19162
19163 @ @<Additional cases of unary operators@>=
19164 case font_part:
19165 case text_part:
19166 case path_part:
19167 case pen_part:
19168 case dash_part:
19169   if ( mp->cur_type==mp_picture_type ) mp_take_pict_part(mp, c);
19170   else mp_bad_unary(mp, c);
19171   break;
19172
19173 @ @<Declarations@>=
19174 static void mp_scale_edges (MP mp);
19175
19176 @ @<Declare unary action...@>=
19177 static void mp_take_pict_part (MP mp,quarterword c) {
19178   pointer p; /* first graphical object in |cur_exp| */
19179   p=mp_link(dummy_loc(mp->cur_exp));
19180   if ( p!=null ) {
19181     switch (c) {
19182     case x_part: case y_part: case xx_part:
19183     case xy_part: case yx_part: case yy_part:
19184       if ( mp_type(p)==mp_text_code ) mp_flush_cur_exp(mp, text_trans_part(p+c));
19185       else goto NOT_FOUND;
19186       break;
19187     case red_part: case green_part: case blue_part:
19188       if ( has_color(p) ) mp_flush_cur_exp(mp, obj_color_part(p+c));
19189       else goto NOT_FOUND;
19190       break;
19191     case cyan_part: case magenta_part: case yellow_part:
19192     case black_part:
19193       if ( has_color(p) ) {
19194         if ( mp_color_model(p)==mp_uninitialized_model && c==black_part)
19195           mp_flush_cur_exp(mp, unity);
19196         else
19197           mp_flush_cur_exp(mp, obj_color_part(p+c+(red_part-cyan_part)));
19198       } else goto NOT_FOUND;
19199       break;
19200     case grey_part:
19201       if ( has_color(p) )
19202           mp_flush_cur_exp(mp, obj_color_part(p+c+(red_part-grey_part)));
19203       else goto NOT_FOUND;
19204       break;
19205     case color_model_part:
19206       if ( has_color(p) ) {
19207         if ( mp_color_model(p)==mp_uninitialized_model )
19208           mp_flush_cur_exp(mp, mp->internal[mp_default_color_model]);
19209         else
19210           mp_flush_cur_exp(mp, mp_color_model(p)*unity);
19211       } else goto NOT_FOUND;
19212       break;
19213     @<Handle other cases in |take_pict_part| or |goto not_found|@>;
19214     } /* all cases have been enumerated */
19215     return;
19216   };
19217 NOT_FOUND:
19218   @<Convert the current expression to a null value appropriate
19219     for |c|@>;
19220 }
19221
19222 @ @<Handle other cases in |take_pict_part| or |goto not_found|@>=
19223 case text_part: 
19224   if ( mp_type(p)!=mp_text_code ) goto NOT_FOUND;
19225   else { 
19226     mp_flush_cur_exp(mp, mp_text_p(p));
19227     add_str_ref(mp->cur_exp);
19228     mp->cur_type=mp_string_type;
19229     };
19230   break;
19231 case font_part: 
19232   if ( mp_type(p)!=mp_text_code ) goto NOT_FOUND;
19233   else { 
19234     mp_flush_cur_exp(mp, rts(mp->font_name[mp_font_n(p)])); 
19235     add_str_ref(mp->cur_exp);
19236     mp->cur_type=mp_string_type;
19237   };
19238   break;
19239 case path_part:
19240   if ( mp_type(p)==mp_text_code ) goto NOT_FOUND;
19241   else if ( is_stop(p) ) mp_confusion(mp, "pict");
19242 @:this can't happen pict}{\quad pict@>
19243   else { 
19244     mp_flush_cur_exp(mp, mp_copy_path(mp, mp_path_p(p)));
19245     mp->cur_type=mp_path_type;
19246   }
19247   break;
19248 case pen_part: 
19249   if ( ! has_pen(p) ) goto NOT_FOUND;
19250   else {
19251     if ( mp_pen_p(p)==null ) goto NOT_FOUND;
19252     else { mp_flush_cur_exp(mp, copy_pen(mp_pen_p(p)));
19253       mp->cur_type=mp_pen_type;
19254     };
19255   }
19256   break;
19257 case dash_part: 
19258   if ( mp_type(p)!=mp_stroked_code ) goto NOT_FOUND;
19259   else { if ( mp_dash_p(p)==null ) goto NOT_FOUND;
19260     else { add_edge_ref(mp_dash_p(p));
19261     mp->se_sf=dash_scale(p);
19262     mp->se_pic=mp_dash_p(p);
19263     mp_scale_edges(mp);
19264     mp_flush_cur_exp(mp, mp->se_pic);
19265     mp->cur_type=mp_picture_type;
19266     };
19267   }
19268   break;
19269
19270 @ Since |scale_edges| had to be declared |forward|, it had to be declared as a
19271 parameterless procedure even though it really takes two arguments and updates
19272 one of them.  Hence the following globals are needed.
19273
19274 @<Global...@>=
19275 pointer se_pic;  /* edge header used and updated by |scale_edges| */
19276 scaled se_sf;  /* the scale factor argument to |scale_edges| */
19277
19278 @ @<Convert the current expression to a null value appropriate...@>=
19279 switch (c) {
19280 case text_part: case font_part: 
19281   mp_flush_cur_exp(mp, null_str);
19282   mp->cur_type=mp_string_type;
19283   break;
19284 case path_part: 
19285   mp_flush_cur_exp(mp, mp_get_node(mp, knot_node_size));
19286   mp_left_type(mp->cur_exp)=mp_endpoint;
19287   mp_right_type(mp->cur_exp)=mp_endpoint;
19288   mp_link(mp->cur_exp)=mp->cur_exp;
19289   mp_x_coord(mp->cur_exp)=0;
19290   mp_y_coord(mp->cur_exp)=0;
19291   mp_originator(mp->cur_exp)=mp_metapost_user;
19292   mp->cur_type=mp_path_type;
19293   break;
19294 case pen_part: 
19295   mp_flush_cur_exp(mp, mp_get_pen_circle(mp, 0));
19296   mp->cur_type=mp_pen_type;
19297   break;
19298 case dash_part: 
19299   mp_flush_cur_exp(mp, mp_get_node(mp, edge_header_size));
19300   mp_init_edges(mp, mp->cur_exp);
19301   mp->cur_type=mp_picture_type;
19302   break;
19303 default: 
19304    mp_flush_cur_exp(mp, 0);
19305   break;
19306 }
19307
19308 @ @<Additional cases of unary...@>=
19309 case char_op: 
19310   if ( mp->cur_type!=mp_known ) { 
19311     mp_bad_unary(mp, char_op);
19312   } else { 
19313     mp->cur_exp=mp_round_unscaled(mp, mp->cur_exp) % 256; 
19314     mp->cur_type=mp_string_type;
19315     if ( mp->cur_exp<0 ) mp->cur_exp=mp->cur_exp+256;
19316   }
19317   break;
19318 case decimal: 
19319   if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
19320      mp_bad_unary(mp, decimal);
19321   } else { 
19322     mp->old_setting=mp->selector; mp->selector=new_string;
19323     mp_print_scaled(mp, mp->cur_exp); mp->cur_exp=mp_make_string(mp);
19324     mp->selector=mp->old_setting; mp->cur_type=mp_string_type;
19325   }
19326   break;
19327 case oct_op:
19328 case hex_op:
19329 case ASCII_op: 
19330   if ( mp->cur_type!=mp_string_type ) mp_bad_unary(mp, c);
19331   else mp_str_to_num(mp, c);
19332   break;
19333 case font_size: 
19334   if ( mp->cur_type!=mp_string_type ) mp_bad_unary(mp, font_size);
19335   else @<Find the design size of the font whose name is |cur_exp|@>;
19336   break;
19337
19338 @ @<Declare unary action...@>=
19339 static void mp_str_to_num (MP mp,quarterword c) { /* converts a string to a number */
19340   integer n; /* accumulator */
19341   ASCII_code m; /* current character */
19342   pool_pointer k; /* index into |str_pool| */
19343   int b; /* radix of conversion */
19344   boolean bad_char; /* did the string contain an invalid digit? */
19345   if ( c==ASCII_op ) {
19346     if ( length(mp->cur_exp)==0 ) n=-1;
19347     else n=mp->str_pool[mp->str_start[mp->cur_exp]];
19348   } else { 
19349     if ( c==oct_op ) b=8; else b=16;
19350     n=0; bad_char=false;
19351     for (k=mp->str_start[mp->cur_exp];k<=str_stop(mp->cur_exp)-1;k++) {
19352       m=mp->str_pool[k];
19353       if ( (m>='0')&&(m<='9') ) m=m-'0';
19354       else if ( (m>='A')&&(m<='F') ) m=m-'A'+10;
19355       else if ( (m>='a')&&(m<='f') ) m=m-'a'+10;
19356       else  { bad_char=true; m=0; };
19357       if ( (int)m>=b ) { bad_char=true; m=0; };
19358       if ( n<32768 / b ) n=n*b+m; else n=32767;
19359     }
19360     @<Give error messages if |bad_char| or |n>=4096|@>;
19361   }
19362   mp_flush_cur_exp(mp, n*unity);
19363 }
19364
19365 @ @<Give error messages if |bad_char|...@>=
19366 if ( bad_char ) { 
19367   exp_err("String contains illegal digits");
19368 @.String contains illegal digits@>
19369   if ( c==oct_op ) {
19370     help1("I zeroed out characters that weren't in the range 0..7.");
19371   } else  {
19372     help1("I zeroed out characters that weren't hex digits.");
19373   }
19374   mp_put_get_error(mp);
19375 }
19376 if ( (n>4095) ) {
19377   if ( mp->internal[mp_warning_check]>0 ) {
19378     print_err("Number too large ("); 
19379     mp_print_int(mp, n); mp_print_char(mp, xord(')'));
19380 @.Number too large@>
19381     help2("I have trouble with numbers greater than 4095; watch out.",
19382            "(Set warningcheck:=0 to suppress this message.)");
19383     mp_put_get_error(mp);
19384   }
19385 }
19386
19387 @ The length operation is somewhat unusual in that it applies to a variety
19388 of different types of operands.
19389
19390 @<Additional cases of unary...@>=
19391 case length_op: 
19392   switch (mp->cur_type) {
19393   case mp_string_type: mp_flush_cur_exp(mp, length(mp->cur_exp)*unity); break;
19394   case mp_path_type: mp_flush_cur_exp(mp, mp_path_length(mp)); break;
19395   case mp_known: mp->cur_exp=abs(mp->cur_exp); break;
19396   case mp_picture_type: mp_flush_cur_exp(mp, mp_pict_length(mp)); break;
19397   default: 
19398     if ( mp_nice_pair(mp, mp->cur_exp,mp->cur_type) )
19399       mp_flush_cur_exp(mp, mp_pyth_add(mp, 
19400         value(x_part_loc(value(mp->cur_exp))),
19401         value(y_part_loc(value(mp->cur_exp)))));
19402     else mp_bad_unary(mp, c);
19403     break;
19404   }
19405   break;
19406
19407 @ @<Declare unary action...@>=
19408 static scaled mp_path_length (MP mp) { /* computes the length of the current path */
19409   scaled n; /* the path length so far */
19410   pointer p; /* traverser */
19411   p=mp->cur_exp;
19412   if ( mp_left_type(p)==mp_endpoint ) n=-unity; else n=0;
19413   do {  p=mp_link(p); n=n+unity; } while (p!=mp->cur_exp);
19414   return n;
19415 }
19416
19417 @ @<Declare unary action...@>=
19418 static scaled mp_pict_length (MP mp) { 
19419   /* counts interior components in picture |cur_exp| */
19420   scaled n; /* the count so far */
19421   pointer p; /* traverser */
19422   n=0;
19423   p=mp_link(dummy_loc(mp->cur_exp));
19424   if ( p!=null ) {
19425     if ( is_start_or_stop(p) )
19426       if ( mp_skip_1component(mp, p)==null ) p=mp_link(p);
19427     while ( p!=null )  { 
19428       skip_component(p) return n; 
19429       n=n+unity;   
19430     }
19431   }
19432   return n;
19433 }
19434
19435 @ Implement |turningnumber|
19436
19437 @<Additional cases of unary...@>=
19438 case turning_op:
19439   if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) mp_flush_cur_exp(mp, 0);
19440   else if ( mp->cur_type!=mp_path_type ) mp_bad_unary(mp, turning_op);
19441   else if ( mp_left_type(mp->cur_exp)==mp_endpoint )
19442      mp_flush_cur_exp(mp, 0); /* not a cyclic path */
19443   else
19444     mp_flush_cur_exp(mp, mp_turn_cycles_wrapper(mp, mp->cur_exp));
19445   break;
19446
19447 @ The function |an_angle| returns the value of the |angle| primitive, or $0$ if the
19448 argument is |origin|.
19449
19450 @<Declare unary action...@>=
19451 static angle mp_an_angle (MP mp,scaled xpar, scaled ypar) {
19452   if ( (! ((xpar==0) && (ypar==0))) )
19453     return mp_n_arg(mp, xpar,ypar);
19454   return 0;
19455 }
19456
19457
19458 @ The actual turning number is (for the moment) computed in a C function
19459 that receives eight integers corresponding to the four controlling points,
19460 and returns a single angle.  Besides those, we have to account for discrete
19461 moves at the actual points.
19462
19463 @d mp_floor(a) ((a)>=0 ? (int)(a) : -(int)(-(a)))
19464 @d bezier_error (720*(256*256*16))+1
19465 @d mp_sign(v) ((v)>0 ? 1 : ((v)<0 ? -1 : 0 ))
19466 @d mp_out(A) (double)((A)/(256*256*16))
19467 @d divisor (256*256)
19468 @d double2angle(a) (int)mp_floor(a*256.0*256.0*16.0)
19469
19470 @<Declare unary action...@>=
19471 static angle mp_bezier_slope(MP mp, integer AX,integer AY,integer BX,integer BY,
19472             integer CX,integer CY,integer DX,integer DY);
19473
19474 @ @c 
19475 static angle mp_bezier_slope(MP mp, integer AX,integer AY,integer BX,integer BY,
19476             integer CX,integer CY,integer DX,integer DY) {
19477   double a, b, c;
19478   integer deltax,deltay;
19479   double ax,ay,bx,by,cx,cy,dx,dy;
19480   angle xi = 0, xo = 0, xm = 0;
19481   double res = 0;
19482   ax=(double)(AX/divisor);  ay=(double)(AY/divisor);
19483   bx=(double)(BX/divisor);  by=(double)(BY/divisor);
19484   cx=(double)(CX/divisor);  cy=(double)(CY/divisor);
19485   dx=(double)(DX/divisor);  dy=(double)(DY/divisor);
19486
19487   deltax = (BX-AX); deltay = (BY-AY);
19488   if (deltax==0 && deltay == 0) { deltax=(CX-AX); deltay=(CY-AY); }
19489   if (deltax==0 && deltay == 0) { deltax=(DX-AX); deltay=(DY-AY); }
19490   xi = mp_an_angle(mp,deltax,deltay);
19491
19492   deltax = (CX-BX); deltay = (CY-BY);
19493   xm = mp_an_angle(mp,deltax,deltay);
19494
19495   deltax = (DX-CX); deltay = (DY-CY);
19496   if (deltax==0 && deltay == 0) { deltax=(DX-BX); deltay=(DY-BY); }
19497   if (deltax==0 && deltay == 0) { deltax=(DX-AX); deltay=(DY-AY); }
19498   xo = mp_an_angle(mp,deltax,deltay);
19499
19500   a = (bx-ax)*(cy-by) - (cx-bx)*(by-ay); /* a = (bp-ap)x(cp-bp); */
19501   b = (bx-ax)*(dy-cy) - (by-ay)*(dx-cx);; /* b = (bp-ap)x(dp-cp);*/
19502   c = (cx-bx)*(dy-cy) - (dx-cx)*(cy-by); /* c = (cp-bp)x(dp-cp);*/
19503
19504   if ((a==0)&&(c==0)) {
19505     res = (b==0 ?  0 :  (mp_out(xo)-mp_out(xi))); 
19506   } else if ((a==0)||(c==0)) {
19507     if ((mp_sign(b) == mp_sign(a)) || (mp_sign(b) == mp_sign(c))) {
19508       res = mp_out(xo)-mp_out(xi); /* ? */
19509       if (res<-180.0) 
19510         res += 360.0;
19511       else if (res>180.0)
19512         res -= 360.0;
19513     } else {
19514       res = mp_out(xo)-mp_out(xi); /* ? */
19515     }
19516   } else if ((mp_sign(a)*mp_sign(c))<0) {
19517     res = mp_out(xo)-mp_out(xi); /* ? */
19518       if (res<-180.0) 
19519         res += 360.0;
19520       else if (res>180.0)
19521         res -= 360.0;
19522   } else {
19523     if (mp_sign(a) == mp_sign(b)) {
19524       res = mp_out(xo)-mp_out(xi); /* ? */
19525       if (res<-180.0) 
19526         res += 360.0;
19527       else if (res>180.0)
19528         res -= 360.0;
19529     } else {
19530       if ((b*b) == (4*a*c)) {
19531         res = (double)bezier_error;
19532       } else if ((b*b) < (4*a*c)) {
19533         res = mp_out(xo)-mp_out(xi); /* ? */
19534         if (res<=0.0 &&res>-180.0) 
19535           res += 360.0;
19536         else if (res>=0.0 && res<180.0)
19537           res -= 360.0;
19538       } else {
19539         res = mp_out(xo)-mp_out(xi);
19540         if (res<-180.0) 
19541           res += 360.0;
19542         else if (res>180.0)
19543           res -= 360.0;
19544       }
19545     }
19546   }
19547   return double2angle(res);
19548 }
19549
19550 @
19551 @d p_nextnext mp_link(mp_link(p))
19552 @d p_next mp_link(p)
19553 @d seven_twenty_deg 05500000000 /* $720\cdot2^{20}$, represents $720^\circ$ */
19554
19555 @<Declare unary action...@>=
19556 static scaled mp_new_turn_cycles (MP mp,pointer c) {
19557   angle res,ang; /*  the angles of intermediate results  */
19558   scaled turns;  /*  the turn counter  */
19559   pointer p;     /*  for running around the path  */
19560   integer xp,yp;   /*  coordinates of next point  */
19561   integer x,y;   /*  helper coordinates  */
19562   angle in_angle,out_angle;     /*  helper angles */
19563   unsigned old_setting; /* saved |selector| setting */
19564   res=0;
19565   turns= 0;
19566   p=c;
19567   old_setting = mp->selector; mp->selector=term_only;
19568   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>unity ) {
19569     mp_begin_diagnostic(mp);
19570     mp_print_nl(mp, "");
19571     mp_end_diagnostic(mp, false);
19572   }
19573   do { 
19574     xp = mp_x_coord(p_next); yp = mp_y_coord(p_next);
19575     ang  = mp_bezier_slope(mp,mp_x_coord(p), mp_y_coord(p), mp_right_x(p), mp_right_y(p),
19576              mp_left_x(p_next), mp_left_y(p_next), xp, yp);
19577     if ( ang>seven_twenty_deg ) {
19578       print_err("Strange path");
19579       mp_error(mp);
19580       mp->selector=old_setting;
19581       return 0;
19582     }
19583     res  = res + ang;
19584     if ( res > one_eighty_deg ) {
19585       res = res - three_sixty_deg;
19586       turns = turns + unity;
19587     }
19588     if ( res <= -one_eighty_deg ) {
19589       res = res + three_sixty_deg;
19590       turns = turns - unity;
19591     }
19592     /*  incoming angle at next point  */
19593     x = mp_left_x(p_next);  y = mp_left_y(p_next);
19594     if ( (xp==x)&&(yp==y) ) { x = mp_right_x(p);  y = mp_right_y(p);  };
19595     if ( (xp==x)&&(yp==y) ) { x = mp_x_coord(p);  y = mp_y_coord(p);  };
19596     in_angle = mp_an_angle(mp, xp - x, yp - y);
19597     /*  outgoing angle at next point  */
19598     x = mp_right_x(p_next);  y = mp_right_y(p_next);
19599     if ( (xp==x)&&(yp==y) ) { x = mp_left_x(p_nextnext);  y = mp_left_y(p_nextnext);  };
19600     if ( (xp==x)&&(yp==y) ) { x = mp_x_coord(p_nextnext); y = mp_y_coord(p_nextnext); };
19601     out_angle = mp_an_angle(mp, x - xp, y- yp);
19602     ang  = (out_angle - in_angle);
19603     reduce_angle(ang);
19604     if ( ang!=0 ) {
19605       res  = res + ang;
19606       if ( res >= one_eighty_deg ) {
19607         res = res - three_sixty_deg;
19608         turns = turns + unity;
19609       };
19610       if ( res <= -one_eighty_deg ) {
19611         res = res + three_sixty_deg;
19612         turns = turns - unity;
19613       };
19614     };
19615     p = mp_link(p);
19616   } while (p!=c);
19617   mp->selector=old_setting;
19618   return turns;
19619 }
19620
19621
19622 @ This code is based on Bogus\l{}av Jackowski's
19623 |emergency_turningnumber| macro, with some minor changes by Taco
19624 Hoekwater. The macro code looked more like this:
19625 {\obeylines
19626 vardef turning\_number primary p =
19627 ~~save res, ang, turns;
19628 ~~res := 0;
19629 ~~if length p <= 2:
19630 ~~~~if Angle ((point 0 of p) - (postcontrol 0 of p)) >= 0:  1  else: -1 fi
19631 ~~else:
19632 ~~~~for t = 0 upto length p-1 :
19633 ~~~~~~angc := Angle ((point t+1 of p)  - (point t of p))
19634 ~~~~~~~~- Angle ((point t of p) - (point t-1 of p));
19635 ~~~~~~if angc > 180: angc := angc - 360; fi;
19636 ~~~~~~if angc < -180: angc := angc + 360; fi;
19637 ~~~~~~res  := res + angc;
19638 ~~~~endfor;
19639 ~~res/360
19640 ~~fi
19641 enddef;}
19642 The general idea is to calculate only the sum of the angles of
19643 straight lines between the points, of a path, not worrying about cusps
19644 or self-intersections in the segments at all. If the segment is not
19645 well-behaved, the result is not necesarily correct. But the old code
19646 was not always correct either, and worse, it sometimes failed for
19647 well-behaved paths as well. All known bugs that were triggered by the
19648 original code no longer occur with this code, and it runs roughly 3
19649 times as fast because the algorithm is much simpler.
19650
19651 @ It is possible to overflow the return value of the |turn_cycles|
19652 function when the path is sufficiently long and winding, but I am not
19653 going to bother testing for that. In any case, it would only return
19654 the looped result value, which is not a big problem.
19655
19656 The macro code for the repeat loop was a bit nicer to look
19657 at than the pascal code, because it could use |point -1 of p|. In
19658 pascal, the fastest way to loop around the path is not to look
19659 backward once, but forward twice. These defines help hide the trick.
19660
19661 @d p_to mp_link(mp_link(p))
19662 @d p_here mp_link(p)
19663 @d p_from p
19664
19665 @<Declare unary action...@>=
19666 static scaled mp_turn_cycles (MP mp,pointer c) {
19667   angle res,ang; /*  the angles of intermediate results  */
19668   scaled turns;  /*  the turn counter  */
19669   pointer p;     /*  for running around the path  */
19670   res=0;  turns= 0; p=c;
19671   do { 
19672     ang  = mp_an_angle (mp, mp_x_coord(p_to) - mp_x_coord(p_here), 
19673                             mp_y_coord(p_to) - mp_y_coord(p_here))
19674         - mp_an_angle (mp, mp_x_coord(p_here) - mp_x_coord(p_from), 
19675                            mp_y_coord(p_here) - mp_y_coord(p_from));
19676     reduce_angle(ang);
19677     res  = res + ang;
19678     if ( res >= three_sixty_deg )  {
19679       res = res - three_sixty_deg;
19680       turns = turns + unity;
19681     };
19682     if ( res <= -three_sixty_deg ) {
19683       res = res + three_sixty_deg;
19684       turns = turns - unity;
19685     };
19686     p = mp_link(p);
19687   } while (p!=c);
19688   return turns;
19689 }
19690
19691 @ @<Declare unary action...@>=
19692 static scaled mp_turn_cycles_wrapper (MP mp,pointer c) {
19693   scaled nval,oval;
19694   scaled saved_t_o; /* tracing\_online saved  */
19695   if ( (mp_link(c)==c)||(mp_link(mp_link(c))==c) ) {
19696     if ( mp_an_angle (mp, mp_x_coord(c) - mp_right_x(c),  mp_y_coord(c) - mp_right_y(c)) > 0 )
19697       return unity;
19698     else
19699       return -unity;
19700   } else {
19701     nval = mp_new_turn_cycles(mp, c);
19702     oval = mp_turn_cycles(mp, c);
19703     if ( nval!=oval ) {
19704       saved_t_o=mp->internal[mp_tracing_online];
19705       mp->internal[mp_tracing_online]=unity;
19706       mp_begin_diagnostic(mp);
19707       mp_print_nl (mp, "Warning: the turningnumber algorithms do not agree."
19708                        " The current computed value is ");
19709       mp_print_scaled(mp, nval);
19710       mp_print(mp, ", but the 'connect-the-dots' algorithm returned ");
19711       mp_print_scaled(mp, oval);
19712       mp_end_diagnostic(mp, false);
19713       mp->internal[mp_tracing_online]=saved_t_o;
19714     }
19715     return nval;
19716   }
19717 }
19718
19719 @ @d type_range(A,B) { 
19720   if ( (mp->cur_type>=(A)) && (mp->cur_type<=(B)) ) 
19721     mp_flush_cur_exp(mp, true_code);
19722   else mp_flush_cur_exp(mp, false_code);
19723   mp->cur_type=mp_boolean_type;
19724   }
19725 @d type_test(A) { 
19726   if ( mp->cur_type==(A) ) mp_flush_cur_exp(mp, true_code);
19727   else mp_flush_cur_exp(mp, false_code);
19728   mp->cur_type=mp_boolean_type;
19729   }
19730
19731 @<Additional cases of unary operators@>=
19732 case mp_boolean_type: 
19733   type_range(mp_boolean_type,mp_unknown_boolean); break;
19734 case mp_string_type: 
19735   type_range(mp_string_type,mp_unknown_string); break;
19736 case mp_pen_type: 
19737   type_range(mp_pen_type,mp_unknown_pen); break;
19738 case mp_path_type: 
19739   type_range(mp_path_type,mp_unknown_path); break;
19740 case mp_picture_type: 
19741   type_range(mp_picture_type,mp_unknown_picture); break;
19742 case mp_transform_type: case mp_color_type: case mp_cmykcolor_type:
19743 case mp_pair_type: 
19744   type_test(c); break;
19745 case mp_numeric_type: 
19746   type_range(mp_known,mp_independent); break;
19747 case known_op: case unknown_op: 
19748   mp_test_known(mp, c); break;
19749
19750 @ @<Declare unary action procedures@>=
19751 static void mp_test_known (MP mp,quarterword c) {
19752   int b; /* is the current expression known? */
19753   pointer p,q; /* locations in a big node */
19754   b=false_code;
19755   switch (mp->cur_type) {
19756   case mp_vacuous: case mp_boolean_type: case mp_string_type:
19757   case mp_pen_type: case mp_path_type: case mp_picture_type:
19758   case mp_known: 
19759     b=true_code;
19760     break;
19761   case mp_transform_type:
19762   case mp_color_type: case mp_cmykcolor_type: case mp_pair_type: 
19763     p=value(mp->cur_exp);
19764     q=p+mp->big_node_size[mp->cur_type];
19765     do {  
19766       q=q-2;
19767       if ( mp_type(q)!=mp_known ) 
19768        goto DONE;
19769     } while (q!=p);
19770     b=true_code;
19771   DONE:  
19772     break;
19773   default: 
19774     break;
19775   }
19776   if ( c==known_op ) mp_flush_cur_exp(mp, b);
19777   else mp_flush_cur_exp(mp, true_code+false_code-b);
19778   mp->cur_type=mp_boolean_type;
19779 }
19780
19781 @ @<Additional cases of unary operators@>=
19782 case cycle_op: 
19783   if ( mp->cur_type!=mp_path_type ) mp_flush_cur_exp(mp, false_code);
19784   else if ( mp_left_type(mp->cur_exp)!=mp_endpoint ) mp_flush_cur_exp(mp, true_code);
19785   else mp_flush_cur_exp(mp, false_code);
19786   mp->cur_type=mp_boolean_type;
19787   break;
19788
19789 @ @<Additional cases of unary operators@>=
19790 case arc_length: 
19791   if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) mp_pair_to_path(mp);
19792   if ( mp->cur_type!=mp_path_type ) mp_bad_unary(mp, arc_length);
19793   else mp_flush_cur_exp(mp, mp_get_arc_length(mp, mp->cur_exp));
19794   break;
19795
19796 @ Here we use the fact that |c-filled_op+fill_code| is the desired graphical
19797 object |type|.
19798 @^data structure assumptions@>
19799
19800 @<Additional cases of unary operators@>=
19801 case filled_op:
19802 case stroked_op:
19803 case textual_op:
19804 case clipped_op:
19805 case bounded_op:
19806   if ( mp->cur_type!=mp_picture_type ) mp_flush_cur_exp(mp, false_code);
19807   else if ( mp_link(dummy_loc(mp->cur_exp))==null ) mp_flush_cur_exp(mp, false_code);
19808   else if ( mp_type(mp_link(dummy_loc(mp->cur_exp)))==c+mp_fill_code-filled_op )
19809     mp_flush_cur_exp(mp, true_code);
19810   else mp_flush_cur_exp(mp, false_code);
19811   mp->cur_type=mp_boolean_type;
19812   break;
19813
19814 @ @<Additional cases of unary operators@>=
19815 case make_pen_op: 
19816   if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) mp_pair_to_path(mp);
19817   if ( mp->cur_type!=mp_path_type ) mp_bad_unary(mp, make_pen_op);
19818   else { 
19819     mp->cur_type=mp_pen_type;
19820     mp->cur_exp=mp_make_pen(mp, mp->cur_exp,true);
19821   };
19822   break;
19823 case make_path_op: 
19824   if ( mp->cur_type!=mp_pen_type ) mp_bad_unary(mp, make_path_op);
19825   else  { 
19826     mp->cur_type=mp_path_type;
19827     mp_make_path(mp, mp->cur_exp);
19828   };
19829   break;
19830 case reverse: 
19831   if ( mp->cur_type==mp_path_type ) {
19832     p=mp_htap_ypoc(mp, mp->cur_exp);
19833     if ( mp_right_type(p)==mp_endpoint ) p=mp_link(p);
19834     mp_toss_knot_list(mp, mp->cur_exp); mp->cur_exp=p;
19835   } else if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) mp_pair_to_path(mp);
19836   else mp_bad_unary(mp, reverse);
19837   break;
19838
19839 @ The |pair_value| routine changes the current expression to a
19840 given ordered pair of values.
19841
19842 @<Declare unary action procedures@>=
19843 static void mp_pair_value (MP mp,scaled x, scaled y) {
19844   pointer p; /* a pair node */
19845   p=mp_get_node(mp, value_node_size); 
19846   mp_flush_cur_exp(mp, p); mp->cur_type=mp_pair_type;
19847   mp_type(p)=mp_pair_type; mp_name_type(p)=mp_capsule; mp_init_big_node(mp, p);
19848   p=value(p);
19849   mp_type(x_part_loc(p))=mp_known; value(x_part_loc(p))=x;
19850   mp_type(y_part_loc(p))=mp_known; value(y_part_loc(p))=y;
19851 }
19852
19853 @ @<Additional cases of unary operators@>=
19854 case ll_corner_op: 
19855   if ( ! mp_get_cur_bbox(mp) ) mp_bad_unary(mp, ll_corner_op);
19856   else mp_pair_value(mp, mp_minx, mp_miny);
19857   break;
19858 case lr_corner_op: 
19859   if ( ! mp_get_cur_bbox(mp) ) mp_bad_unary(mp, lr_corner_op);
19860   else mp_pair_value(mp, mp_maxx, mp_miny);
19861   break;
19862 case ul_corner_op: 
19863   if ( ! mp_get_cur_bbox(mp) ) mp_bad_unary(mp, ul_corner_op);
19864   else mp_pair_value(mp, mp_minx, mp_maxy);
19865   break;
19866 case ur_corner_op: 
19867   if ( ! mp_get_cur_bbox(mp) ) mp_bad_unary(mp, ur_corner_op);
19868   else mp_pair_value(mp, mp_maxx, mp_maxy);
19869   break;
19870
19871 @ Here is a function that sets |minx|, |maxx|, |miny|, |maxy| to the bounding
19872 box of the current expression.  The boolean result is |false| if the expression
19873 has the wrong type.
19874
19875 @<Declare unary action procedures@>=
19876 static boolean mp_get_cur_bbox (MP mp) { 
19877   switch (mp->cur_type) {
19878   case mp_picture_type: 
19879     mp_set_bbox(mp, mp->cur_exp,true);
19880     if ( minx_val(mp->cur_exp)>maxx_val(mp->cur_exp) ) {
19881       mp_minx=0; mp_maxx=0; mp_miny=0; mp_maxy=0;
19882     } else { 
19883       mp_minx=minx_val(mp->cur_exp);
19884       mp_maxx=maxx_val(mp->cur_exp);
19885       mp_miny=miny_val(mp->cur_exp);
19886       mp_maxy=maxy_val(mp->cur_exp);
19887     }
19888     break;
19889   case mp_path_type: 
19890     mp_path_bbox(mp, mp->cur_exp);
19891     break;
19892   case mp_pen_type: 
19893     mp_pen_bbox(mp, mp->cur_exp);
19894     break;
19895   default: 
19896     return false;
19897   }
19898   return true;
19899 }
19900
19901 @ @<Additional cases of unary operators@>=
19902 case read_from_op:
19903 case close_from_op: 
19904   if ( mp->cur_type!=mp_string_type ) mp_bad_unary(mp, c);
19905   else mp_do_read_or_close(mp,c);
19906   break;
19907
19908 @ Here is a routine that interprets |cur_exp| as a file name and tries to read
19909 a line from the file or to close the file.
19910
19911 @<Declare unary action procedures@>=
19912 static void mp_do_read_or_close (MP mp,quarterword c) {
19913   readf_index n,n0; /* indices for searching |rd_fname| */
19914   @<Find the |n| where |rd_fname[n]=cur_exp|; if |cur_exp| must be inserted,
19915     call |start_read_input| and |goto found| or |not_found|@>;
19916   mp_begin_file_reading(mp);
19917   name=is_read;
19918   if ( mp_input_ln(mp, mp->rd_file[n] ) ) 
19919     goto FOUND;
19920   mp_end_file_reading(mp);
19921 NOT_FOUND:
19922   @<Record the end of file and set |cur_exp| to a dummy value@>;
19923   return;
19924 CLOSE_FILE:
19925   mp_flush_cur_exp(mp, 0); mp->cur_type=mp_vacuous; 
19926   return;
19927 FOUND:
19928   mp_flush_cur_exp(mp, 0);
19929   mp_finish_read(mp);
19930 }
19931
19932 @ Free slots in the |rd_file| and |rd_fname| arrays are marked with NULL's in
19933 |rd_fname|.
19934
19935 @<Find the |n| where |rd_fname[n]=cur_exp|...@>=
19936 {   
19937   char *fn;
19938   n=mp->read_files;
19939   n0=mp->read_files;
19940   fn = str(mp->cur_exp);
19941   while (mp_xstrcmp(fn,mp->rd_fname[n])!=0) { 
19942     if ( n>0 ) {
19943       decr(n);
19944     } else if ( c==close_from_op ) {
19945       goto CLOSE_FILE;
19946     } else {
19947       if ( n0==mp->read_files ) {
19948         if ( mp->read_files<mp->max_read_files ) {
19949           incr(mp->read_files);
19950         } else {
19951           void **rd_file;
19952           char **rd_fname;
19953               readf_index l,k;
19954           l = mp->max_read_files + (mp->max_read_files/4);
19955           rd_file = xmalloc((l+1), sizeof(void *));
19956           rd_fname = xmalloc((l+1), sizeof(char *));
19957               for (k=0;k<=l;k++) {
19958             if (k<=mp->max_read_files) {
19959                   rd_file[k]=mp->rd_file[k]; 
19960               rd_fname[k]=mp->rd_fname[k];
19961             } else {
19962               rd_file[k]=0; 
19963               rd_fname[k]=NULL;
19964             }
19965           }
19966               xfree(mp->rd_file); xfree(mp->rd_fname);
19967           mp->max_read_files = l;
19968           mp->rd_file = rd_file;
19969           mp->rd_fname = rd_fname;
19970         }
19971       }
19972       n=n0;
19973       if ( mp_start_read_input(mp,fn,n) ) 
19974         goto FOUND;
19975       else 
19976         goto NOT_FOUND;
19977     }
19978     if ( mp->rd_fname[n]==NULL ) { n0=n; }
19979   } 
19980   if ( c==close_from_op ) { 
19981     (mp->close_file)(mp,mp->rd_file[n]); 
19982     goto NOT_FOUND; 
19983   }
19984 }
19985
19986 @ @<Record the end of file and set |cur_exp| to a dummy value@>=
19987 xfree(mp->rd_fname[n]);
19988 mp->rd_fname[n]=NULL;
19989 if ( n==mp->read_files-1 ) mp->read_files=n;
19990 if ( c==close_from_op ) 
19991   goto CLOSE_FILE;
19992 mp_flush_cur_exp(mp, mp->eof_line);
19993 mp->cur_type=mp_string_type
19994
19995 @ The string denoting end-of-file is a one-byte string at position zero, by definition
19996
19997 @<Glob...@>=
19998 str_number eof_line;
19999
20000 @ @<Set init...@>=
20001 mp->eof_line=0;
20002
20003 @ Finally, we have the operations that combine a capsule~|p|
20004 with the current expression.
20005
20006 @d binary_return  { mp_finish_binary(mp, old_p, old_exp); return; }
20007
20008 @c @<Declare binary action procedures@>
20009 static void mp_finish_binary (MP mp, pointer old_p, pointer old_exp ){
20010   check_arith; 
20011   @<Recycle any sidestepped |independent| capsules@>;
20012 }
20013 static void mp_do_binary (MP mp,pointer p, quarterword c) {
20014   pointer q,r,rr; /* for list manipulation */
20015   pointer old_p,old_exp; /* capsules to recycle */
20016   integer v; /* for numeric manipulation */
20017   check_arith;
20018   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>two ) {
20019     @<Trace the current binary operation@>;
20020   }
20021   @<Sidestep |independent| cases in capsule |p|@>;
20022   @<Sidestep |independent| cases in the current expression@>;
20023   switch (c) {
20024   case plus: case minus:
20025     @<Add or subtract the current expression from |p|@>;
20026     break;
20027   @<Additional cases of binary operators@>;
20028   }; /* there are no other cases */
20029   mp_recycle_value(mp, p); 
20030   mp_free_node(mp, p,value_node_size); /* |return| to avoid this */
20031   mp_finish_binary(mp, old_p, old_exp);
20032 }
20033
20034 @ @<Declare binary action...@>=
20035 static void mp_bad_binary (MP mp,pointer p, quarterword c) { 
20036   mp_disp_err(mp, p,"");
20037   exp_err("Not implemented: ");
20038 @.Not implemented...@>
20039   if ( c>=min_of ) mp_print_op(mp, c);
20040   mp_print_known_or_unknown_type(mp, mp_type(p),p);
20041   if ( c>=min_of ) mp_print(mp, "of"); else mp_print_op(mp, c);
20042   mp_print_known_or_unknown_type(mp, mp->cur_type,mp->cur_exp);
20043   help3("I'm afraid I don't know how to apply that operation to that",
20044        "combination of types. Continue, and I'll return the second",
20045        "argument (see above) as the result of the operation.");
20046   mp_put_get_error(mp);
20047 }
20048 static void mp_bad_envelope_pen (MP mp) {
20049   mp_disp_err(mp, null,"");
20050   exp_err("Not implemented: envelope(elliptical pen)of(path)");
20051 @.Not implemented...@>
20052   help3("I'm afraid I don't know how to apply that operation to that",
20053        "combination of types. Continue, and I'll return the second",
20054        "argument (see above) as the result of the operation.");
20055   mp_put_get_error(mp);
20056 }
20057
20058 @ @<Trace the current binary operation@>=
20059
20060   mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "{(");
20061   mp_print_exp(mp,p,0); /* show the operand, but not verbosely */
20062   mp_print_char(mp,xord(')')); mp_print_op(mp,c); mp_print_char(mp,xord('('));
20063   mp_print_exp(mp,null,0); mp_print(mp,")}"); 
20064   mp_end_diagnostic(mp, false);
20065 }
20066
20067 @ Several of the binary operations are potentially complicated by the
20068 fact that |independent| values can sneak into capsules. For example,
20069 we've seen an instance of this difficulty in the unary operation
20070 of negation. In order to reduce the number of cases that need to be
20071 handled, we first change the two operands (if necessary)
20072 to rid them of |independent| components. The original operands are
20073 put into capsules called |old_p| and |old_exp|, which will be
20074 recycled after the binary operation has been safely carried out.
20075
20076 @<Recycle any sidestepped |independent| capsules@>=
20077 if ( old_p!=null ) { 
20078   mp_recycle_value(mp, old_p); mp_free_node(mp, old_p,value_node_size);
20079 }
20080 if ( old_exp!=null ) {
20081   mp_recycle_value(mp, old_exp); mp_free_node(mp, old_exp,value_node_size);
20082 }
20083
20084 @ A big node is considered to be ``tarnished'' if it contains at least one
20085 independent component. We will define a simple function called `|tarnished|'
20086 that returns |null| if and only if its argument is not tarnished.
20087
20088 @<Sidestep |independent| cases in capsule |p|@>=
20089 switch (mp_type(p)) {
20090 case mp_transform_type:
20091 case mp_color_type:
20092 case mp_cmykcolor_type:
20093 case mp_pair_type: 
20094   old_p=mp_tarnished(mp, p);
20095   break;
20096 case mp_independent: old_p=mp_void; break;
20097 default: old_p=null; break;
20098 }
20099 if ( old_p!=null ) {
20100   q=mp_stash_cur_exp(mp); old_p=p; mp_make_exp_copy(mp, old_p);
20101   p=mp_stash_cur_exp(mp); mp_unstash_cur_exp(mp, q);
20102 }
20103
20104 @ @<Sidestep |independent| cases in the current expression@>=
20105 switch (mp->cur_type) {
20106 case mp_transform_type:
20107 case mp_color_type:
20108 case mp_cmykcolor_type:
20109 case mp_pair_type: 
20110   old_exp=mp_tarnished(mp, mp->cur_exp);
20111   break;
20112 case mp_independent:old_exp=mp_void; break;
20113 default: old_exp=null; break;
20114 }
20115 if ( old_exp!=null ) {
20116   old_exp=mp->cur_exp; mp_make_exp_copy(mp, old_exp);
20117 }
20118
20119 @ @<Declare binary action...@>=
20120 static pointer mp_tarnished (MP mp,pointer p) {
20121   pointer q; /* beginning of the big node */
20122   pointer r; /* current position in the big node */
20123   q=value(p); r=q+mp->big_node_size[mp_type(p)];
20124   do {  
20125    r=r-2;
20126    if ( mp_type(r)==mp_independent ) return mp_void; 
20127   } while (r!=q);
20128   return null;
20129 }
20130
20131 @ @<Add or subtract the current expression from |p|@>=
20132 if ( (mp->cur_type<mp_color_type)||(mp_type(p)<mp_color_type) ) {
20133   mp_bad_binary(mp, p,c);
20134 } else  {
20135   if ((mp->cur_type>mp_pair_type)&&(mp_type(p)>mp_pair_type) ) {
20136     mp_add_or_subtract(mp, p,null,c);
20137   } else {
20138     if ( mp->cur_type!=mp_type(p) )  {
20139       mp_bad_binary(mp, p,c);
20140     } else { 
20141       q=value(p); r=value(mp->cur_exp);
20142       rr=r+mp->big_node_size[mp->cur_type];
20143       while ( r<rr ) { 
20144         mp_add_or_subtract(mp, q,r,c);
20145         q=q+2; r=r+2;
20146       }
20147     }
20148   }
20149 }
20150
20151 @ The first argument to |add_or_subtract| is the location of a value node
20152 in a capsule or pair node that will soon be recycled. The second argument
20153 is either a location within a pair or transform node of |cur_exp|,
20154 or it is null (which means that |cur_exp| itself should be the second
20155 argument).  The third argument is either |plus| or |minus|.
20156
20157 The sum or difference of the numeric quantities will replace the second
20158 operand.  Arithmetic overflow may go undetected; users aren't supposed to
20159 be monkeying around with really big values.
20160 @^overflow in arithmetic@>
20161
20162 @<Declare binary action...@>=
20163 @<Declare the procedure called |dep_finish|@>
20164 static void mp_add_or_subtract (MP mp,pointer p, pointer q, quarterword c) {
20165   quarterword s,t; /* operand types */
20166   pointer r; /* list traverser */
20167   integer v; /* second operand value */
20168   if ( q==null ) { 
20169     t=mp->cur_type;
20170     if ( t<mp_dependent ) v=mp->cur_exp; else v=dep_list(mp->cur_exp);
20171   } else { 
20172     t=mp_type(q);
20173     if ( t<mp_dependent ) v=value(q); else v=dep_list(q);
20174   }
20175   if ( t==mp_known ) {
20176     if ( c==minus ) negate(v);
20177     if ( mp_type(p)==mp_known ) {
20178       v=mp_slow_add(mp, value(p),v);
20179       if ( q==null ) mp->cur_exp=v; else value(q)=v;
20180       return;
20181     }
20182     @<Add a known value to the constant term of |dep_list(p)|@>;
20183   } else  { 
20184     if ( c==minus ) mp_negate_dep_list(mp, v);
20185     @<Add operand |p| to the dependency list |v|@>;
20186   }
20187 }
20188
20189 @ @<Add a known value to the constant term of |dep_list(p)|@>=
20190 r=dep_list(p);
20191 while ( mp_info(r)!=null ) r=mp_link(r);
20192 value(r)=mp_slow_add(mp, value(r),v);
20193 if ( q==null ) {
20194   q=mp_get_node(mp, value_node_size); mp->cur_exp=q; mp->cur_type=mp_type(p);
20195   mp_name_type(q)=mp_capsule;
20196 }
20197 dep_list(q)=dep_list(p); mp_type(q)=mp_type(p);
20198 prev_dep(q)=prev_dep(p); mp_link(prev_dep(p))=q;
20199 mp_type(p)=mp_known; /* this will keep the recycler from collecting non-garbage */
20200
20201 @ We prefer |dependent| lists to |mp_proto_dependent| ones, because it is
20202 nice to retain the extra accuracy of |fraction| coefficients.
20203 But we have to handle both kinds, and mixtures too.
20204
20205 @<Add operand |p| to the dependency list |v|@>=
20206 if ( mp_type(p)==mp_known ) {
20207   @<Add the known |value(p)| to the constant term of |v|@>;
20208 } else { 
20209   s=mp_type(p); r=dep_list(p);
20210   if ( t==mp_dependent ) {
20211     if ( s==mp_dependent ) {
20212       if ( mp_max_coef(mp, r)+mp_max_coef(mp, v)<coef_bound )
20213         v=mp_p_plus_q(mp, v,r,mp_dependent); goto DONE;
20214       } /* |fix_needed| will necessarily be false */
20215       t=mp_proto_dependent; 
20216       v=mp_p_over_v(mp, v,unity,mp_dependent,mp_proto_dependent);
20217     }
20218     if ( s==mp_proto_dependent ) v=mp_p_plus_q(mp, v,r,mp_proto_dependent);
20219     else v=mp_p_plus_fq(mp, v,unity,r,mp_proto_dependent,mp_dependent);
20220  DONE:  
20221     @<Output the answer, |v| (which might have become |known|)@>;
20222   }
20223
20224 @ @<Add the known |value(p)| to the constant term of |v|@>=
20225
20226   while ( mp_info(v)!=null ) v=mp_link(v);
20227   value(v)=mp_slow_add(mp, value(p),value(v));
20228 }
20229
20230 @ @<Output the answer, |v| (which might have become |known|)@>=
20231 if ( q!=null ) mp_dep_finish(mp, v,q,t);
20232 else  { mp->cur_type=t; mp_dep_finish(mp, v,null,t); }
20233
20234 @ Here's the current situation: The dependency list |v| of type |t|
20235 should either be put into the current expression (if |q=null|) or
20236 into location |q| within a pair node (otherwise). The destination (|cur_exp|
20237 or |q|) formerly held a dependency list with the same
20238 final pointer as the list |v|.
20239
20240 @<Declare the procedure called |dep_finish|@>=
20241 static void mp_dep_finish (MP mp, pointer v, pointer q, quarterword t) {
20242   pointer p; /* the destination */
20243   scaled vv; /* the value, if it is |known| */
20244   if ( q==null ) p=mp->cur_exp; else p=q;
20245   dep_list(p)=v; mp_type(p)=t;
20246   if ( mp_info(v)==null ) { 
20247     vv=value(v);
20248     if ( q==null ) { 
20249       mp_flush_cur_exp(mp, vv);
20250     } else  { 
20251       mp_recycle_value(mp, p); mp_type(q)=mp_known; value(q)=vv; 
20252     }
20253   } else if ( q==null ) {
20254     mp->cur_type=t;
20255   }
20256   if ( mp->fix_needed ) mp_fix_dependencies(mp);
20257 }
20258
20259 @ Let's turn now to the six basic relations of comparison.
20260
20261 @<Additional cases of binary operators@>=
20262 case less_than: case less_or_equal: case greater_than:
20263 case greater_or_equal: case equal_to: case unequal_to:
20264   check_arith; /* at this point |arith_error| should be |false|? */
20265   if ( (mp->cur_type>mp_pair_type)&&(mp_type(p)>mp_pair_type) ) {
20266     mp_add_or_subtract(mp, p,null,minus); /* |cur_exp:=(p)-cur_exp| */
20267   } else if ( mp->cur_type!=mp_type(p) ) {
20268     mp_bad_binary(mp, p,c); goto DONE; 
20269   } else if ( mp->cur_type==mp_string_type ) {
20270     mp_flush_cur_exp(mp, mp_str_vs_str(mp, value(p),mp->cur_exp));
20271   } else if ((mp->cur_type==mp_unknown_string)||
20272            (mp->cur_type==mp_unknown_boolean) ) {
20273     @<Check if unknowns have been equated@>;
20274   } else if ( (mp->cur_type<=mp_pair_type)&&(mp->cur_type>=mp_transform_type)) {
20275     @<Reduce comparison of big nodes to comparison of scalars@>;
20276   } else if ( mp->cur_type==mp_boolean_type ) {
20277     mp_flush_cur_exp(mp, mp->cur_exp-value(p));
20278   } else { 
20279     mp_bad_binary(mp, p,c); goto DONE;
20280   }
20281   @<Compare the current expression with zero@>;
20282 DONE:  
20283   mp->arith_error=false; /* ignore overflow in comparisons */
20284   break;
20285
20286 @ @<Compare the current expression with zero@>=
20287 if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
20288   if ( mp->cur_type<mp_known ) {
20289     mp_disp_err(mp, p,"");
20290     help1("The quantities shown above have not been equated.")
20291   } else  {
20292     help2("Oh dear. I can\'t decide if the expression above is positive,",
20293           "negative, or zero. So this comparison test won't be `true'.");
20294   }
20295   exp_err("Unknown relation will be considered false");
20296 @.Unknown relation...@>
20297   mp_put_get_flush_error(mp, false_code);
20298 } else {
20299   switch (c) {
20300   case less_than: boolean_reset(mp->cur_exp<0); break;
20301   case less_or_equal: boolean_reset(mp->cur_exp<=0); break;
20302   case greater_than: boolean_reset(mp->cur_exp>0); break;
20303   case greater_or_equal: boolean_reset(mp->cur_exp>=0); break;
20304   case equal_to: boolean_reset(mp->cur_exp==0); break;
20305   case unequal_to: boolean_reset(mp->cur_exp!=0); break;
20306   }; /* there are no other cases */
20307 }
20308 mp->cur_type=mp_boolean_type
20309
20310 @ When two unknown strings are in the same ring, we know that they are
20311 equal. Otherwise, we don't know whether they are equal or not, so we
20312 make no change.
20313
20314 @<Check if unknowns have been equated@>=
20315
20316   q=value(mp->cur_exp);
20317   while ( (q!=mp->cur_exp)&&(q!=p) ) q=value(q);
20318   if ( q==p ) mp_flush_cur_exp(mp, 0);
20319 }
20320
20321 @ @<Reduce comparison of big nodes to comparison of scalars@>=
20322
20323   q=value(p); r=value(mp->cur_exp);
20324   rr=r+mp->big_node_size[mp->cur_type]-2;
20325   while (1) { mp_add_or_subtract(mp, q,r,minus);
20326     if ( mp_type(r)!=mp_known ) break;
20327     if ( value(r)!=0 ) break;
20328     if ( r==rr ) break;
20329     q=q+2; r=r+2;
20330   }
20331   mp_take_part(mp, mp_name_type(r)+x_part-mp_x_part_sector);
20332 }
20333
20334 @ Here we use the sneaky fact that |and_op-false_code=or_op-true_code|.
20335
20336 @<Additional cases of binary operators@>=
20337 case and_op:
20338 case or_op: 
20339   if ( (mp_type(p)!=mp_boolean_type)||(mp->cur_type!=mp_boolean_type) )
20340     mp_bad_binary(mp, p,c);
20341   else if ( value(p)==c+false_code-and_op ) mp->cur_exp=value(p);
20342   break;
20343
20344 @ @<Additional cases of binary operators@>=
20345 case times: 
20346   if ( (mp->cur_type<mp_color_type)||(mp_type(p)<mp_color_type) ) {
20347    mp_bad_binary(mp, p,times);
20348   } else if ( (mp->cur_type==mp_known)||(mp_type(p)==mp_known) ) {
20349     @<Multiply when at least one operand is known@>;
20350   } else if ( (mp_nice_color_or_pair(mp, p,mp_type(p))&&(mp->cur_type>mp_pair_type))
20351       ||(mp_nice_color_or_pair(mp, mp->cur_exp,mp->cur_type)&&
20352           (mp_type(p)>mp_pair_type)) ) {
20353     mp_hard_times(mp, p); 
20354     binary_return;
20355   } else {
20356     mp_bad_binary(mp, p,times);
20357   }
20358   break;
20359
20360 @ @<Multiply when at least one operand is known@>=
20361
20362   if ( mp_type(p)==mp_known ) {
20363     v=value(p); mp_free_node(mp, p,value_node_size); 
20364   } else {
20365     v=mp->cur_exp; mp_unstash_cur_exp(mp, p);
20366   }
20367   if ( mp->cur_type==mp_known ) {
20368     mp->cur_exp=mp_take_scaled(mp, mp->cur_exp,v);
20369   } else if ( (mp->cur_type==mp_pair_type)||
20370               (mp->cur_type==mp_color_type)||
20371               (mp->cur_type==mp_cmykcolor_type) ) {
20372     p=value(mp->cur_exp)+mp->big_node_size[mp->cur_type];
20373     do {  
20374        p=p-2; mp_dep_mult(mp, p,v,true);
20375     } while (p!=value(mp->cur_exp));
20376   } else {
20377     mp_dep_mult(mp, null,v,true);
20378   }
20379   binary_return;
20380 }
20381
20382 @ @<Declare binary action...@>=
20383 static void mp_dep_mult (MP mp,pointer p, integer v, boolean v_is_scaled) {
20384   pointer q; /* the dependency list being multiplied by |v| */
20385   quarterword s,t; /* its type, before and after */
20386   if ( p==null ) {
20387     q=mp->cur_exp;
20388   } else if ( mp_type(p)!=mp_known ) {
20389     q=p;
20390   } else { 
20391     if ( v_is_scaled ) value(p)=mp_take_scaled(mp, value(p),v);
20392     else value(p)=mp_take_fraction(mp, value(p),v);
20393     return;
20394   };
20395   t=mp_type(q); q=dep_list(q); s=t;
20396   if ( t==mp_dependent ) if ( v_is_scaled )
20397     if (mp_ab_vs_cd(mp, mp_max_coef(mp,q),abs(v),coef_bound-1,unity)>=0 ) 
20398       t=mp_proto_dependent;
20399   q=mp_p_times_v(mp, q,v,s,t,v_is_scaled); 
20400   mp_dep_finish(mp, q,p,t);
20401 }
20402
20403 @ Here is a routine that is similar to |times|; but it is invoked only
20404 internally, when |v| is a |fraction| whose magnitude is at most~1,
20405 and when |cur_type>=mp_color_type|.
20406
20407 @c 
20408 static void mp_frac_mult (MP mp,scaled n, scaled d) {
20409   /* multiplies |cur_exp| by |n/d| */
20410   pointer p; /* a pair node */
20411   pointer old_exp; /* a capsule to recycle */
20412   fraction v; /* |n/d| */
20413   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>two ) {
20414     @<Trace the fraction multiplication@>;
20415   }
20416   switch (mp->cur_type) {
20417   case mp_transform_type:
20418   case mp_color_type:
20419   case mp_cmykcolor_type:
20420   case mp_pair_type:
20421    old_exp=mp_tarnished(mp, mp->cur_exp);
20422    break;
20423   case mp_independent: old_exp=mp_void; break;
20424   default: old_exp=null; break;
20425   }
20426   if ( old_exp!=null ) { 
20427      old_exp=mp->cur_exp; mp_make_exp_copy(mp, old_exp);
20428   }
20429   v=mp_make_fraction(mp, n,d);
20430   if ( mp->cur_type==mp_known ) {
20431     mp->cur_exp=mp_take_fraction(mp, mp->cur_exp,v);
20432   } else if ( mp->cur_type<=mp_pair_type ) { 
20433     p=value(mp->cur_exp)+mp->big_node_size[mp->cur_type];
20434     do {  
20435       p=p-2;
20436       mp_dep_mult(mp, p,v,false);
20437     } while (p!=value(mp->cur_exp));
20438   } else {
20439     mp_dep_mult(mp, null,v,false);
20440   }
20441   if ( old_exp!=null ) {
20442     mp_recycle_value(mp, old_exp); 
20443     mp_free_node(mp, old_exp,value_node_size);
20444   }
20445 }
20446
20447 @ @<Trace the fraction multiplication@>=
20448
20449   mp_begin_diagnostic(mp); 
20450   mp_print_nl(mp, "{("); mp_print_scaled(mp,n); mp_print_char(mp,xord('/'));
20451   mp_print_scaled(mp,d); mp_print(mp,")*("); mp_print_exp(mp,null,0); 
20452   mp_print(mp,")}");
20453   mp_end_diagnostic(mp, false);
20454 }
20455
20456 @ The |hard_times| routine multiplies a nice color or pair by a dependency list.
20457
20458 @<Declare binary action procedures@>=
20459 static void mp_hard_times (MP mp,pointer p) {
20460   pointer q; /* a copy of the dependent variable |p| */
20461   pointer r; /* a component of the big node for the nice color or pair */
20462   scaled v; /* the known value for |r| */
20463   if ( mp_type(p)<=mp_pair_type ) { 
20464      q=mp_stash_cur_exp(mp); mp_unstash_cur_exp(mp, p); p=q;
20465   }; /* now |cur_type=mp_pair_type| or |cur_type=mp_color_type| */
20466   r=value(mp->cur_exp)+mp->big_node_size[mp->cur_type];
20467   while (1) { 
20468     r=r-2;
20469     v=value(r);
20470     mp_type(r)=mp_type(p);
20471     if ( r==value(mp->cur_exp) ) 
20472       break;
20473     mp_new_dep(mp, r,mp_copy_dep_list(mp, dep_list(p)));
20474     mp_dep_mult(mp, r,v,true);
20475   }
20476   mp->mem[value_loc(r)]=mp->mem[value_loc(p)];
20477   mp_link(prev_dep(p))=r;
20478   mp_free_node(mp, p,value_node_size);
20479   mp_dep_mult(mp, r,v,true);
20480 }
20481
20482 @ @<Additional cases of binary operators@>=
20483 case over: 
20484   if ( (mp->cur_type!=mp_known)||(mp_type(p)<mp_color_type) ) {
20485     mp_bad_binary(mp, p,over);
20486   } else { 
20487     v=mp->cur_exp; mp_unstash_cur_exp(mp, p);
20488     if ( v==0 ) {
20489       @<Squeal about division by zero@>;
20490     } else { 
20491       if ( mp->cur_type==mp_known ) {
20492         mp->cur_exp=mp_make_scaled(mp, mp->cur_exp,v);
20493       } else if ( mp->cur_type<=mp_pair_type ) { 
20494         p=value(mp->cur_exp)+mp->big_node_size[mp->cur_type];
20495         do {  
20496           p=p-2;  mp_dep_div(mp, p,v);
20497         } while (p!=value(mp->cur_exp));
20498       } else {
20499         mp_dep_div(mp, null,v);
20500       }
20501     }
20502     binary_return;
20503   }
20504   break;
20505
20506 @ @<Declare binary action...@>=
20507 static void mp_dep_div (MP mp,pointer p, scaled v) {
20508   pointer q; /* the dependency list being divided by |v| */
20509   quarterword s,t; /* its type, before and after */
20510   if ( p==null ) q=mp->cur_exp;
20511   else if ( mp_type(p)!=mp_known ) q=p;
20512   else { value(p)=mp_make_scaled(mp, value(p),v); return; };
20513   t=mp_type(q); q=dep_list(q); s=t;
20514   if ( t==mp_dependent )
20515     if ( mp_ab_vs_cd(mp, mp_max_coef(mp,q),unity,coef_bound-1,abs(v))>=0 ) 
20516       t=mp_proto_dependent;
20517   q=mp_p_over_v(mp, q,v,s,t); 
20518   mp_dep_finish(mp, q,p,t);
20519 }
20520
20521 @ @<Squeal about division by zero@>=
20522
20523   exp_err("Division by zero");
20524 @.Division by zero@>
20525   help2("You're trying to divide the quantity shown above the error",
20526         "message by zero. I'm going to divide it by one instead.");
20527   mp_put_get_error(mp);
20528 }
20529
20530 @ @<Additional cases of binary operators@>=
20531 case pythag_add:
20532 case pythag_sub: 
20533    if ( (mp->cur_type==mp_known)&&(mp_type(p)==mp_known) ) {
20534      if ( c==pythag_add ) mp->cur_exp=mp_pyth_add(mp, value(p),mp->cur_exp);
20535      else mp->cur_exp=mp_pyth_sub(mp, value(p),mp->cur_exp);
20536    } else mp_bad_binary(mp, p,c);
20537    break;
20538
20539 @ The next few sections of the program deal with affine transformations
20540 of coordinate data.
20541
20542 @<Additional cases of binary operators@>=
20543 case rotated_by: case slanted_by:
20544 case scaled_by: case shifted_by: case transformed_by:
20545 case x_scaled: case y_scaled: case z_scaled:
20546   if ( mp_type(p)==mp_path_type ) { 
20547     path_trans(c,p); binary_return;
20548   } else if ( mp_type(p)==mp_pen_type ) { 
20549     pen_trans(c,p);
20550     mp->cur_exp=mp_convex_hull(mp, mp->cur_exp); 
20551       /* rounding error could destroy convexity */
20552     binary_return;
20553   } else if ( (mp_type(p)==mp_pair_type)||(mp_type(p)==mp_transform_type) ) {
20554     mp_big_trans(mp, p,c);
20555   } else if ( mp_type(p)==mp_picture_type ) {
20556     mp_do_edges_trans(mp, p,c); binary_return;
20557   } else {
20558     mp_bad_binary(mp, p,c);
20559   }
20560   break;
20561
20562 @ Let |c| be one of the eight transform operators. The procedure call
20563 |set_up_trans(c)| first changes |cur_exp| to a transform that corresponds to
20564 |c| and the original value of |cur_exp|. (In particular, |cur_exp| doesn't
20565 change at all if |c=transformed_by|.)
20566
20567 Then, if all components of the resulting transform are |known|, they are
20568 moved to the global variables |txx|, |txy|, |tyx|, |tyy|, |tx|, |ty|;
20569 and |cur_exp| is changed to the known value zero.
20570
20571 @<Declare binary action...@>=
20572 static void mp_set_up_trans (MP mp,quarterword c) {
20573   pointer p,q,r; /* list manipulation registers */
20574   if ( (c!=transformed_by)||(mp->cur_type!=mp_transform_type) ) {
20575     @<Put the current transform into |cur_exp|@>;
20576   }
20577   @<If the current transform is entirely known, stash it in global variables;
20578     otherwise |return|@>;
20579 }
20580
20581 @ @<Glob...@>=
20582 scaled txx;
20583 scaled txy;
20584 scaled tyx;
20585 scaled tyy;
20586 scaled tx;
20587 scaled ty; /* current transform coefficients */
20588
20589 @ @<Put the current transform...@>=
20590
20591   p=mp_stash_cur_exp(mp); 
20592   mp->cur_exp=mp_id_transform(mp); 
20593   mp->cur_type=mp_transform_type;
20594   q=value(mp->cur_exp);
20595   switch (c) {
20596   @<For each of the eight cases, change the relevant fields of |cur_exp|
20597     and |goto done|;
20598     but do nothing if capsule |p| doesn't have the appropriate type@>;
20599   }; /* there are no other cases */
20600   mp_disp_err(mp, p,"Improper transformation argument");
20601 @.Improper transformation argument@>
20602   help3("The expression shown above has the wrong type,",
20603        "so I can\'t transform anything using it.",
20604        "Proceed, and I'll omit the transformation.");
20605   mp_put_get_error(mp);
20606 DONE: 
20607   mp_recycle_value(mp, p); 
20608   mp_free_node(mp, p,value_node_size);
20609 }
20610
20611 @ @<If the current transform is entirely known, ...@>=
20612 q=value(mp->cur_exp); r=q+transform_node_size;
20613 do {  
20614   r=r-2;
20615   if ( mp_type(r)!=mp_known ) return;
20616 } while (r!=q);
20617 mp->txx=value(xx_part_loc(q));
20618 mp->txy=value(xy_part_loc(q));
20619 mp->tyx=value(yx_part_loc(q));
20620 mp->tyy=value(yy_part_loc(q));
20621 mp->tx=value(x_part_loc(q));
20622 mp->ty=value(y_part_loc(q));
20623 mp_flush_cur_exp(mp, 0)
20624
20625 @ @<For each of the eight cases...@>=
20626 case rotated_by:
20627   if ( mp_type(p)==mp_known )
20628     @<Install sines and cosines, then |goto done|@>;
20629   break;
20630 case slanted_by:
20631   if ( mp_type(p)>mp_pair_type ) { 
20632    mp_install(mp, xy_part_loc(q),p); goto DONE;
20633   };
20634   break;
20635 case scaled_by:
20636   if ( mp_type(p)>mp_pair_type ) { 
20637     mp_install(mp, xx_part_loc(q),p); mp_install(mp, yy_part_loc(q),p); 
20638     goto DONE;
20639   };
20640   break;
20641 case shifted_by:
20642   if ( mp_type(p)==mp_pair_type ) {
20643     r=value(p); mp_install(mp, x_part_loc(q),x_part_loc(r));
20644     mp_install(mp, y_part_loc(q),y_part_loc(r)); goto DONE;
20645   };
20646   break;
20647 case x_scaled:
20648   if ( mp_type(p)>mp_pair_type ) {
20649     mp_install(mp, xx_part_loc(q),p); goto DONE;
20650   };
20651   break;
20652 case y_scaled:
20653   if ( mp_type(p)>mp_pair_type ) {
20654     mp_install(mp, yy_part_loc(q),p); goto DONE;
20655   };
20656   break;
20657 case z_scaled:
20658   if ( mp_type(p)==mp_pair_type )
20659     @<Install a complex multiplier, then |goto done|@>;
20660   break;
20661 case transformed_by:
20662   break;
20663   
20664
20665 @ @<Install sines and cosines, then |goto done|@>=
20666 { mp_n_sin_cos(mp, (value(p) % three_sixty_units)*16);
20667   value(xx_part_loc(q))=mp_round_fraction(mp, mp->n_cos);
20668   value(yx_part_loc(q))=mp_round_fraction(mp, mp->n_sin);
20669   value(xy_part_loc(q))=-value(yx_part_loc(q));
20670   value(yy_part_loc(q))=value(xx_part_loc(q));
20671   goto DONE;
20672 }
20673
20674 @ @<Install a complex multiplier, then |goto done|@>=
20675
20676   r=value(p);
20677   mp_install(mp, xx_part_loc(q),x_part_loc(r));
20678   mp_install(mp, yy_part_loc(q),x_part_loc(r));
20679   mp_install(mp, yx_part_loc(q),y_part_loc(r));
20680   if ( mp_type(y_part_loc(r))==mp_known ) negate(value(y_part_loc(r)));
20681   else mp_negate_dep_list(mp, dep_list(y_part_loc(r)));
20682   mp_install(mp, xy_part_loc(q),y_part_loc(r));
20683   goto DONE;
20684 }
20685
20686 @ Procedure |set_up_known_trans| is like |set_up_trans|, but it
20687 insists that the transformation be entirely known.
20688
20689 @<Declare binary action...@>=
20690 static void mp_set_up_known_trans (MP mp,quarterword c) { 
20691   mp_set_up_trans(mp, c);
20692   if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
20693     exp_err("Transform components aren't all known");
20694 @.Transform components...@>
20695     help3("I'm unable to apply a partially specified transformation",
20696       "except to a fully known pair or transform.",
20697       "Proceed, and I'll omit the transformation.");
20698     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
20699     mp->txx=unity; mp->txy=0; mp->tyx=0; mp->tyy=unity; 
20700     mp->tx=0; mp->ty=0;
20701   }
20702 }
20703
20704 @ Here's a procedure that applies the transform |txx..ty| to a pair of
20705 coordinates in locations |p| and~|q|.
20706
20707 @<Declare binary action...@>= 
20708 static void mp_trans (MP mp,pointer p, pointer q) {
20709   scaled v; /* the new |x| value */
20710   v=mp_take_scaled(mp, mp->mem[p].sc,mp->txx)+
20711   mp_take_scaled(mp, mp->mem[q].sc,mp->txy)+mp->tx;
20712   mp->mem[q].sc=mp_take_scaled(mp, mp->mem[p].sc,mp->tyx)+
20713   mp_take_scaled(mp, mp->mem[q].sc,mp->tyy)+mp->ty;
20714   mp->mem[p].sc=v;
20715 }
20716
20717 @ The simplest transformation procedure applies a transform to all
20718 coordinates of a path.  The |path_trans(c)(p)| macro applies
20719 a transformation defined by |cur_exp| and the transform operator |c|
20720 to the path~|p|.
20721
20722 @d path_trans(A,B) { mp_set_up_known_trans(mp, (A)); 
20723                      mp_unstash_cur_exp(mp, (B)); 
20724                      mp_do_path_trans(mp, mp->cur_exp); }
20725
20726 @<Declare binary action...@>=
20727 static void mp_do_path_trans (MP mp,pointer p) {
20728   pointer q; /* list traverser */
20729   q=p;
20730   do { 
20731     if ( mp_left_type(q)!=mp_endpoint ) 
20732       mp_trans(mp, q+3,q+4); /* that's |mp_left_x| and |mp_left_y| */
20733     mp_trans(mp, q+1,q+2); /* that's |mp_x_coord| and |mp_y_coord| */
20734     if ( mp_right_type(q)!=mp_endpoint ) 
20735       mp_trans(mp, q+5,q+6); /* that's |mp_right_x| and |mp_right_y| */
20736 @^data structure assumptions@>
20737     q=mp_link(q);
20738   } while (q!=p);
20739 }
20740
20741 @ Transforming a pen is very similar, except that there are no |mp_left_type|
20742 and |mp_right_type| fields.
20743
20744 @d pen_trans(A,B) { mp_set_up_known_trans(mp, (A)); 
20745                     mp_unstash_cur_exp(mp, (B)); 
20746                     mp_do_pen_trans(mp, mp->cur_exp); }
20747
20748 @<Declare binary action...@>=
20749 static void mp_do_pen_trans (MP mp,pointer p) {
20750   pointer q; /* list traverser */
20751   if ( pen_is_elliptical(p) ) {
20752     mp_trans(mp, p+3,p+4); /* that's |mp_left_x| and |mp_left_y| */
20753     mp_trans(mp, p+5,p+6); /* that's |mp_right_x| and |mp_right_y| */
20754   };
20755   q=p;
20756   do { 
20757     mp_trans(mp, q+1,q+2); /* that's |mp_x_coord| and |mp_y_coord| */
20758 @^data structure assumptions@>
20759     q=mp_link(q);
20760   } while (q!=p);
20761 }
20762
20763 @ The next transformation procedure applies to edge structures. It will do
20764 any transformation, but the results may be substandard if the picture contains
20765 text that uses downloaded bitmap fonts.  The binary action procedure is
20766 |do_edges_trans|, but we also need a function that just scales a picture.
20767 That routine is |scale_edges|.  Both it and the underlying routine |edges_trans|
20768 should be thought of as procedures that update an edge structure |h|, except
20769 that they have to return a (possibly new) structure because of the need to call
20770 |private_edges|.
20771
20772 @<Declare binary action...@>=
20773 static pointer mp_edges_trans (MP mp, pointer h) {
20774   pointer q; /* the object being transformed */
20775   pointer r,s; /* for list manipulation */
20776   scaled sx,sy; /* saved transformation parameters */
20777   scaled sqdet; /* square root of determinant for |dash_scale| */
20778   integer sgndet; /* sign of the determinant */
20779   scaled v; /* a temporary value */
20780   h=mp_private_edges(mp, h);
20781   sqdet=mp_sqrt_det(mp, mp->txx,mp->txy,mp->tyx,mp->tyy);
20782   sgndet=mp_ab_vs_cd(mp, mp->txx,mp->tyy,mp->txy,mp->tyx);
20783   if ( dash_list(h)!=null_dash ) {
20784     @<Try to transform the dash list of |h|@>;
20785   }
20786   @<Make the bounding box of |h| unknown if it can't be updated properly
20787     without scanning the whole structure@>;  
20788   q=mp_link(dummy_loc(h));
20789   while ( q!=null ) { 
20790     @<Transform graphical object |q|@>;
20791     q=mp_link(q);
20792   }
20793   return h;
20794 }
20795 static void mp_do_edges_trans (MP mp,pointer p, quarterword c) { 
20796   mp_set_up_known_trans(mp, c);
20797   value(p)=mp_edges_trans(mp, value(p));
20798   mp_unstash_cur_exp(mp, p);
20799 }
20800 static void mp_scale_edges (MP mp) { 
20801   mp->txx=mp->se_sf; mp->tyy=mp->se_sf;
20802   mp->txy=0; mp->tyx=0; mp->tx=0; mp->ty=0;
20803   mp->se_pic=mp_edges_trans(mp, mp->se_pic);
20804 }
20805
20806 @ @<Try to transform the dash list of |h|@>=
20807 if ( (mp->txy!=0)||(mp->tyx!=0)||
20808      (mp->ty!=0)||(abs(mp->txx)!=abs(mp->tyy))) {
20809   mp_flush_dash_list(mp, h);
20810 } else { 
20811   if ( mp->txx<0 ) { @<Reverse the dash list of |h|@>; } 
20812   @<Scale the dash list by |txx| and shift it by |tx|@>;
20813   dash_y(h)=mp_take_scaled(mp, dash_y(h),abs(mp->tyy));
20814 }
20815
20816 @ @<Reverse the dash list of |h|@>=
20817
20818   r=dash_list(h);
20819   dash_list(h)=null_dash;
20820   while ( r!=null_dash ) {
20821     s=r; r=mp_link(r);
20822     v=start_x(s); start_x(s)=stop_x(s); stop_x(s)=v;
20823     mp_link(s)=dash_list(h);
20824     dash_list(h)=s;
20825   }
20826 }
20827
20828 @ @<Scale the dash list by |txx| and shift it by |tx|@>=
20829 r=dash_list(h);
20830 while ( r!=null_dash ) {
20831   start_x(r)=mp_take_scaled(mp, start_x(r),mp->txx)+mp->tx;
20832   stop_x(r)=mp_take_scaled(mp, stop_x(r),mp->txx)+mp->tx;
20833   r=mp_link(r);
20834 }
20835
20836 @ @<Make the bounding box of |h| unknown if it can't be updated properly...@>=
20837 if ( (mp->txx==0)&&(mp->tyy==0) ) {
20838   @<Swap the $x$ and $y$ parameters in the bounding box of |h|@>;
20839 } else if ( (mp->txy!=0)||(mp->tyx!=0) ) {
20840   mp_init_bbox(mp, h);
20841   goto DONE1;
20842 }
20843 if ( minx_val(h)<=maxx_val(h) ) {
20844   @<Scale the bounding box by |txx+txy| and |tyx+tyy|; then shift by
20845    |(tx,ty)|@>;
20846 }
20847 DONE1:
20848
20849
20850
20851 @ @<Swap the $x$ and $y$ parameters in the bounding box of |h|@>=
20852
20853   v=minx_val(h); minx_val(h)=miny_val(h); miny_val(h)=v;
20854   v=maxx_val(h); maxx_val(h)=maxy_val(h); maxy_val(h)=v;
20855 }
20856
20857 @ The sum ``|txx+txy|'' is whichever of |txx| or |txy| is nonzero.  The other
20858 sum is similar.
20859
20860 @<Scale the bounding box by |txx+txy| and |tyx+tyy|; then shift...@>=
20861
20862   minx_val(h)=mp_take_scaled(mp, minx_val(h),mp->txx+mp->txy)+mp->tx;
20863   maxx_val(h)=mp_take_scaled(mp, maxx_val(h),mp->txx+mp->txy)+mp->tx;
20864   miny_val(h)=mp_take_scaled(mp, miny_val(h),mp->tyx+mp->tyy)+mp->ty;
20865   maxy_val(h)=mp_take_scaled(mp, maxy_val(h),mp->tyx+mp->tyy)+mp->ty;
20866   if ( mp->txx+mp->txy<0 ) {
20867     v=minx_val(h); minx_val(h)=maxx_val(h); maxx_val(h)=v;
20868   }
20869   if ( mp->tyx+mp->tyy<0 ) {
20870     v=miny_val(h); miny_val(h)=maxy_val(h); maxy_val(h)=v;
20871   }
20872 }
20873
20874 @ Now we ready for the main task of transforming the graphical objects in edge
20875 structure~|h|.
20876
20877 @<Transform graphical object |q|@>=
20878 switch (mp_type(q)) {
20879 case mp_fill_code: case mp_stroked_code: 
20880   mp_do_path_trans(mp, mp_path_p(q));
20881   @<Transform |mp_pen_p(q)|, making sure polygonal pens stay counter-clockwise@>;
20882   break;
20883 case mp_start_clip_code: case mp_start_bounds_code: 
20884   mp_do_path_trans(mp, mp_path_p(q));
20885   break;
20886 case mp_text_code: 
20887   r=text_tx_loc(q);
20888   @<Transform the compact transformation starting at |r|@>;
20889   break;
20890 case mp_stop_clip_code: case mp_stop_bounds_code: 
20891   break;
20892 } /* there are no other cases */
20893
20894 @ Note that the shift parameters |(tx,ty)| apply only to the path being stroked.
20895 The |dash_scale| has to be adjusted  to scale the dash lengths in |mp_dash_p(q)|
20896 since the \ps\ output procedures will try to compensate for the transformation
20897 we are applying to |mp_pen_p(q)|.  Since this compensation is based on the square
20898 root of the determinant, |sqdet| is the appropriate factor.
20899
20900 @<Transform |mp_pen_p(q)|, making sure...@>=
20901 if ( mp_pen_p(q)!=null ) {
20902   sx=mp->tx; sy=mp->ty;
20903   mp->tx=0; mp->ty=0;
20904   mp_do_pen_trans(mp, mp_pen_p(q));
20905   if ( ((mp_type(q)==mp_stroked_code)&&(mp_dash_p(q)!=null)) )
20906     dash_scale(q)=mp_take_scaled(mp, dash_scale(q),sqdet);
20907   if ( ! pen_is_elliptical(mp_pen_p(q)) )
20908     if ( sgndet<0 )
20909       mp_pen_p(q)=mp_make_pen(mp, mp_copy_path(mp, mp_pen_p(q)),true); 
20910          /* this unreverses the pen */
20911   mp->tx=sx; mp->ty=sy;
20912 }
20913
20914 @ This uses the fact that transformations are stored in the order
20915 |(tx,ty,txx,txy,tyx,tyy)|.
20916 @^data structure assumptions@>
20917
20918 @<Transform the compact transformation starting at |r|@>=
20919 mp_trans(mp, r,r+1);
20920 sx=mp->tx; sy=mp->ty;
20921 mp->tx=0; mp->ty=0;
20922 mp_trans(mp, r+2,r+4);
20923 mp_trans(mp, r+3,r+5);
20924 mp->tx=sx; mp->ty=sy
20925
20926 @ The hard cases of transformation occur when big nodes are involved,
20927 and when some of their components are unknown.
20928
20929 @<Declare binary action...@>=
20930 @<Declare subroutines needed by |big_trans|@>
20931 static void mp_big_trans (MP mp,pointer p, quarterword c) {
20932   pointer q,r,pp,qq; /* list manipulation registers */
20933   quarterword s; /* size of a big node */
20934   s=mp->big_node_size[mp_type(p)]; q=value(p); r=q+s;
20935   do {  
20936     r=r-2;
20937     if ( mp_type(r)!=mp_known ) {
20938       @<Transform an unknown big node and |return|@>;
20939     }
20940   } while (r!=q);
20941   @<Transform a known big node@>;
20942 } /* node |p| will now be recycled by |do_binary| */
20943
20944 @ @<Transform an unknown big node and |return|@>=
20945
20946   mp_set_up_known_trans(mp, c); mp_make_exp_copy(mp, p); 
20947   r=value(mp->cur_exp);
20948   if ( mp->cur_type==mp_transform_type ) {
20949     mp_bilin1(mp, yy_part_loc(r),mp->tyy,xy_part_loc(q),mp->tyx,0);
20950     mp_bilin1(mp, yx_part_loc(r),mp->tyy,xx_part_loc(q),mp->tyx,0);
20951     mp_bilin1(mp, xy_part_loc(r),mp->txx,yy_part_loc(q),mp->txy,0);
20952     mp_bilin1(mp, xx_part_loc(r),mp->txx,yx_part_loc(q),mp->txy,0);
20953   }
20954   mp_bilin1(mp, y_part_loc(r),mp->tyy,x_part_loc(q),mp->tyx,mp->ty);
20955   mp_bilin1(mp, x_part_loc(r),mp->txx,y_part_loc(q),mp->txy,mp->tx);
20956   return;
20957 }
20958
20959 @ Let |p| point to a two-word value field inside a big node of |cur_exp|,
20960 and let |q| point to a another value field. The |bilin1| procedure
20961 replaces |p| by $p\cdot t+q\cdot u+\delta$.
20962
20963 @<Declare subroutines needed by |big_trans|@>=
20964 static void mp_bilin1 (MP mp, pointer p, scaled t, pointer q, 
20965                 scaled u, scaled delta) {
20966   pointer r; /* list traverser */
20967   if ( t!=unity ) mp_dep_mult(mp, p,t,true);
20968   if ( u!=0 ) {
20969     if ( mp_type(q)==mp_known ) {
20970       delta+=mp_take_scaled(mp, value(q),u);
20971     } else { 
20972       @<Ensure that |type(p)=mp_proto_dependent|@>;
20973       dep_list(p)=mp_p_plus_fq(mp, dep_list(p),u,dep_list(q),
20974                                mp_proto_dependent,mp_type(q));
20975     }
20976   }
20977   if ( mp_type(p)==mp_known ) {
20978     value(p)+=delta;
20979   } else {
20980     r=dep_list(p);
20981     while ( mp_info(r)!=null ) r=mp_link(r);
20982     delta+=value(r);
20983     if ( r!=dep_list(p) ) value(r)=delta;
20984     else { mp_recycle_value(mp, p); mp_type(p)=mp_known; value(p)=delta; };
20985   }
20986   if ( mp->fix_needed ) mp_fix_dependencies(mp);
20987 }
20988
20989 @ @<Ensure that |type(p)=mp_proto_dependent|@>=
20990 if ( mp_type(p)!=mp_proto_dependent ) {
20991   if ( mp_type(p)==mp_known ) 
20992     mp_new_dep(mp, p,mp_const_dependency(mp, value(p)));
20993   else 
20994     dep_list(p)=mp_p_times_v(mp, dep_list(p),unity,mp_dependent,
20995                              mp_proto_dependent,true);
20996   mp_type(p)=mp_proto_dependent;
20997 }
20998
20999 @ @<Transform a known big node@>=
21000 mp_set_up_trans(mp, c);
21001 if ( mp->cur_type==mp_known ) {
21002   @<Transform known by known@>;
21003 } else { 
21004   pp=mp_stash_cur_exp(mp); qq=value(pp);
21005   mp_make_exp_copy(mp, p); r=value(mp->cur_exp);
21006   if ( mp->cur_type==mp_transform_type ) {
21007     mp_bilin2(mp, yy_part_loc(r),yy_part_loc(qq),
21008       value(xy_part_loc(q)),yx_part_loc(qq),null);
21009     mp_bilin2(mp, yx_part_loc(r),yy_part_loc(qq),
21010       value(xx_part_loc(q)),yx_part_loc(qq),null);
21011     mp_bilin2(mp, xy_part_loc(r),xx_part_loc(qq),
21012       value(yy_part_loc(q)),xy_part_loc(qq),null);
21013     mp_bilin2(mp, xx_part_loc(r),xx_part_loc(qq),
21014       value(yx_part_loc(q)),xy_part_loc(qq),null);
21015   };
21016   mp_bilin2(mp, y_part_loc(r),yy_part_loc(qq),
21017     value(x_part_loc(q)),yx_part_loc(qq),y_part_loc(qq));
21018   mp_bilin2(mp, x_part_loc(r),xx_part_loc(qq),
21019     value(y_part_loc(q)),xy_part_loc(qq),x_part_loc(qq));
21020   mp_recycle_value(mp, pp); mp_free_node(mp, pp,value_node_size);
21021 }
21022
21023 @ Let |p| be a |mp_proto_dependent| value whose dependency list ends
21024 at |dep_final|. The following procedure adds |v| times another
21025 numeric quantity to~|p|.
21026
21027 @<Declare subroutines needed by |big_trans|@>=
21028 static void mp_add_mult_dep (MP mp,pointer p, scaled v, pointer r) { 
21029   if ( mp_type(r)==mp_known ) {
21030     value(mp->dep_final)+=mp_take_scaled(mp, value(r),v);
21031   } else  { 
21032     dep_list(p)=mp_p_plus_fq(mp, dep_list(p),v,dep_list(r),
21033                                                          mp_proto_dependent,mp_type(r));
21034     if ( mp->fix_needed ) mp_fix_dependencies(mp);
21035   }
21036 }
21037
21038 @ The |bilin2| procedure is something like |bilin1|, but with known
21039 and unknown quantities reversed. Parameter |p| points to a value field
21040 within the big node for |cur_exp|; and |type(p)=mp_known|. Parameters
21041 |t| and~|u| point to value fields elsewhere; so does parameter~|q|,
21042 unless it is |null| (which stands for zero). Location~|p| will be
21043 replaced by $p\cdot t+v\cdot u+q$.
21044
21045 @<Declare subroutines needed by |big_trans|@>=
21046 static void mp_bilin2 (MP mp,pointer p, pointer t, scaled v, 
21047                 pointer u, pointer q) {
21048   scaled vv; /* temporary storage for |value(p)| */
21049   vv=value(p); mp_type(p)=mp_proto_dependent;
21050   mp_new_dep(mp, p,mp_const_dependency(mp, 0)); /* this sets |dep_final| */
21051   if ( vv!=0 ) 
21052     mp_add_mult_dep(mp, p,vv,t); /* |dep_final| doesn't change */
21053   if ( v!=0 ) mp_add_mult_dep(mp, p,v,u);
21054   if ( q!=null ) mp_add_mult_dep(mp, p,unity,q);
21055   if ( dep_list(p)==mp->dep_final ) {
21056     vv=value(mp->dep_final); mp_recycle_value(mp, p);
21057     mp_type(p)=mp_known; value(p)=vv;
21058   }
21059 }
21060
21061 @ @<Transform known by known@>=
21062
21063   mp_make_exp_copy(mp, p); r=value(mp->cur_exp);
21064   if ( mp->cur_type==mp_transform_type ) {
21065     mp_bilin3(mp, yy_part_loc(r),mp->tyy,value(xy_part_loc(q)),mp->tyx,0);
21066     mp_bilin3(mp, yx_part_loc(r),mp->tyy,value(xx_part_loc(q)),mp->tyx,0);
21067     mp_bilin3(mp, xy_part_loc(r),mp->txx,value(yy_part_loc(q)),mp->txy,0);
21068     mp_bilin3(mp, xx_part_loc(r),mp->txx,value(yx_part_loc(q)),mp->txy,0);
21069   }
21070   mp_bilin3(mp, y_part_loc(r),mp->tyy,value(x_part_loc(q)),mp->tyx,mp->ty);
21071   mp_bilin3(mp, x_part_loc(r),mp->txx,value(y_part_loc(q)),mp->txy,mp->tx);
21072 }
21073
21074 @ Finally, in |bilin3| everything is |known|.
21075
21076 @<Declare subroutines needed by |big_trans|@>=
21077 static void mp_bilin3 (MP mp,pointer p, scaled t, 
21078                scaled v, scaled u, scaled delta) { 
21079   if ( t!=unity )
21080     delta+=mp_take_scaled(mp, value(p),t);
21081   else 
21082     delta+=value(p);
21083   if ( u!=0 ) value(p)=delta+mp_take_scaled(mp, v,u);
21084   else value(p)=delta;
21085 }
21086
21087 @ @<Additional cases of binary operators@>=
21088 case concatenate: 
21089   if ( (mp->cur_type==mp_string_type)&&(mp_type(p)==mp_string_type) ) mp_cat(mp, p);
21090   else mp_bad_binary(mp, p,concatenate);
21091   break;
21092 case substring_of: 
21093   if ( mp_nice_pair(mp, p,mp_type(p))&&(mp->cur_type==mp_string_type) )
21094     mp_chop_string(mp, value(p));
21095   else mp_bad_binary(mp, p,substring_of);
21096   break;
21097 case subpath_of: 
21098   if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) mp_pair_to_path(mp);
21099   if ( mp_nice_pair(mp, p,mp_type(p))&&(mp->cur_type==mp_path_type) )
21100     mp_chop_path(mp, value(p));
21101   else mp_bad_binary(mp, p,subpath_of);
21102   break;
21103
21104 @ @<Declare binary action...@>=
21105 static void mp_cat (MP mp,pointer p) {
21106   str_number a,b; /* the strings being concatenated */
21107   pool_pointer k; /* index into |str_pool| */
21108   a=value(p); b=mp->cur_exp; str_room(length(a)+length(b));
21109   for (k=mp->str_start[a];k<=str_stop(a)-1;k++) {
21110     append_char(mp->str_pool[k]);
21111   }
21112   for (k=mp->str_start[b];k<=str_stop(b)-1;k++) {
21113     append_char(mp->str_pool[k]);
21114   }
21115   mp->cur_exp=mp_make_string(mp); delete_str_ref(b);
21116 }
21117
21118 @ @<Declare binary action...@>=
21119 static void mp_chop_string (MP mp,pointer p) {
21120   integer a, b; /* start and stop points */
21121   integer l; /* length of the original string */
21122   integer k; /* runs from |a| to |b| */
21123   str_number s; /* the original string */
21124   boolean reversed; /* was |a>b|? */
21125   a=mp_round_unscaled(mp, value(x_part_loc(p)));
21126   b=mp_round_unscaled(mp, value(y_part_loc(p)));
21127   if ( a<=b ) reversed=false;
21128   else  { reversed=true; k=a; a=b; b=k; };
21129   s=mp->cur_exp; l=length(s);
21130   if ( a<0 ) { 
21131     a=0;
21132     if ( b<0 ) b=0;
21133   }
21134   if ( b>l ) { 
21135     b=l;
21136     if ( a>l ) a=l;
21137   }
21138   str_room(b-a);
21139   if ( reversed ) {
21140     for (k=mp->str_start[s]+b-1;k>=mp->str_start[s]+a;k--)  {
21141       append_char(mp->str_pool[k]);
21142     }
21143   } else  {
21144     for (k=mp->str_start[s]+a;k<=mp->str_start[s]+b-1;k++)  {
21145       append_char(mp->str_pool[k]);
21146     }
21147   }
21148   mp->cur_exp=mp_make_string(mp); delete_str_ref(s);
21149 }
21150
21151 @ @<Declare binary action...@>=
21152 static void mp_chop_path (MP mp,pointer p) {
21153   pointer q; /* a knot in the original path */
21154   pointer pp,qq,rr,ss; /* link variables for copies of path nodes */
21155   scaled a,b,k,l; /* indices for chopping */
21156   boolean reversed; /* was |a>b|? */
21157   l=mp_path_length(mp); a=value(x_part_loc(p)); b=value(y_part_loc(p));
21158   if ( a<=b ) reversed=false;
21159   else  { reversed=true; k=a; a=b; b=k; };
21160   @<Dispense with the cases |a<0| and/or |b>l|@>;
21161   q=mp->cur_exp;
21162   while ( a>=unity ) {
21163     q=mp_link(q); a=a-unity; b=b-unity;
21164   }
21165   if ( b==a ) {
21166     @<Construct a path from |pp| to |qq| of length zero@>; 
21167   } else { 
21168     @<Construct a path from |pp| to |qq| of length $\lceil b\rceil$@>; 
21169   }
21170   mp_left_type(pp)=mp_endpoint; mp_right_type(qq)=mp_endpoint; mp_link(qq)=pp;
21171   mp_toss_knot_list(mp, mp->cur_exp);
21172   if ( reversed ) {
21173     mp->cur_exp=mp_link(mp_htap_ypoc(mp, pp)); mp_toss_knot_list(mp, pp);
21174   } else {
21175     mp->cur_exp=pp;
21176   }
21177 }
21178
21179 @ @<Dispense with the cases |a<0| and/or |b>l|@>=
21180 if ( a<0 ) {
21181   if ( mp_left_type(mp->cur_exp)==mp_endpoint ) {
21182     a=0; if ( b<0 ) b=0;
21183   } else  {
21184     do {  a=a+l; b=b+l; } while (a<0); /* a cycle always has length |l>0| */
21185   }
21186 }
21187 if ( b>l ) {
21188   if ( mp_left_type(mp->cur_exp)==mp_endpoint ) {
21189     b=l; if ( a>l ) a=l;
21190   } else {
21191     while ( a>=l ) { 
21192       a=a-l; b=b-l;
21193     }
21194   }
21195 }
21196
21197 @ @<Construct a path from |pp| to |qq| of length $\lceil b\rceil$@>=
21198
21199   pp=mp_copy_knot(mp, q); qq=pp;
21200   do {  
21201     q=mp_link(q); rr=qq; qq=mp_copy_knot(mp, q); mp_link(rr)=qq; b=b-unity;
21202   } while (b>0);
21203   if ( a>0 ) {
21204     ss=pp; pp=mp_link(pp);
21205     mp_split_cubic(mp, ss,a*010000); pp=mp_link(ss);
21206     mp_free_node(mp, ss,knot_node_size);
21207     if ( rr==ss ) {
21208       b=mp_make_scaled(mp, b,unity-a); rr=pp;
21209     }
21210   }
21211   if ( b<0 ) {
21212     mp_split_cubic(mp, rr,(b+unity)*010000);
21213     mp_free_node(mp, qq,knot_node_size);
21214     qq=mp_link(rr);
21215   }
21216 }
21217
21218 @ @<Construct a path from |pp| to |qq| of length zero@>=
21219
21220   if ( a>0 ) { mp_split_cubic(mp, q,a*010000); q=mp_link(q); };
21221   pp=mp_copy_knot(mp, q); qq=pp;
21222 }
21223
21224 @ @<Additional cases of binary operators@>=
21225 case point_of: case precontrol_of: case postcontrol_of: 
21226   if ( mp->cur_type==mp_pair_type )
21227      mp_pair_to_path(mp);
21228   if ( (mp->cur_type==mp_path_type)&&(mp_type(p)==mp_known) )
21229     mp_find_point(mp, value(p),c);
21230   else 
21231     mp_bad_binary(mp, p,c);
21232   break;
21233 case pen_offset_of: 
21234   if ( (mp->cur_type==mp_pen_type)&& mp_nice_pair(mp, p,mp_type(p)) )
21235     mp_set_up_offset(mp, value(p));
21236   else 
21237     mp_bad_binary(mp, p,pen_offset_of);
21238   break;
21239 case direction_time_of: 
21240   if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) mp_pair_to_path(mp);
21241   if ( (mp->cur_type==mp_path_type)&& mp_nice_pair(mp, p,mp_type(p)) )
21242     mp_set_up_direction_time(mp, value(p));
21243   else 
21244     mp_bad_binary(mp, p,direction_time_of);
21245   break;
21246 case envelope_of:
21247   if ( (mp_type(p) != mp_pen_type) || (mp->cur_type != mp_path_type) )
21248     mp_bad_binary(mp, p,envelope_of);
21249   else
21250     mp_set_up_envelope(mp, p);
21251   break;
21252
21253 @ @<Declare binary action...@>=
21254 static void mp_set_up_offset (MP mp,pointer p) { 
21255   mp_find_offset(mp, value(x_part_loc(p)),value(y_part_loc(p)),mp->cur_exp);
21256   mp_pair_value(mp, mp->cur_x,mp->cur_y);
21257 }
21258 static void mp_set_up_direction_time (MP mp,pointer p) { 
21259   mp_flush_cur_exp(mp, mp_find_direction_time(mp, value(x_part_loc(p)),
21260   value(y_part_loc(p)),mp->cur_exp));
21261 }
21262 static void mp_set_up_envelope (MP mp,pointer p) {
21263   quarterword ljoin, lcap;
21264   scaled miterlim;
21265   pointer q = mp_copy_path(mp, mp->cur_exp); /* the original path */
21266   /* TODO: accept elliptical pens for straight paths */
21267   if (pen_is_elliptical(value(p))) {
21268     mp_bad_envelope_pen(mp);
21269     mp->cur_exp = q;
21270     mp->cur_type = mp_path_type;
21271     return;
21272   }
21273   if ( mp->internal[mp_linejoin]>unity ) ljoin=2;
21274   else if ( mp->internal[mp_linejoin]>0 ) ljoin=1;
21275   else ljoin=0;
21276   if ( mp->internal[mp_linecap]>unity ) lcap=2;
21277   else if ( mp->internal[mp_linecap]>0 ) lcap=1;
21278   else lcap=0;
21279   if ( mp->internal[mp_miterlimit]<unity )
21280     miterlim=unity;
21281   else
21282     miterlim=mp->internal[mp_miterlimit];
21283   mp->cur_exp = mp_make_envelope(mp, q, value(p), ljoin,lcap,miterlim);
21284   mp->cur_type = mp_path_type;
21285 }
21286
21287 @ @<Declare binary action...@>=
21288 static void mp_find_point (MP mp,scaled v, quarterword c) {
21289   pointer p; /* the path */
21290   scaled n; /* its length */
21291   p=mp->cur_exp;
21292   if ( mp_left_type(p)==mp_endpoint ) n=-unity; else n=0;
21293   do {  p=mp_link(p); n=n+unity; } while (p!=mp->cur_exp);
21294   if ( n==0 ) { 
21295     v=0; 
21296   } else if ( v<0 ) {
21297     if ( mp_left_type(p)==mp_endpoint ) v=0;
21298     else v=n-1-((-v-1) % n);
21299   } else if ( v>n ) {
21300     if ( mp_left_type(p)==mp_endpoint ) v=n;
21301     else v=v % n;
21302   }
21303   p=mp->cur_exp;
21304   while ( v>=unity ) { p=mp_link(p); v=v-unity;  };
21305   if ( v!=0 ) {
21306      @<Insert a fractional node by splitting the cubic@>;
21307   }
21308   @<Set the current expression to the desired path coordinates@>;
21309 }
21310
21311 @ @<Insert a fractional node...@>=
21312 { mp_split_cubic(mp, p,v*010000); p=mp_link(p); }
21313
21314 @ @<Set the current expression to the desired path coordinates...@>=
21315 switch (c) {
21316 case point_of: 
21317   mp_pair_value(mp, mp_x_coord(p),mp_y_coord(p));
21318   break;
21319 case precontrol_of: 
21320   if ( mp_left_type(p)==mp_endpoint ) mp_pair_value(mp, mp_x_coord(p),mp_y_coord(p));
21321   else mp_pair_value(mp, mp_left_x(p),mp_left_y(p));
21322   break;
21323 case postcontrol_of: 
21324   if ( mp_right_type(p)==mp_endpoint ) mp_pair_value(mp, mp_x_coord(p),mp_y_coord(p));
21325   else mp_pair_value(mp, mp_right_x(p),mp_right_y(p));
21326   break;
21327 } /* there are no other cases */
21328
21329 @ @<Additional cases of binary operators@>=
21330 case arc_time_of: 
21331   if ( mp->cur_type==mp_pair_type )
21332      mp_pair_to_path(mp);
21333   if ( (mp->cur_type==mp_path_type)&&(mp_type(p)==mp_known) )
21334     mp_flush_cur_exp(mp, mp_get_arc_time(mp, mp->cur_exp,value(p)));
21335   else 
21336     mp_bad_binary(mp, p,c);
21337   break;
21338
21339 @ @<Additional cases of bin...@>=
21340 case intersect: 
21341   if ( mp_type(p)==mp_pair_type ) {
21342     q=mp_stash_cur_exp(mp); mp_unstash_cur_exp(mp, p);
21343     mp_pair_to_path(mp); p=mp_stash_cur_exp(mp); mp_unstash_cur_exp(mp, q);
21344   };
21345   if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) mp_pair_to_path(mp);
21346   if ( (mp->cur_type==mp_path_type)&&(mp_type(p)==mp_path_type) ) {
21347     mp_path_intersection(mp, value(p),mp->cur_exp);
21348     mp_pair_value(mp, mp->cur_t,mp->cur_tt);
21349   } else {
21350     mp_bad_binary(mp, p,intersect);
21351   }
21352   break;
21353
21354 @ @<Additional cases of bin...@>=
21355 case in_font:
21356   if ( (mp->cur_type!=mp_string_type)||(mp_type(p)!=mp_string_type)) 
21357     mp_bad_binary(mp, p,in_font);
21358   else { mp_do_infont(mp, p); binary_return; }
21359   break;
21360
21361 @ Function |new_text_node| owns the reference count for its second argument
21362 (the text string) but not its first (the font name).
21363
21364 @<Declare binary action...@>=
21365 static void mp_do_infont (MP mp,pointer p) {
21366   pointer q;
21367   q=mp_get_node(mp, edge_header_size);
21368   mp_init_edges(mp, q);
21369   mp_link(obj_tail(q))=mp_new_text_node(mp,str(mp->cur_exp),value(p));
21370   obj_tail(q)=mp_link(obj_tail(q));
21371   mp_free_node(mp, p,value_node_size);
21372   mp_flush_cur_exp(mp, q);
21373   mp->cur_type=mp_picture_type;
21374 }
21375
21376 @* \[40] Statements and commands.
21377 The chief executive of \MP\ is the |do_statement| routine, which
21378 contains the master switch that causes all the various pieces of \MP\
21379 to do their things, in the right order.
21380
21381 In a sense, this is the grand climax of the program: It applies all the
21382 tools that we have worked so hard to construct. In another sense, this is
21383 the messiest part of the program: It necessarily refers to other pieces
21384 of code all over the place, so that a person can't fully understand what is
21385 going on without paging back and forth to be reminded of conventions that
21386 are defined elsewhere. We are now at the hub of the web.
21387
21388 The structure of |do_statement| itself is quite simple.  The first token
21389 of the statement is fetched using |get_x_next|.  If it can be the first
21390 token of an expression, we look for an equation, an assignment, or a
21391 title. Otherwise we use a \&{case} construction to branch at high speed to
21392 the appropriate routine for various and sundry other types of commands,
21393 each of which has an ``action procedure'' that does the necessary work.
21394
21395 The program uses the fact that
21396 $$\hbox{|min_primary_command=max_statement_command=type_name|}$$
21397 to interpret a statement that starts with, e.g., `\&{string}',
21398 as a type declaration rather than a boolean expression.
21399
21400 @c void mp_do_statement (MP mp) { /* governs \MP's activities */
21401   mp->cur_type=mp_vacuous; mp_get_x_next(mp);
21402   if ( mp->cur_cmd>max_primary_command ) {
21403     @<Worry about bad statement@>;
21404   } else if ( mp->cur_cmd>max_statement_command ) {
21405     @<Do an equation, assignment, title, or
21406      `$\langle\,$expression$\,\rangle\,$\&{endgroup}'@>;
21407   } else {
21408     @<Do a statement that doesn't begin with an expression@>;
21409   }
21410   if ( mp->cur_cmd<semicolon )
21411     @<Flush unparsable junk that was found after the statement@>;
21412   mp->error_count=0;
21413 }
21414
21415 @ @<Declarations@>=
21416 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>
21417
21418 @ The only command codes |>max_primary_command| that can be present
21419 at the beginning of a statement are |semicolon| and higher; these
21420 occur when the statement is null.
21421
21422 @<Worry about bad statement@>=
21423
21424   if ( mp->cur_cmd<semicolon ) {
21425     print_err("A statement can't begin with `");
21426 @.A statement can't begin with x@>
21427     mp_print_cmd_mod(mp, mp->cur_cmd,mp->cur_mod); mp_print_char(mp, xord('\''));
21428     help5("I was looking for the beginning of a new statement.",
21429       "If you just proceed without changing anything, I'll ignore",
21430       "everything up to the next `;'. Please insert a semicolon",
21431       "now in front of anything that you don't want me to delete.",
21432       "(See Chapter 27 of The METAFONTbook for an example.)");
21433 @:METAFONTbook}{\sl The {\logos METAFONT\/}book@>
21434     mp_back_error(mp); mp_get_x_next(mp);
21435   }
21436 }
21437
21438 @ The help message printed here says that everything is flushed up to
21439 a semicolon, but actually the commands |end_group| and |stop| will
21440 also terminate a statement.
21441
21442 @<Flush unparsable junk that was found after the statement@>=
21443
21444   print_err("Extra tokens will be flushed");
21445 @.Extra tokens will be flushed@>
21446   help6("I've just read as much of that statement as I could fathom,",
21447         "so a semicolon should have been next. It's very puzzling...",
21448         "but I'll try to get myself back together, by ignoring",
21449         "everything up to the next `;'. Please insert a semicolon",
21450         "now in front of anything that you don't want me to delete.",
21451         "(See Chapter 27 of The METAFONTbook for an example.)");
21452 @:METAFONTbook}{\sl The {\logos METAFONT\/}book@>
21453   mp_back_error(mp); mp->scanner_status=flushing;
21454   do {  
21455     get_t_next;
21456     @<Decrease the string reference count...@>;
21457   } while (! end_of_statement); /* |cur_cmd=semicolon|, |end_group|, or |stop| */
21458   mp->scanner_status=normal;
21459 }
21460
21461 @ If |do_statement| ends with |cur_cmd=end_group|, we should have
21462 |cur_type=mp_vacuous| unless the statement was simply an expression;
21463 in the latter case, |cur_type| and |cur_exp| should represent that
21464 expression.
21465
21466 @<Do a statement that doesn't...@>=
21467
21468   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>0 ) 
21469     show_cur_cmd_mod;
21470   switch (mp->cur_cmd ) {
21471   case type_name:mp_do_type_declaration(mp); break;
21472   case macro_def:
21473     if ( mp->cur_mod>var_def ) mp_make_op_def(mp);
21474     else if ( mp->cur_mod>end_def ) mp_scan_def(mp);
21475      break;
21476   @<Cases of |do_statement| that invoke particular commands@>;
21477   } /* there are no other cases */
21478   mp->cur_type=mp_vacuous;
21479 }
21480
21481 @ The most important statements begin with expressions.
21482
21483 @<Do an equation, assignment, title, or...@>=
21484
21485   mp->var_flag=assignment; mp_scan_expression(mp);
21486   if ( mp->cur_cmd<end_group ) {
21487     if ( mp->cur_cmd==equals ) mp_do_equation(mp);
21488     else if ( mp->cur_cmd==assignment ) mp_do_assignment(mp);
21489     else if ( mp->cur_type==mp_string_type ) {@<Do a title@> ; }
21490     else if ( mp->cur_type!=mp_vacuous ){ 
21491       exp_err("Isolated expression");
21492 @.Isolated expression@>
21493       help3("I couldn't find an `=' or `:=' after the",
21494         "expression that is shown above this error message,",
21495         "so I guess I'll just ignore it and carry on.");
21496       mp_put_get_error(mp);
21497     }
21498     mp_flush_cur_exp(mp, 0); mp->cur_type=mp_vacuous;
21499   }
21500 }
21501
21502 @ @<Do a title@>=
21503
21504   if ( mp->internal[mp_tracing_titles]>0 ) {
21505     mp_print_nl(mp, "");  mp_print_str(mp, mp->cur_exp); update_terminal;
21506   }
21507 }
21508
21509 @ Equations and assignments are performed by the pair of mutually recursive
21510 @^recursion@>
21511 routines |do_equation| and |do_assignment|. These routines are called when
21512 |cur_cmd=equals| and when |cur_cmd=assignment|, respectively; the left-hand
21513 side is in |cur_type| and |cur_exp|, while the right-hand side is yet
21514 to be scanned. After the routines are finished, |cur_type| and |cur_exp|
21515 will be equal to the right-hand side (which will normally be equal
21516 to the left-hand side).
21517
21518 @<Declarations@>=
21519 @<Declare the procedure called |make_eq|@>
21520 static void mp_do_equation (MP mp) ;
21521
21522 @ @c
21523 void mp_do_equation (MP mp) {
21524   pointer lhs; /* capsule for the left-hand side */
21525   pointer p; /* temporary register */
21526   lhs=mp_stash_cur_exp(mp); mp_get_x_next(mp); 
21527   mp->var_flag=assignment; mp_scan_expression(mp);
21528   if ( mp->cur_cmd==equals ) mp_do_equation(mp);
21529   else if ( mp->cur_cmd==assignment ) mp_do_assignment(mp);
21530   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>two ) 
21531     @<Trace the current equation@>;
21532   if ( mp->cur_type==mp_unknown_path ) if ( mp_type(lhs)==mp_pair_type ) {
21533     p=mp_stash_cur_exp(mp); mp_unstash_cur_exp(mp, lhs); lhs=p;
21534   }; /* in this case |make_eq| will change the pair to a path */
21535   mp_make_eq(mp, lhs); /* equate |lhs| to |(cur_type,cur_exp)| */
21536 }
21537
21538 @ And |do_assignment| is similar to |do_equation|:
21539
21540 @<Declarations@>=
21541 static void mp_do_assignment (MP mp);
21542
21543 @ @c
21544 void mp_do_assignment (MP mp) {
21545   pointer lhs; /* token list for the left-hand side */
21546   pointer p; /* where the left-hand value is stored */
21547   pointer q; /* temporary capsule for the right-hand value */
21548   if ( mp->cur_type!=mp_token_list ) { 
21549     exp_err("Improper `:=' will be changed to `='");
21550 @.Improper `:='@>
21551     help2("I didn't find a variable name at the left of the `:=',",
21552           "so I'm going to pretend that you said `=' instead.");
21553     mp_error(mp); mp_do_equation(mp);
21554   } else { 
21555     lhs=mp->cur_exp; mp->cur_type=mp_vacuous;
21556     mp_get_x_next(mp); mp->var_flag=assignment; mp_scan_expression(mp);
21557     if ( mp->cur_cmd==equals ) mp_do_equation(mp);
21558     else if ( mp->cur_cmd==assignment ) mp_do_assignment(mp);
21559     if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>two ) 
21560       @<Trace the current assignment@>;
21561     if ( mp_info(lhs)>hash_end ) {
21562       @<Assign the current expression to an internal variable@>;
21563     } else  {
21564       @<Assign the current expression to the variable |lhs|@>;
21565     }
21566     mp_flush_node_list(mp, lhs);
21567   }
21568 }
21569
21570 @ @<Trace the current equation@>=
21571
21572   mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "{("); mp_print_exp(mp,lhs,0);
21573   mp_print(mp,")=("); mp_print_exp(mp,null,0); 
21574   mp_print(mp,")}"); mp_end_diagnostic(mp, false);
21575 }
21576
21577 @ @<Trace the current assignment@>=
21578
21579   mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "{");
21580   if ( mp_info(lhs)>hash_end ) 
21581      mp_print(mp, mp->int_name[mp_info(lhs)-(hash_end)]);
21582   else 
21583      mp_show_token_list(mp, lhs,null,1000,0);
21584   mp_print(mp, ":="); mp_print_exp(mp, null,0); 
21585   mp_print_char(mp, xord('}')); mp_end_diagnostic(mp, false);
21586 }
21587
21588 @ @<Assign the current expression to an internal variable@>=
21589 if ( mp->cur_type==mp_known )  {
21590   mp->internal[mp_info(lhs)-(hash_end)]=mp->cur_exp;
21591 } else { 
21592   exp_err("Internal quantity `");
21593 @.Internal quantity...@>
21594   mp_print(mp, mp->int_name[mp_info(lhs)-(hash_end)]);
21595   mp_print(mp, "' must receive a known value");
21596   help2("I can\'t set an internal quantity to anything but a known",
21597         "numeric value, so I'll have to ignore this assignment.");
21598   mp_put_get_error(mp);
21599 }
21600
21601 @ @<Assign the current expression to the variable |lhs|@>=
21602
21603   p=mp_find_variable(mp, lhs);
21604   if ( p!=null ) {
21605     q=mp_stash_cur_exp(mp); mp->cur_type=mp_und_type(mp, p); 
21606     mp_recycle_value(mp, p);
21607     mp_type(p)=mp->cur_type; value(p)=null; mp_make_exp_copy(mp, p);
21608     p=mp_stash_cur_exp(mp); mp_unstash_cur_exp(mp, q); mp_make_eq(mp, p);
21609   } else  { 
21610     mp_obliterated(mp, lhs); mp_put_get_error(mp);
21611   }
21612 }
21613
21614
21615 @ And now we get to the nitty-gritty. The |make_eq| procedure is given
21616 a pointer to a capsule that is to be equated to the current expression.
21617
21618 @<Declare the procedure called |make_eq|@>=
21619 static void mp_make_eq (MP mp,pointer lhs) ;
21620
21621
21622
21623 @c void mp_make_eq (MP mp,pointer lhs) {
21624   quarterword t; /* type of the left-hand side */
21625   pointer p,q; /* pointers inside of big nodes */
21626   integer v=0; /* value of the left-hand side */
21627 RESTART: 
21628   t=mp_type(lhs);
21629   if ( t<=mp_pair_type ) v=value(lhs);
21630   switch (t) {
21631   @<For each type |t|, make an equation and |goto done| unless |cur_type|
21632     is incompatible with~|t|@>;
21633   } /* all cases have been listed */
21634   @<Announce that the equation cannot be performed@>;
21635 DONE:
21636   check_arith; mp_recycle_value(mp, lhs); 
21637   mp_free_node(mp, lhs,value_node_size);
21638 }
21639
21640 @ @<Announce that the equation cannot be performed@>=
21641 mp_disp_err(mp, lhs,""); 
21642 exp_err("Equation cannot be performed (");
21643 @.Equation cannot be performed@>
21644 if ( mp_type(lhs)<=mp_pair_type ) mp_print_type(mp, mp_type(lhs));
21645 else mp_print(mp, "numeric");
21646 mp_print_char(mp, xord('='));
21647 if ( mp->cur_type<=mp_pair_type ) mp_print_type(mp, mp->cur_type);
21648 else mp_print(mp, "numeric");
21649 mp_print_char(mp, xord(')'));
21650 help2("I'm sorry, but I don't know how to make such things equal.",
21651       "(See the two expressions just above the error message.)");
21652 mp_put_get_error(mp)
21653
21654 @ @<For each type |t|, make an equation and |goto done| unless...@>=
21655 case mp_boolean_type: case mp_string_type: case mp_pen_type:
21656 case mp_path_type: case mp_picture_type:
21657   if ( mp->cur_type==t+unknown_tag ) { 
21658     mp_nonlinear_eq(mp, v,mp->cur_exp,false); 
21659     mp_unstash_cur_exp(mp, mp->cur_exp); goto DONE;
21660   } else if ( mp->cur_type==t ) {
21661     @<Report redundant or inconsistent equation and |goto done|@>;
21662   }
21663   break;
21664 case unknown_types:
21665   if ( mp->cur_type==t-unknown_tag ) { 
21666     mp_nonlinear_eq(mp, mp->cur_exp,lhs,true); goto DONE;
21667   } else if ( mp->cur_type==t ) { 
21668     mp_ring_merge(mp, lhs,mp->cur_exp); goto DONE;
21669   } else if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) {
21670     if ( t==mp_unknown_path ) { 
21671      mp_pair_to_path(mp); goto RESTART;
21672     };
21673   }
21674   break;
21675 case mp_transform_type: case mp_color_type:
21676 case mp_cmykcolor_type: case mp_pair_type:
21677   if ( mp->cur_type==t ) {
21678     @<Do multiple equations and |goto done|@>;
21679   }
21680   break;
21681 case mp_known: case mp_dependent:
21682 case mp_proto_dependent: case mp_independent:
21683   if ( mp->cur_type>=mp_known ) { 
21684     mp_try_eq(mp, lhs,null); goto DONE;
21685   };
21686   break;
21687 case mp_vacuous:
21688   break;
21689
21690 @ @<Report redundant or inconsistent equation and |goto done|@>=
21691
21692   if ( mp->cur_type<=mp_string_type ) {
21693     if ( mp->cur_type==mp_string_type ) {
21694       if ( mp_str_vs_str(mp, v,mp->cur_exp)!=0 ) {
21695         goto NOT_FOUND;
21696       }
21697     } else if ( v!=mp->cur_exp ) {
21698       goto NOT_FOUND;
21699     }
21700     @<Exclaim about a redundant equation@>; goto DONE;
21701   }
21702   print_err("Redundant or inconsistent equation");
21703 @.Redundant or inconsistent equation@>
21704   help2("An equation between already-known quantities can't help.",
21705         "But don't worry; continue and I'll just ignore it.");
21706   mp_put_get_error(mp); goto DONE;
21707 NOT_FOUND: 
21708   print_err("Inconsistent equation");
21709 @.Inconsistent equation@>
21710   help2("The equation I just read contradicts what was said before.",
21711         "But don't worry; continue and I'll just ignore it.");
21712   mp_put_get_error(mp); goto DONE;
21713 }
21714
21715 @ @<Do multiple equations and |goto done|@>=
21716
21717   p=v+mp->big_node_size[t]; 
21718   q=value(mp->cur_exp)+mp->big_node_size[t];
21719   do {  
21720     p=p-2; q=q-2; mp_try_eq(mp, p,q);
21721   } while (p!=v);
21722   goto DONE;
21723 }
21724
21725 @ The first argument to |try_eq| is the location of a value node
21726 in a capsule that will soon be recycled. The second argument is
21727 either a location within a pair or transform node pointed to by
21728 |cur_exp|, or it is |null| (which means that |cur_exp| itself
21729 serves as the second argument). The idea is to leave |cur_exp| unchanged,
21730 but to equate the two operands.
21731
21732 @<Declarations@>=
21733 static void mp_try_eq (MP mp,pointer l, pointer r) ;
21734
21735
21736 @c void mp_try_eq (MP mp,pointer l, pointer r) {
21737   pointer p; /* dependency list for right operand minus left operand */
21738   int t; /* the type of list |p| */
21739   pointer q; /* the constant term of |p| is here */
21740   pointer pp; /* dependency list for right operand */
21741   int tt; /* the type of list |pp| */
21742   boolean copied; /* have we copied a list that ought to be recycled? */
21743   @<Remove the left operand from its container, negate it, and
21744     put it into dependency list~|p| with constant term~|q|@>;
21745   @<Add the right operand to list |p|@>;
21746   if ( mp_info(p)==null ) {
21747     @<Deal with redundant or inconsistent equation@>;
21748   } else { 
21749     mp_linear_eq(mp, p,t);
21750     if ( r==null ) if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
21751       if ( mp_type(mp->cur_exp)==mp_known ) {
21752         pp=mp->cur_exp; mp->cur_exp=value(mp->cur_exp); mp->cur_type=mp_known;
21753         mp_free_node(mp, pp,value_node_size);
21754       }
21755     }
21756   }
21757 }
21758
21759 @ @<Remove the left operand from its container, negate it, and...@>=
21760 t=mp_type(l);
21761 if ( t==mp_known ) { 
21762   t=mp_dependent; p=mp_const_dependency(mp, -value(l)); q=p;
21763 } else if ( t==mp_independent ) {
21764   t=mp_dependent; p=mp_single_dependency(mp, l); negate(value(p));
21765   q=mp->dep_final;
21766 } else { 
21767   p=dep_list(l); q=p;
21768   while (1) { 
21769     negate(value(q));
21770     if ( mp_info(q)==null ) break;
21771     q=mp_link(q);
21772   }
21773   mp_link(prev_dep(l))=mp_link(q); prev_dep(mp_link(q))=prev_dep(l);
21774   mp_type(l)=mp_known;
21775 }
21776
21777 @ @<Deal with redundant or inconsistent equation@>=
21778
21779   if ( abs(value(p))>64 ) { /* off by .001 or more */
21780     print_err("Inconsistent equation");
21781 @.Inconsistent equation@>
21782     mp_print(mp, " (off by "); mp_print_scaled(mp, value(p)); 
21783     mp_print_char(mp, xord(')'));
21784     help2("The equation I just read contradicts what was said before.",
21785           "But don't worry; continue and I'll just ignore it.");
21786     mp_put_get_error(mp);
21787   } else if ( r==null ) {
21788     @<Exclaim about a redundant equation@>;
21789   }
21790   mp_free_node(mp, p,dep_node_size);
21791 }
21792
21793 @ @<Add the right operand to list |p|@>=
21794 if ( r==null ) {
21795   if ( mp->cur_type==mp_known ) {
21796     value(q)=value(q)+mp->cur_exp; goto DONE1;
21797   } else { 
21798     tt=mp->cur_type;
21799     if ( tt==mp_independent ) pp=mp_single_dependency(mp, mp->cur_exp);
21800     else pp=dep_list(mp->cur_exp);
21801   } 
21802 } else {
21803   if ( mp_type(r)==mp_known ) {
21804     value(q)=value(q)+value(r); goto DONE1;
21805   } else { 
21806     tt=mp_type(r);
21807     if ( tt==mp_independent ) pp=mp_single_dependency(mp, r);
21808     else pp=dep_list(r);
21809   }
21810 }
21811 if ( tt!=mp_independent ) copied=false;
21812 else  { copied=true; tt=mp_dependent; };
21813 @<Add dependency list |pp| of type |tt| to dependency list~|p| of type~|t|@>;
21814 if ( copied ) mp_flush_node_list(mp, pp);
21815 DONE1:
21816
21817 @ @<Add dependency list |pp| of type |tt| to dependency list~|p| of type~|t|@>=
21818 mp->watch_coefs=false;
21819 if ( t==tt ) {
21820   p=mp_p_plus_q(mp, p,pp,t);
21821 } else if ( t==mp_proto_dependent ) {
21822   p=mp_p_plus_fq(mp, p,unity,pp,mp_proto_dependent,mp_dependent);
21823 } else { 
21824   q=p;
21825   while ( mp_info(q)!=null ) {
21826     value(q)=mp_round_fraction(mp, value(q)); q=mp_link(q);
21827   }
21828   t=mp_proto_dependent; p=mp_p_plus_q(mp, p,pp,t);
21829 }
21830 mp->watch_coefs=true;
21831
21832 @ Our next goal is to process type declarations. For this purpose it's
21833 convenient to have a procedure that scans a $\langle\,$declared
21834 variable$\,\rangle$ and returns the corresponding token list. After the
21835 following procedure has acted, the token after the declared variable
21836 will have been scanned, so it will appear in |cur_cmd|, |cur_mod|,
21837 and~|cur_sym|.
21838
21839 @<Declarations@>=
21840 static pointer mp_scan_declared_variable (MP mp) ;
21841
21842 @ @c
21843 pointer mp_scan_declared_variable (MP mp) {
21844   pointer x; /* hash address of the variable's root */
21845   pointer h,t; /* head and tail of the token list to be returned */
21846   pointer l; /* hash address of left bracket */
21847   mp_get_symbol(mp); x=mp->cur_sym;
21848   if ( mp->cur_cmd!=tag_token ) mp_clear_symbol(mp, x,false);
21849   h=mp_get_avail(mp); mp_info(h)=x; t=h;
21850   while (1) { 
21851     mp_get_x_next(mp);
21852     if ( mp->cur_sym==0 ) break;
21853     if ( mp->cur_cmd!=tag_token ) if ( mp->cur_cmd!=internal_quantity)  {
21854       if ( mp->cur_cmd==left_bracket ) {
21855         @<Descend past a collective subscript@>;
21856       } else {
21857         break;
21858       }
21859     }
21860     mp_link(t)=mp_get_avail(mp); t=mp_link(t); mp_info(t)=mp->cur_sym;
21861   }
21862   if ( (eq_type(x)%outer_tag)!=tag_token ) mp_clear_symbol(mp, x,false);
21863   if ( equiv(x)==null ) mp_new_root(mp, x);
21864   return h;
21865 }
21866
21867 @ If the subscript isn't collective, we don't accept it as part of the
21868 declared variable.
21869
21870 @<Descend past a collective subscript@>=
21871
21872   l=mp->cur_sym; mp_get_x_next(mp);
21873   if ( mp->cur_cmd!=right_bracket ) {
21874     mp_back_input(mp); mp->cur_sym=l; mp->cur_cmd=left_bracket; break;
21875   } else {
21876     mp->cur_sym=collective_subscript;
21877   }
21878 }
21879
21880 @ Type declarations are introduced by the following primitive operations.
21881
21882 @<Put each...@>=
21883 mp_primitive(mp, "numeric",type_name,mp_numeric_type);
21884 @:numeric_}{\&{numeric} primitive@>
21885 mp_primitive(mp, "string",type_name,mp_string_type);
21886 @:string_}{\&{string} primitive@>
21887 mp_primitive(mp, "boolean",type_name,mp_boolean_type);
21888 @:boolean_}{\&{boolean} primitive@>
21889 mp_primitive(mp, "path",type_name,mp_path_type);
21890 @:path_}{\&{path} primitive@>
21891 mp_primitive(mp, "pen",type_name,mp_pen_type);
21892 @:pen_}{\&{pen} primitive@>
21893 mp_primitive(mp, "picture",type_name,mp_picture_type);
21894 @:picture_}{\&{picture} primitive@>
21895 mp_primitive(mp, "transform",type_name,mp_transform_type);
21896 @:transform_}{\&{transform} primitive@>
21897 mp_primitive(mp, "color",type_name,mp_color_type);
21898 @:color_}{\&{color} primitive@>
21899 mp_primitive(mp, "rgbcolor",type_name,mp_color_type);
21900 @:color_}{\&{rgbcolor} primitive@>
21901 mp_primitive(mp, "cmykcolor",type_name,mp_cmykcolor_type);
21902 @:color_}{\&{cmykcolor} primitive@>
21903 mp_primitive(mp, "pair",type_name,mp_pair_type);
21904 @:pair_}{\&{pair} primitive@>
21905
21906 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
21907 case type_name: mp_print_type(mp, m); break;
21908
21909 @ Now we are ready to handle type declarations, assuming that a
21910 |type_name| has just been scanned.
21911
21912 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
21913 static void mp_do_type_declaration (MP mp) ;
21914
21915 @ @c
21916 void mp_do_type_declaration (MP mp) {
21917   quarterword t; /* the type being declared */
21918   pointer p; /* token list for a declared variable */
21919   pointer q; /* value node for the variable */
21920   if ( mp->cur_mod>=mp_transform_type ) 
21921     t=mp->cur_mod;
21922   else 
21923     t=mp->cur_mod+unknown_tag;
21924   do {  
21925     p=mp_scan_declared_variable(mp);
21926     mp_flush_variable(mp, equiv(mp_info(p)),mp_link(p),false);
21927     q=mp_find_variable(mp, p);
21928     if ( q!=null ) { 
21929       mp_type(q)=t; value(q)=null; 
21930     } else  { 
21931       print_err("Declared variable conflicts with previous vardef");
21932 @.Declared variable conflicts...@>
21933       help2("You can't use, e.g., `numeric foo[]' after `vardef foo'.",
21934             "Proceed, and I'll ignore the illegal redeclaration.");
21935       mp_put_get_error(mp);
21936     }
21937     mp_flush_list(mp, p);
21938     if ( mp->cur_cmd<comma ) {
21939       @<Flush spurious symbols after the declared variable@>;
21940     }
21941   } while (! end_of_statement);
21942 }
21943
21944 @ @<Flush spurious symbols after the declared variable@>=
21945
21946   print_err("Illegal suffix of declared variable will be flushed");
21947 @.Illegal suffix...flushed@>
21948   help5("Variables in declarations must consist entirely of",
21949     "names and collective subscripts, e.g., `x[]a'.",
21950     "Are you trying to use a reserved word in a variable name?",
21951     "I'm going to discard the junk I found here,",
21952     "up to the next comma or the end of the declaration.");
21953   if ( mp->cur_cmd==numeric_token )
21954     mp->help_line[2]="Explicit subscripts like `x15a' aren't permitted.";
21955   mp_put_get_error(mp); mp->scanner_status=flushing;
21956   do {  
21957     get_t_next;
21958     @<Decrease the string reference count...@>;
21959   } while (mp->cur_cmd<comma); /* either |end_of_statement| or |cur_cmd=comma| */
21960   mp->scanner_status=normal;
21961 }
21962
21963 @ \MP's |main_control| procedure just calls |do_statement| repeatedly
21964 until coming to the end of the user's program.
21965 Each execution of |do_statement| concludes with
21966 |cur_cmd=semicolon|, |end_group|, or |stop|.
21967
21968 @c 
21969 static void mp_main_control (MP mp) { 
21970   do {  
21971     mp_do_statement(mp);
21972     if ( mp->cur_cmd==end_group ) {
21973       print_err("Extra `endgroup'");
21974 @.Extra `endgroup'@>
21975       help2("I'm not currently working on a `begingroup',",
21976             "so I had better not try to end anything.");
21977       mp_flush_error(mp, 0);
21978     }
21979   } while (mp->cur_cmd!=stop);
21980 }
21981 int mp_run (MP mp) {
21982   if (mp->history < mp_fatal_error_stop ) {
21983     xfree(mp->jump_buf);
21984     mp->jump_buf = malloc(sizeof(jmp_buf));
21985     if (mp->jump_buf == NULL || setjmp(*(mp->jump_buf)) != 0) 
21986       return mp->history;
21987     mp_main_control(mp); /* come to life */
21988     mp_final_cleanup(mp); /* prepare for death */
21989     mp_close_files_and_terminate(mp);
21990   }
21991   return mp->history;
21992 }
21993
21994 @ For |mp_execute|, we need to define a structure to store the
21995 redirected input and output. This structure holds the five relevant
21996 streams: the three informational output streams, the PostScript
21997 generation stream, and the input stream. These streams have many
21998 things in common, so it makes sense to give them their own structure
21999 definition. 
22000
22001 \item{fptr} is a virtual file pointer
22002 \item{data} is the data this stream holds
22003 \item{cur}  is a cursor pointing into |data| 
22004 \item{size} is the allocated length of the data stream
22005 \item{used} is the actual length of the data stream
22006
22007 There are small differences between input and output: |term_in| never
22008 uses |used|, whereas the other four never use |cur|.
22009
22010 @<Exported types@>= 
22011 typedef struct {
22012    void * fptr;
22013    char * data;
22014    char * cur;
22015    size_t size;
22016    size_t used;
22017 } mp_stream;
22018
22019 typedef struct {
22020     mp_stream term_out;
22021     mp_stream error_out;
22022     mp_stream log_out;
22023     mp_stream ps_out;
22024     mp_stream term_in;
22025     struct mp_edge_object *edges;
22026 } mp_run_data;
22027
22028 @ We need a function to clear an output stream, this is called at the
22029 beginning of |mp_execute|. We also need one for destroying an output
22030 stream, this is called just before a stream is (re)opened.
22031
22032 @c
22033 static void mp_reset_stream(mp_stream *str) {
22034    xfree(str->data); 
22035    str->cur = NULL;
22036    str->size = 0; 
22037    str->used = 0;
22038 }
22039 static void mp_free_stream(mp_stream *str) {
22040    xfree(str->fptr); 
22041    mp_reset_stream(str);
22042 }
22043
22044 @ @<Declarations@>=
22045 static void mp_reset_stream(mp_stream *str);
22046 static void mp_free_stream(mp_stream *str);
22047
22048 @ The global instance contains a pointer instead of the actual structure
22049 even though it is essentially static, because that makes it is easier to move 
22050 the object around.
22051
22052 @<Global ...@>=
22053 mp_run_data run_data;
22054
22055 @ Another type is needed: the indirection will overload some of the
22056 file pointer objects in the instance (but not all). For clarity, an
22057 indirect object is used that wraps a |FILE *|.
22058
22059 @<Types ... @>=
22060 typedef struct File {
22061     FILE *f;
22062 } File;
22063
22064 @ Here are all of the functions that need to be overloaded for |mp_execute|.
22065
22066 @<Declarations@>=
22067 static void *mplib_open_file(MP mp, const char *fname, const char *fmode, int ftype);
22068 static int mplib_get_char(void *f, mp_run_data * mplib_data);
22069 static void mplib_unget_char(void *f, mp_run_data * mplib_data, int c);
22070 static char *mplib_read_ascii_file(MP mp, void *ff, size_t * size);
22071 static void mplib_write_ascii_file(MP mp, void *ff, const char *s);
22072 static void mplib_read_binary_file(MP mp, void *ff, void **data, size_t * size);
22073 static void mplib_write_binary_file(MP mp, void *ff, void *s, size_t size);
22074 static void mplib_close_file(MP mp, void *ff);
22075 static int mplib_eof_file(MP mp, void *ff);
22076 static void mplib_flush_file(MP mp, void *ff);
22077 static void mplib_shipout_backend(MP mp, int h);
22078
22079 @ The |xmalloc(1,1)| calls make sure the stored indirection values are unique.
22080
22081 @d reset_stream(a)  do { 
22082         mp_reset_stream(&(a));
22083         if (!ff->f) {
22084           ff->f = xmalloc(1,1);
22085           (a).fptr = ff->f;
22086         } } while (0)
22087
22088 @c
22089
22090 static void *mplib_open_file(MP mp, const char *fname, const char *fmode, int ftype)
22091 {
22092     File *ff = xmalloc(1, sizeof(File));
22093     mp_run_data *run = mp_rundata(mp);
22094     ff->f = NULL;
22095     if (ftype == mp_filetype_terminal) {
22096         if (fmode[0] == 'r') {
22097             if (!ff->f) {
22098               ff->f = xmalloc(1,1);
22099               run->term_in.fptr = ff->f;
22100             }
22101         } else {
22102             reset_stream(run->term_out);
22103         }
22104     } else if (ftype == mp_filetype_error) {
22105         reset_stream(run->error_out);
22106     } else if (ftype == mp_filetype_log) {
22107         reset_stream(run->log_out);
22108     } else if (ftype == mp_filetype_postscript) {
22109         mp_free_stream(&(run->ps_out));
22110         ff->f = xmalloc(1,1);
22111         run->ps_out.fptr = ff->f;
22112     } else {
22113         char realmode[3];
22114         char *f = (mp->find_file)(mp, fname, fmode, ftype);
22115         if (f == NULL)
22116             return NULL;
22117         realmode[0] = *fmode;
22118         realmode[1] = 'b';
22119         realmode[2] = 0;
22120         ff->f = fopen(f, realmode);
22121         free(f);
22122         if ((fmode[0] == 'r') && (ff->f == NULL)) {
22123             free(ff);
22124             return NULL;
22125         }
22126     }
22127     return ff;
22128 }
22129
22130 static int mplib_get_char(void *f, mp_run_data * run)
22131 {
22132     int c;
22133     if (f == run->term_in.fptr && run->term_in.data != NULL) {
22134         if (run->term_in.size == 0) {
22135             if (run->term_in.cur  != NULL) {
22136                 run->term_in.cur = NULL;
22137             } else {
22138                 xfree(run->term_in.data);
22139             }
22140             c = EOF;
22141         } else {
22142             run->term_in.size--;
22143             c = *(run->term_in.cur)++;
22144         }
22145     } else {
22146         c = fgetc(f);
22147     }
22148     return c;
22149 }
22150
22151 static void mplib_unget_char(void *f, mp_run_data * run, int c)
22152 {
22153     if (f == run->term_in.fptr && run->term_in.cur != NULL) {
22154         run->term_in.size++;
22155         run->term_in.cur--;
22156     } else {
22157         ungetc(c, f);
22158     }
22159 }
22160
22161
22162 static char *mplib_read_ascii_file(MP mp, void *ff, size_t * size)
22163 {
22164     char *s = NULL;
22165     if (ff != NULL) {
22166         int c;
22167         size_t len = 0, lim = 128;
22168         mp_run_data *run = mp_rundata(mp);
22169         FILE *f = ((File *) ff)->f;
22170         if (f == NULL)
22171             return NULL;
22172         *size = 0;
22173         c = mplib_get_char(f, run);
22174         if (c == EOF)
22175             return NULL;
22176         s = malloc(lim);
22177         if (s == NULL)
22178             return NULL;
22179         while (c != EOF && c != '\n' && c != '\r') {
22180             if (len == lim) {
22181                 s = xrealloc(s, (lim + (lim >> 2)),1);
22182                 if (s == NULL)
22183                     return NULL;
22184                 lim += (lim >> 2);
22185             }
22186             s[len++] = c;
22187             c = mplib_get_char(f, run);
22188         }
22189         if (c == '\r') {
22190             c = mplib_get_char(f, run);
22191             if (c != EOF && c != '\n')
22192                 mplib_unget_char(f, run, c);
22193         }
22194         s[len] = 0;
22195         *size = len;
22196     }
22197     return s;
22198 }
22199
22200 static void mp_append_string (MP mp, mp_stream *a,const char *b) {
22201     size_t l = strlen(b);
22202     if ((a->used+l)>=a->size) {
22203         a->size += 256+(a->size)/5+l;
22204         a->data = xrealloc(a->data,a->size,1);
22205     }
22206     (void)strcpy(a->data+a->used,b);
22207     a->used += l;
22208 }
22209
22210
22211 static void mplib_write_ascii_file(MP mp, void *ff, const char *s)
22212 {
22213     if (ff != NULL) {
22214         void *f = ((File *) ff)->f;
22215         mp_run_data *run = mp_rundata(mp);
22216         if (f != NULL) {
22217             if (f == run->term_out.fptr) {
22218                 mp_append_string(mp,&(run->term_out), s);
22219             } else if (f == run->error_out.fptr) {
22220                 mp_append_string(mp,&(run->error_out), s);
22221             } else if (f == run->log_out.fptr) {
22222                 mp_append_string(mp,&(run->log_out), s);
22223             } else if (f == run->ps_out.fptr) {
22224                 mp_append_string(mp,&(run->ps_out), s);
22225             } else {
22226                 fprintf((FILE *) f, "%s", s);
22227             }
22228         }
22229     }
22230 }
22231
22232 static void mplib_read_binary_file(MP mp, void *ff, void **data, size_t * size)
22233 {
22234     (void) mp;
22235     if (ff != NULL) {
22236         size_t len = 0;
22237         FILE *f = ((File *) ff)->f;
22238         if (f != NULL)
22239             len = fread(*data, 1, *size, f);
22240         *size = len;
22241     }
22242 }
22243
22244 static void mplib_write_binary_file(MP mp, void *ff, void *s, size_t size)
22245 {
22246     (void) mp;
22247     if (ff != NULL) {
22248         FILE *f = ((File *) ff)->f;
22249         if (f != NULL)
22250             (void)fwrite(s, size, 1, f);
22251     }
22252 }
22253
22254 static void mplib_close_file(MP mp, void *ff)
22255 {
22256     if (ff != NULL) {
22257         mp_run_data *run = mp_rundata(mp);
22258         void *f = ((File *) ff)->f;
22259         if (f != NULL) {
22260           if (f != run->term_out.fptr
22261             && f != run->error_out.fptr
22262             && f != run->log_out.fptr
22263             && f != run->ps_out.fptr
22264             && f != run->term_in.fptr) {
22265             fclose(f);
22266           }
22267         }
22268         free(ff);
22269     }
22270 }
22271
22272 static int mplib_eof_file(MP mp, void *ff)
22273 {
22274     if (ff != NULL) {
22275         mp_run_data *run = mp_rundata(mp);
22276         FILE *f = ((File *) ff)->f;
22277         if (f == NULL)
22278             return 1;
22279         if (f == run->term_in.fptr && run->term_in.data != NULL) {
22280             return (run->term_in.size == 0);
22281         }
22282         return feof(f);
22283     }
22284     return 1;
22285 }
22286
22287 static void mplib_flush_file(MP mp, void *ff)
22288 {
22289     (void) mp;
22290     (void) ff;
22291     return;
22292 }
22293
22294 static void mplib_shipout_backend(MP mp, int h)
22295 {
22296     mp_edge_object *hh = mp_gr_export(mp, h);
22297     if (hh) {
22298         mp_run_data *run = mp_rundata(mp);
22299         if (run->edges==NULL) {
22300            run->edges = hh;
22301         } else {
22302            mp_edge_object *p = run->edges; 
22303            while (p->next!=NULL) { p = p->next; }
22304             p->next = hh;
22305         } 
22306     }
22307 }
22308
22309
22310 @ This is where we fill them all in.
22311 @<Prepare function pointers for non-interactive use@>=
22312 {
22313     mp->open_file         = mplib_open_file;
22314     mp->close_file        = mplib_close_file;
22315     mp->eof_file          = mplib_eof_file;
22316     mp->flush_file        = mplib_flush_file;
22317     mp->write_ascii_file  = mplib_write_ascii_file;
22318     mp->read_ascii_file   = mplib_read_ascii_file;
22319     mp->write_binary_file = mplib_write_binary_file;
22320     mp->read_binary_file  = mplib_read_binary_file;
22321     mp->shipout_backend   = mplib_shipout_backend;
22322 }
22323
22324 @ Perhaps this is the most important API function in the library.
22325
22326 @<Exported function ...@>=
22327 extern mp_run_data *mp_rundata (MP mp) ;
22328
22329 @ @c
22330 mp_run_data *mp_rundata (MP mp)  {
22331   return &(mp->run_data);
22332 }
22333
22334 @ @<Dealloc ...@>=
22335 mp_free_stream(&(mp->run_data.term_in));
22336 mp_free_stream(&(mp->run_data.term_out));
22337 mp_free_stream(&(mp->run_data.log_out));
22338 mp_free_stream(&(mp->run_data.error_out));
22339 mp_free_stream(&(mp->run_data.ps_out));
22340
22341 @ @<Finish non-interactive use@>=
22342 xfree(mp->term_out);
22343 xfree(mp->term_in);
22344 xfree(mp->err_out);
22345
22346 @ @<Start non-interactive work@>=
22347 @<Initialize the output routines@>;
22348 mp->input_ptr=0; mp->max_in_stack=0;
22349 mp->in_open=0; mp->open_parens=0; mp->max_buf_stack=0;
22350 mp->param_ptr=0; mp->max_param_stack=0;
22351 start = loc = iindex = 0; mp->first = 0;
22352 line=0; name=is_term;
22353 mp->mpx_name[0]=absent;
22354 mp->force_eof=false;
22355 t_open_in; 
22356 mp->scanner_status=normal;
22357 if (mp->mem_ident==NULL) {
22358   if ( ! mp_load_mem_file(mp) ) {
22359     (mp->close_file)(mp, mp->mem_file); 
22360      mp->history  = mp_fatal_error_stop;
22361      return mp->history;
22362   }
22363   (mp->close_file)(mp, mp->mem_file);
22364 }
22365 mp_fix_date_and_time(mp);
22366 if (mp->random_seed==0)
22367   mp->random_seed = (mp->internal[mp_time] / unity)+mp->internal[mp_day];
22368 mp_init_randoms(mp, mp->random_seed);
22369 @<Initialize the print |selector|...@>;
22370 mp_open_log_file(mp);
22371 mp_set_job_id(mp);
22372 mp_init_map_file(mp, mp->troff_mode);
22373 mp->history=mp_spotless; /* ready to go! */
22374 if (mp->troff_mode) {
22375   mp->internal[mp_gtroffmode]=unity; 
22376   mp->internal[mp_prologues]=unity; 
22377 }
22378 if ( mp->start_sym>0 ) { /* insert the `\&{everyjob}' symbol */
22379   mp->cur_sym=mp->start_sym; mp_back_input(mp);
22380 }
22381
22382 @ @c
22383 int mp_execute (MP mp, char *s, size_t l) {
22384   mp_reset_stream(&(mp->run_data.term_out));
22385   mp_reset_stream(&(mp->run_data.log_out));
22386   mp_reset_stream(&(mp->run_data.error_out));
22387   mp_reset_stream(&(mp->run_data.ps_out));
22388   if (mp->finished) {
22389       return mp->history;
22390   } else if (!mp->noninteractive) {
22391       mp->history = mp_fatal_error_stop ;
22392       return mp->history;
22393   }
22394   if (mp->history < mp_fatal_error_stop ) {
22395     xfree(mp->jump_buf);
22396     mp->jump_buf = malloc(sizeof(jmp_buf));
22397     if (mp->jump_buf == NULL || setjmp(*(mp->jump_buf)) != 0) {   
22398        return mp->history; 
22399     }
22400     if (s==NULL) { /* this signals EOF */
22401       mp_final_cleanup(mp); /* prepare for death */
22402       mp_close_files_and_terminate(mp);
22403       return mp->history;
22404     } 
22405     mp->tally=0; 
22406     mp->term_offset=0; mp->file_offset=0; 
22407     /* Perhaps some sort of warning here when |data| is not 
22408      * yet exhausted would be nice ...  this happens after errors
22409      */
22410     if (mp->run_data.term_in.data)
22411       xfree(mp->run_data.term_in.data);
22412     mp->run_data.term_in.data = xstrdup(s);
22413     mp->run_data.term_in.cur = mp->run_data.term_in.data;
22414     mp->run_data.term_in.size = l;
22415     if (mp->run_state == 0) {
22416       mp->selector=term_only; 
22417       @<Start non-interactive work@>; 
22418     }
22419     mp->run_state =1;    
22420     (void)mp_input_ln(mp,mp->term_in);
22421     mp_firm_up_the_line(mp);    
22422     mp->buffer[limit]=xord('%');
22423     mp->first=(size_t)(limit+1); 
22424     loc=start;
22425         do {  
22426       mp_do_statement(mp);
22427     } while (mp->cur_cmd!=stop);
22428     mp_final_cleanup(mp); 
22429     mp_close_files_and_terminate(mp);
22430   }
22431   return mp->history;
22432 }
22433
22434 @ This function cleans up
22435 @c
22436 int mp_finish (MP mp) {
22437   int history = 0;
22438   if (mp->finished || mp->history >= mp_fatal_error_stop) {
22439     history = mp->history;
22440     mp_free(mp);
22441     return history;
22442   }
22443   xfree(mp->jump_buf);
22444   mp->jump_buf = malloc(sizeof(jmp_buf));
22445   if (mp->jump_buf == NULL || setjmp(*(mp->jump_buf)) != 0) { 
22446     history = mp->history;
22447   } else {
22448     history = mp->history;
22449     mp_final_cleanup(mp); /* prepare for death */
22450   }
22451   mp_close_files_and_terminate(mp);
22452   mp_free(mp);
22453   return history;
22454 }
22455
22456 @ People may want to know the library version
22457 @c 
22458 char * mp_metapost_version (void) {
22459   return mp_strdup(metapost_version);
22460 }
22461
22462 @ @<Exported function headers@>=
22463 int mp_run (MP mp);
22464 int mp_execute (MP mp, char *s, size_t l);
22465 int mp_finish (MP mp);
22466 char * mp_metapost_version (void);
22467
22468 @ @<Put each...@>=
22469 mp_primitive(mp, "end",stop,0);
22470 @:end_}{\&{end} primitive@>
22471 mp_primitive(mp, "dump",stop,1);
22472 @:dump_}{\&{dump} primitive@>
22473
22474 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
22475 case stop:
22476   if ( m==0 ) mp_print(mp, "end");
22477   else mp_print(mp, "dump");
22478   break;
22479
22480 @* \[41] Commands.
22481 Let's turn now to statements that are classified as ``commands'' because
22482 of their imperative nature. We'll begin with simple ones, so that it
22483 will be clear how to hook command processing into the |do_statement| routine;
22484 then we'll tackle the tougher commands.
22485
22486 Here's one of the simplest:
22487
22488 @<Cases of |do_statement|...@>=
22489 case mp_random_seed: mp_do_random_seed(mp);  break;
22490
22491 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22492 static void mp_do_random_seed (MP mp) ;
22493
22494 @ @c void mp_do_random_seed (MP mp) { 
22495   mp_get_x_next(mp);
22496   if ( mp->cur_cmd!=assignment ) {
22497     mp_missing_err(mp, ":=");
22498 @.Missing `:='@>
22499     help1("Always say `randomseed:=<numeric expression>'.");
22500     mp_back_error(mp);
22501   };
22502   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
22503   if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
22504     exp_err("Unknown value will be ignored");
22505 @.Unknown value...ignored@>
22506     help2("Your expression was too random for me to handle,",
22507           "so I won't change the random seed just now.");
22508     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
22509   } else {
22510    @<Initialize the random seed to |cur_exp|@>;
22511   }
22512 }
22513
22514 @ @<Initialize the random seed to |cur_exp|@>=
22515
22516   mp_init_randoms(mp, mp->cur_exp);
22517   if ( mp->selector>=log_only && mp->selector<write_file) {
22518     mp->old_setting=mp->selector; mp->selector=log_only;
22519     mp_print_nl(mp, "{randomseed:="); 
22520     mp_print_scaled(mp, mp->cur_exp); 
22521     mp_print_char(mp, xord('}'));
22522     mp_print_nl(mp, ""); mp->selector=mp->old_setting;
22523   }
22524 }
22525
22526 @ And here's another simple one (somewhat different in flavor):
22527
22528 @<Cases of |do_statement|...@>=
22529 case mode_command: 
22530   mp_print_ln(mp); mp->interaction=mp->cur_mod;
22531   @<Initialize the print |selector| based on |interaction|@>;
22532   if ( mp->log_opened ) mp->selector=mp->selector+2;
22533   mp_get_x_next(mp);
22534   break;
22535
22536 @ @<Put each...@>=
22537 mp_primitive(mp, "batchmode",mode_command,mp_batch_mode);
22538 @:mp_batch_mode_}{\&{batchmode} primitive@>
22539 mp_primitive(mp, "nonstopmode",mode_command,mp_nonstop_mode);
22540 @:mp_nonstop_mode_}{\&{nonstopmode} primitive@>
22541 mp_primitive(mp, "scrollmode",mode_command,mp_scroll_mode);
22542 @:mp_scroll_mode_}{\&{scrollmode} primitive@>
22543 mp_primitive(mp, "errorstopmode",mode_command,mp_error_stop_mode);
22544 @:mp_error_stop_mode_}{\&{errorstopmode} primitive@>
22545
22546 @ @<Cases of |print_cmd_mod|...@>=
22547 case mode_command: 
22548   switch (m) {
22549   case mp_batch_mode: mp_print(mp, "batchmode"); break;
22550   case mp_nonstop_mode: mp_print(mp, "nonstopmode"); break;
22551   case mp_scroll_mode: mp_print(mp, "scrollmode"); break;
22552   default: mp_print(mp, "errorstopmode"); break;
22553   }
22554   break;
22555
22556 @ The `\&{inner}' and `\&{outer}' commands are only slightly harder.
22557
22558 @<Cases of |do_statement|...@>=
22559 case protection_command: mp_do_protection(mp); break;
22560
22561 @ @<Put each...@>=
22562 mp_primitive(mp, "inner",protection_command,0);
22563 @:inner_}{\&{inner} primitive@>
22564 mp_primitive(mp, "outer",protection_command,1);
22565 @:outer_}{\&{outer} primitive@>
22566
22567 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
22568 case protection_command: 
22569   if ( m==0 ) mp_print(mp, "inner");
22570   else mp_print(mp, "outer");
22571   break;
22572
22573 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22574 static void mp_do_protection (MP mp) ;
22575
22576 @ @c void mp_do_protection (MP mp) {
22577   int m; /* 0 to unprotect, 1 to protect */
22578   halfword t; /* the |eq_type| before we change it */
22579   m=mp->cur_mod;
22580   do {  
22581     mp_get_symbol(mp); t=eq_type(mp->cur_sym);
22582     if ( m==0 ) { 
22583       if ( t>=outer_tag ) 
22584         eq_type(mp->cur_sym)=t-outer_tag;
22585     } else if ( t<outer_tag ) {
22586       eq_type(mp->cur_sym)=t+outer_tag;
22587     }
22588     mp_get_x_next(mp);
22589   } while (mp->cur_cmd==comma);
22590 }
22591
22592 @ \MP\ never defines the tokens `\.(' and `\.)' to be primitives, but
22593 plain \MP\ begins with the declaration `\&{delimiters} \.{()}'. Such a
22594 declaration assigns the command code |left_delimiter| to `\.{(}' and
22595 |right_delimiter| to `\.{)}'; the |equiv| of each delimiter is the
22596 hash address of its mate.
22597
22598 @<Cases of |do_statement|...@>=
22599 case delimiters: mp_def_delims(mp); break;
22600
22601 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22602 static void mp_def_delims (MP mp) ;
22603
22604 @ @c void mp_def_delims (MP mp) {
22605   pointer l_delim,r_delim; /* the new delimiter pair */
22606   mp_get_clear_symbol(mp); l_delim=mp->cur_sym;
22607   mp_get_clear_symbol(mp); r_delim=mp->cur_sym;
22608   eq_type(l_delim)=left_delimiter; equiv(l_delim)=r_delim;
22609   eq_type(r_delim)=right_delimiter; equiv(r_delim)=l_delim;
22610   mp_get_x_next(mp);
22611 }
22612
22613 @ Here is a procedure that is called when \MP\ has reached a point
22614 where some right delimiter is mandatory.
22615
22616 @<Declarations@>=
22617 static void mp_check_delimiter (MP mp,pointer l_delim, pointer r_delim);
22618
22619 @ @c
22620 void mp_check_delimiter (MP mp,pointer l_delim, pointer r_delim) {
22621   if ( mp->cur_cmd==right_delimiter ) 
22622     if ( mp->cur_mod==l_delim ) 
22623       return;
22624   if ( mp->cur_sym!=r_delim ) {
22625      mp_missing_err(mp, str(text(r_delim)));
22626 @.Missing `)'@>
22627     help2("I found no right delimiter to match a left one. So I've",
22628           "put one in, behind the scenes; this may fix the problem.");
22629     mp_back_error(mp);
22630   } else { 
22631     print_err("The token `"); mp_print_text(r_delim);
22632 @.The token...delimiter@>
22633     mp_print(mp, "' is no longer a right delimiter");
22634     help3("Strange: This token has lost its former meaning!",
22635       "I'll read it as a right delimiter this time;",
22636       "but watch out, I'll probably miss it later.");
22637     mp_error(mp);
22638   }
22639 }
22640
22641 @ The next four commands save or change the values associated with tokens.
22642
22643 @<Cases of |do_statement|...@>=
22644 case save_command: 
22645   do {  
22646     mp_get_symbol(mp); mp_save_variable(mp, mp->cur_sym); mp_get_x_next(mp);
22647   } while (mp->cur_cmd==comma);
22648   break;
22649 case interim_command: mp_do_interim(mp); break;
22650 case let_command: mp_do_let(mp); break;
22651 case new_internal: mp_do_new_internal(mp); break;
22652
22653 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22654 static void mp_do_statement (MP mp);
22655 static void mp_do_interim (MP mp);
22656
22657 @ @c void mp_do_interim (MP mp) { 
22658   mp_get_x_next(mp);
22659   if ( mp->cur_cmd!=internal_quantity ) {
22660      print_err("The token `");
22661 @.The token...quantity@>
22662     if ( mp->cur_sym==0 ) mp_print(mp, "(%CAPSULE)");
22663     else mp_print_text(mp->cur_sym);
22664     mp_print(mp, "' isn't an internal quantity");
22665     help1("Something like `tracingonline' should follow `interim'.");
22666     mp_back_error(mp);
22667   } else { 
22668     mp_save_internal(mp, mp->cur_mod); mp_back_input(mp);
22669   }
22670   mp_do_statement(mp);
22671 }
22672
22673 @ The following procedure is careful not to undefine the left-hand symbol
22674 too soon, lest commands like `{\tt let x=x}' have a surprising effect.
22675
22676 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22677 static void mp_do_let (MP mp) ;
22678
22679 @ @c void mp_do_let (MP mp) {
22680   pointer l; /* hash location of the left-hand symbol */
22681   mp_get_symbol(mp); l=mp->cur_sym; mp_get_x_next(mp);
22682   if ( mp->cur_cmd!=equals ) if ( mp->cur_cmd!=assignment ) {
22683      mp_missing_err(mp, "=");
22684 @.Missing `='@>
22685     help3("You should have said `let symbol = something'.",
22686       "But don't worry; I'll pretend that an equals sign",
22687       "was present. The next token I read will be `something'.");
22688     mp_back_error(mp);
22689   }
22690   mp_get_symbol(mp);
22691   switch (mp->cur_cmd) {
22692   case defined_macro: case secondary_primary_macro:
22693   case tertiary_secondary_macro: case expression_tertiary_macro: 
22694     add_mac_ref(mp->cur_mod);
22695     break;
22696   default: 
22697     break;
22698   }
22699   mp_clear_symbol(mp, l,false); eq_type(l)=mp->cur_cmd;
22700   if ( mp->cur_cmd==tag_token ) equiv(l)=null;
22701   else equiv(l)=mp->cur_mod;
22702   mp_get_x_next(mp);
22703 }
22704
22705 @ @<Declarations@>=
22706 static void mp_do_new_internal (MP mp) ;
22707
22708 @ @<Internal library ...@>=
22709 void mp_grow_internals (MP mp, int l);
22710
22711 @ @c
22712 void mp_grow_internals (MP mp, int l) {
22713   scaled *internal;
22714   char * *int_name; 
22715   int k;
22716   if ( hash_end+l>max_halfword ) {
22717     mp_confusion(mp, "out of memory space"); /* can't be reached */
22718   }
22719   int_name = xmalloc ((l+1),sizeof(char *));
22720   internal = xmalloc ((l+1),sizeof(scaled));
22721   for (k=0;k<=l; k++ ) { 
22722     if (k<=mp->max_internal) {
22723       internal[k]=mp->internal[k]; 
22724       int_name[k]=mp->int_name[k]; 
22725     } else {
22726       internal[k]=0; 
22727       int_name[k]=NULL; 
22728     }
22729   }
22730   xfree(mp->internal); xfree(mp->int_name);
22731   mp->int_name = int_name;
22732   mp->internal = internal;
22733   mp->max_internal = l;
22734 }
22735
22736 void mp_do_new_internal (MP mp) { 
22737   do {  
22738     if ( mp->int_ptr==mp->max_internal ) {
22739       mp_grow_internals(mp, (mp->max_internal + (mp->max_internal/4)));
22740     }
22741     mp_get_clear_symbol(mp); incr(mp->int_ptr);
22742     eq_type(mp->cur_sym)=internal_quantity; 
22743     equiv(mp->cur_sym)=mp->int_ptr;
22744     if(mp->int_name[mp->int_ptr]!=NULL)
22745       xfree(mp->int_name[mp->int_ptr]);
22746     mp->int_name[mp->int_ptr]=str(text(mp->cur_sym)); 
22747     mp->internal[mp->int_ptr]=0;
22748     mp_get_x_next(mp);
22749   } while (mp->cur_cmd==comma);
22750 }
22751
22752 @ @<Dealloc variables@>=
22753 for (k=0;k<=mp->max_internal;k++) {
22754    xfree(mp->int_name[k]);
22755 }
22756 xfree(mp->internal); 
22757 xfree(mp->int_name); 
22758
22759
22760 @ The various `\&{show}' commands are distinguished by modifier fields
22761 in the usual way.
22762
22763 @d show_token_code 0 /* show the meaning of a single token */
22764 @d show_stats_code 1 /* show current memory and string usage */
22765 @d show_code 2 /* show a list of expressions */
22766 @d show_var_code 3 /* show a variable and its descendents */
22767 @d show_dependencies_code 4 /* show dependent variables in terms of independents */
22768
22769 @<Put each...@>=
22770 mp_primitive(mp, "showtoken",show_command,show_token_code);
22771 @:show_token_}{\&{showtoken} primitive@>
22772 mp_primitive(mp, "showstats",show_command,show_stats_code);
22773 @:show_stats_}{\&{showstats} primitive@>
22774 mp_primitive(mp, "show",show_command,show_code);
22775 @:show_}{\&{show} primitive@>
22776 mp_primitive(mp, "showvariable",show_command,show_var_code);
22777 @:show_var_}{\&{showvariable} primitive@>
22778 mp_primitive(mp, "showdependencies",show_command,show_dependencies_code);
22779 @:show_dependencies_}{\&{showdependencies} primitive@>
22780
22781 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
22782 case show_command: 
22783   switch (m) {
22784   case show_token_code:mp_print(mp, "showtoken"); break;
22785   case show_stats_code:mp_print(mp, "showstats"); break;
22786   case show_code:mp_print(mp, "show"); break;
22787   case show_var_code:mp_print(mp, "showvariable"); break;
22788   default: mp_print(mp, "showdependencies"); break;
22789   }
22790   break;
22791
22792 @ @<Cases of |do_statement|...@>=
22793 case show_command:mp_do_show_whatever(mp); break;
22794
22795 @ The value of |cur_mod| controls the |verbosity| in the |print_exp| routine:
22796 if it's |show_code|, complicated structures are abbreviated, otherwise
22797 they aren't.
22798
22799 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22800 static void mp_do_show (MP mp) ;
22801
22802 @ @c void mp_do_show (MP mp) { 
22803   do {  
22804     mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
22805     mp_print_nl(mp, ">> ");
22806 @.>>@>
22807     mp_print_exp(mp, null,2); mp_flush_cur_exp(mp, 0);
22808   } while (mp->cur_cmd==comma);
22809 }
22810
22811 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22812 static void mp_disp_token (MP mp) ;
22813
22814 @ @c void mp_disp_token (MP mp) { 
22815   mp_print_nl(mp, "> ");
22816 @.>\relax@>
22817   if ( mp->cur_sym==0 ) {
22818     @<Show a numeric or string or capsule token@>;
22819   } else { 
22820     mp_print_text(mp->cur_sym); mp_print_char(mp, xord('='));
22821     if ( eq_type(mp->cur_sym)>=outer_tag ) mp_print(mp, "(outer) ");
22822     mp_print_cmd_mod(mp, mp->cur_cmd,mp->cur_mod);
22823     if ( mp->cur_cmd==defined_macro ) {
22824       mp_print_ln(mp); mp_show_macro(mp, mp->cur_mod,null,100000);
22825     } /* this avoids recursion between |show_macro| and |print_cmd_mod| */
22826 @^recursion@>
22827   }
22828 }
22829
22830 @ @<Show a numeric or string or capsule token@>=
22831
22832   if ( mp->cur_cmd==numeric_token ) {
22833     mp_print_scaled(mp, mp->cur_mod);
22834   } else if ( mp->cur_cmd==capsule_token ) {
22835     mp_print_capsule(mp,mp->cur_mod);
22836   } else  { 
22837     mp_print_char(mp, xord('"')); 
22838     mp_print_str(mp, mp->cur_mod); mp_print_char(mp, xord('"'));
22839     delete_str_ref(mp->cur_mod);
22840   }
22841 }
22842
22843 @ The following cases of |print_cmd_mod| might arise in connection
22844 with |disp_token|, although they don't necessarily correspond to
22845 primitive tokens.
22846
22847 @<Cases of |print_cmd_...@>=
22848 case left_delimiter:
22849 case right_delimiter: 
22850   if ( c==left_delimiter ) mp_print(mp, "left");
22851   else mp_print(mp, "right");
22852   mp_print(mp, " delimiter that matches "); 
22853   mp_print_text(m);
22854   break;
22855 case tag_token:
22856   if ( m==null ) mp_print(mp, "tag");
22857    else mp_print(mp, "variable");
22858    break;
22859 case defined_macro: 
22860    mp_print(mp, "macro:");
22861    break;
22862 case secondary_primary_macro:
22863 case tertiary_secondary_macro:
22864 case expression_tertiary_macro:
22865   mp_print_cmd_mod(mp, macro_def,c); 
22866   mp_print(mp, "'d macro:");
22867   mp_print_ln(mp); mp_show_token_list(mp, mp_link(mp_link(m)),null,1000,0);
22868   break;
22869 case repeat_loop:
22870   mp_print(mp, "[repeat the loop]");
22871   break;
22872 case internal_quantity:
22873   mp_print(mp, mp->int_name[m]);
22874   break;
22875
22876 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22877 static void mp_do_show_token (MP mp) ;
22878
22879 @ @c void mp_do_show_token (MP mp) { 
22880   do {  
22881     get_t_next; mp_disp_token(mp);
22882     mp_get_x_next(mp);
22883   } while (mp->cur_cmd==comma);
22884 }
22885
22886 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22887 static void mp_do_show_stats (MP mp) ;
22888
22889 @ @c void mp_do_show_stats (MP mp) { 
22890   mp_print_nl(mp, "Memory usage ");
22891 @.Memory usage...@>
22892   mp_print_int(mp, mp->var_used); mp_print_char(mp, xord('&')); mp_print_int(mp, mp->dyn_used);
22893   mp_print(mp, " ("); mp_print_int(mp, mp->hi_mem_min-mp->lo_mem_max-1);
22894   mp_print(mp, " still untouched)"); mp_print_ln(mp);
22895   mp_print_nl(mp, "String usage ");
22896   mp_print_int(mp, mp->strs_in_use-mp->init_str_use);
22897   mp_print_char(mp, xord('&')); mp_print_int(mp, mp->pool_in_use-mp->init_pool_ptr);
22898   mp_print(mp, " (");
22899   mp_print_int(mp, mp->max_strings-1-mp->strs_used_up); mp_print_char(mp, xord('&'));
22900   mp_print_int(mp, mp->pool_size-mp->pool_ptr); 
22901   mp_print(mp, " now untouched)"); mp_print_ln(mp);
22902   mp_get_x_next(mp);
22903 }
22904
22905 @ Here's a recursive procedure that gives an abbreviated account
22906 of a variable, for use by |do_show_var|.
22907
22908 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22909 static void mp_disp_var (MP mp,pointer p) ;
22910
22911 @ @c void mp_disp_var (MP mp,pointer p) {
22912   pointer q; /* traverses attributes and subscripts */
22913   int n; /* amount of macro text to show */
22914   if ( mp_type(p)==mp_structured )  {
22915     @<Descend the structure@>;
22916   } else if ( mp_type(p)>=mp_unsuffixed_macro ) {
22917     @<Display a variable macro@>;
22918   } else if ( mp_type(p)!=undefined ){ 
22919     mp_print_nl(mp, ""); mp_print_variable_name(mp, p); 
22920     mp_print_char(mp, xord('='));
22921     mp_print_exp(mp, p,0);
22922   }
22923 }
22924
22925 @ @<Descend the structure@>=
22926
22927   q=attr_head(p);
22928   do {  mp_disp_var(mp, q); q=mp_link(q); } while (q!=end_attr);
22929   q=subscr_head(p);
22930   while ( mp_name_type(q)==mp_subscr ) { 
22931     mp_disp_var(mp, q); q=mp_link(q);
22932   }
22933 }
22934
22935 @ @<Display a variable macro@>=
22936
22937   mp_print_nl(mp, ""); mp_print_variable_name(mp, p);
22938   if ( mp_type(p)>mp_unsuffixed_macro ) 
22939     mp_print(mp, "@@#"); /* |suffixed_macro| */
22940   mp_print(mp, "=macro:");
22941   if ( (int)mp->file_offset>=mp->max_print_line-20 ) n=5;
22942   else n=mp->max_print_line-mp->file_offset-15;
22943   mp_show_macro(mp, value(p),null,n);
22944 }
22945
22946 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22947 static void mp_do_show_var (MP mp) ;
22948
22949 @ @c void mp_do_show_var (MP mp) { 
22950   do {  
22951     get_t_next;
22952     if ( mp->cur_sym>0 ) if ( mp->cur_sym<=hash_end )
22953       if ( mp->cur_cmd==tag_token ) if ( mp->cur_mod!=null ) {
22954       mp_disp_var(mp, mp->cur_mod); goto DONE;
22955     }
22956    mp_disp_token(mp);
22957   DONE:
22958    mp_get_x_next(mp);
22959   } while (mp->cur_cmd==comma);
22960 }
22961
22962 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22963 static void mp_do_show_dependencies (MP mp) ;
22964
22965 @ @c void mp_do_show_dependencies (MP mp) {
22966   pointer p; /* link that runs through all dependencies */
22967   p=mp_link(dep_head);
22968   while ( p!=dep_head ) {
22969     if ( mp_interesting(mp, p) ) {
22970       mp_print_nl(mp, ""); mp_print_variable_name(mp, p);
22971       if ( mp_type(p)==mp_dependent ) mp_print_char(mp, xord('='));
22972       else mp_print(mp, " = "); /* extra spaces imply proto-dependency */
22973       mp_print_dependency(mp, dep_list(p),mp_type(p));
22974     }
22975     p=dep_list(p);
22976     while ( mp_info(p)!=null ) p=mp_link(p);
22977     p=mp_link(p);
22978   }
22979   mp_get_x_next(mp);
22980 }
22981
22982 @ Finally we are ready for the procedure that governs all of the
22983 show commands.
22984
22985 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22986 static void mp_do_show_whatever (MP mp) ;
22987
22988 @ @c void mp_do_show_whatever (MP mp) { 
22989   if ( mp->interaction==mp_error_stop_mode ) wake_up_terminal;
22990   switch (mp->cur_mod) {
22991   case show_token_code:mp_do_show_token(mp); break;
22992   case show_stats_code:mp_do_show_stats(mp); break;
22993   case show_code:mp_do_show(mp); break;
22994   case show_var_code:mp_do_show_var(mp); break;
22995   case show_dependencies_code:mp_do_show_dependencies(mp); break;
22996   } /* there are no other cases */
22997   if ( mp->internal[mp_showstopping]>0 ){ 
22998     print_err("OK");
22999 @.OK@>
23000     if ( mp->interaction<mp_error_stop_mode ) { 
23001       help0; decr(mp->error_count);
23002     } else {
23003       help1("This isn't an error message; I'm just showing something.");
23004     }
23005     if ( mp->cur_cmd==semicolon ) mp_error(mp);
23006      else mp_put_get_error(mp);
23007   }
23008 }
23009
23010 @ The `\&{addto}' command needs the following additional primitives:
23011
23012 @d double_path_code 0 /* command modifier for `\&{doublepath}' */
23013 @d contour_code 1 /* command modifier for `\&{contour}' */
23014 @d also_code 2 /* command modifier for `\&{also}' */
23015
23016 @ Pre and postscripts need two new identifiers:
23017
23018 @d with_mp_pre_script 11
23019 @d with_mp_post_script 13
23020
23021 @<Put each...@>=
23022 mp_primitive(mp, "doublepath",thing_to_add,double_path_code);
23023 @:double_path_}{\&{doublepath} primitive@>
23024 mp_primitive(mp, "contour",thing_to_add,contour_code);
23025 @:contour_}{\&{contour} primitive@>
23026 mp_primitive(mp, "also",thing_to_add,also_code);
23027 @:also_}{\&{also} primitive@>
23028 mp_primitive(mp, "withpen",with_option,mp_pen_type);
23029 @:with_pen_}{\&{withpen} primitive@>
23030 mp_primitive(mp, "dashed",with_option,mp_picture_type);
23031 @:dashed_}{\&{dashed} primitive@>
23032 mp_primitive(mp, "withprescript",with_option,with_mp_pre_script);
23033 @:with_mp_pre_script_}{\&{withprescript} primitive@>
23034 mp_primitive(mp, "withpostscript",with_option,with_mp_post_script);
23035 @:with_mp_post_script_}{\&{withpostscript} primitive@>
23036 mp_primitive(mp, "withoutcolor",with_option,mp_no_model);
23037 @:with_color_}{\&{withoutcolor} primitive@>
23038 mp_primitive(mp, "withgreyscale",with_option,mp_grey_model);
23039 @:with_color_}{\&{withgreyscale} primitive@>
23040 mp_primitive(mp, "withcolor",with_option,mp_uninitialized_model);
23041 @:with_color_}{\&{withcolor} primitive@>
23042 /*  \&{withrgbcolor} is an alias for \&{withcolor} */
23043 mp_primitive(mp, "withrgbcolor",with_option,mp_rgb_model);
23044 @:with_color_}{\&{withrgbcolor} primitive@>
23045 mp_primitive(mp, "withcmykcolor",with_option,mp_cmyk_model);
23046 @:with_color_}{\&{withcmykcolor} primitive@>
23047
23048 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
23049 case thing_to_add:
23050   if ( m==contour_code ) mp_print(mp, "contour");
23051   else if ( m==double_path_code ) mp_print(mp, "doublepath");
23052   else mp_print(mp, "also");
23053   break;
23054 case with_option:
23055   if ( m==mp_pen_type ) mp_print(mp, "withpen");
23056   else if ( m==with_mp_pre_script ) mp_print(mp, "withprescript");
23057   else if ( m==with_mp_post_script ) mp_print(mp, "withpostscript");
23058   else if ( m==mp_no_model ) mp_print(mp, "withoutcolor");
23059   else if ( m==mp_rgb_model ) mp_print(mp, "withrgbcolor");
23060   else if ( m==mp_uninitialized_model ) mp_print(mp, "withcolor");
23061   else if ( m==mp_cmyk_model ) mp_print(mp, "withcmykcolor");
23062   else if ( m==mp_grey_model ) mp_print(mp, "withgreyscale");
23063   else mp_print(mp, "dashed");
23064   break;
23065
23066 @ The |scan_with_list| procedure parses a $\langle$with list$\rangle$ and
23067 updates the list of graphical objects starting at |p|.  Each $\langle$with
23068 clause$\rangle$ updates all graphical objects whose |type| is compatible.
23069 Other objects are ignored.
23070
23071 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
23072 static void mp_scan_with_list (MP mp,pointer p) ;
23073
23074 @ @c void mp_scan_with_list (MP mp,pointer p) {
23075   quarterword t; /* |cur_mod| of the |with_option| (should match |cur_type|) */
23076   pointer q; /* for list manipulation */
23077   unsigned old_setting; /* saved |selector| setting */
23078   pointer k; /* for finding the near-last item in a list  */
23079   str_number s; /* for string cleanup after combining  */
23080   pointer cp,pp,dp,ap,bp;
23081     /* objects being updated; |void| initially; |null| to suppress update */
23082   cp=mp_void; pp=mp_void; dp=mp_void; ap=mp_void; bp=mp_void;
23083   k=0;
23084   while ( mp->cur_cmd==with_option ){ 
23085     t=mp->cur_mod;
23086     mp_get_x_next(mp);
23087     if ( t!=mp_no_model ) mp_scan_expression(mp);
23088     if (((t==with_mp_pre_script)&&(mp->cur_type!=mp_string_type))||
23089      ((t==with_mp_post_script)&&(mp->cur_type!=mp_string_type))||
23090      ((t==mp_uninitialized_model)&&
23091         ((mp->cur_type!=mp_cmykcolor_type)&&(mp->cur_type!=mp_color_type)
23092           &&(mp->cur_type!=mp_known)&&(mp->cur_type!=mp_boolean_type)))||
23093      ((t==mp_cmyk_model)&&(mp->cur_type!=mp_cmykcolor_type))||
23094      ((t==mp_rgb_model)&&(mp->cur_type!=mp_color_type))||
23095      ((t==mp_grey_model)&&(mp->cur_type!=mp_known))||
23096      ((t==mp_pen_type)&&(mp->cur_type!=t))||
23097      ((t==mp_picture_type)&&(mp->cur_type!=t)) ) {
23098       @<Complain about improper type@>;
23099     } else if ( t==mp_uninitialized_model ) {
23100       if ( cp==mp_void ) @<Make |cp| a colored object in object list~|p|@>;
23101       if ( cp!=null )
23102         @<Transfer a color from the current expression to object~|cp|@>;
23103       mp_flush_cur_exp(mp, 0);
23104     } else if ( t==mp_rgb_model ) {
23105       if ( cp==mp_void ) @<Make |cp| a colored object in object list~|p|@>;
23106       if ( cp!=null )
23107         @<Transfer a rgbcolor from the current expression to object~|cp|@>;
23108       mp_flush_cur_exp(mp, 0);
23109     } else if ( t==mp_cmyk_model ) {
23110       if ( cp==mp_void ) @<Make |cp| a colored object in object list~|p|@>;
23111       if ( cp!=null )
23112         @<Transfer a cmykcolor from the current expression to object~|cp|@>;
23113       mp_flush_cur_exp(mp, 0);
23114     } else if ( t==mp_grey_model ) {
23115       if ( cp==mp_void ) @<Make |cp| a colored object in object list~|p|@>;
23116       if ( cp!=null )
23117         @<Transfer a greyscale from the current expression to object~|cp|@>;
23118       mp_flush_cur_exp(mp, 0);
23119     } else if ( t==mp_no_model ) {
23120       if ( cp==mp_void ) @<Make |cp| a colored object in object list~|p|@>;
23121       if ( cp!=null )
23122         @<Transfer a noncolor from the current expression to object~|cp|@>;
23123     } else if ( t==mp_pen_type ) {
23124       if ( pp==mp_void ) @<Make |pp| an object in list~|p| that needs a pen@>;
23125       if ( pp!=null ) {
23126         if ( mp_pen_p(pp)!=null ) mp_toss_knot_list(mp, mp_pen_p(pp));
23127         mp_pen_p(pp)=mp->cur_exp; mp->cur_type=mp_vacuous;
23128       }
23129     } else if ( t==with_mp_pre_script ) {
23130       if ( ap==mp_void )
23131         ap=p;
23132       while ( (ap!=null)&&(! has_color(ap)) )
23133          ap=mp_link(ap);
23134       if ( ap!=null ) {
23135         if ( mp_pre_script(ap)!=null ) { /*  build a new,combined string  */
23136           s=mp_pre_script(ap);
23137           old_setting=mp->selector;
23138               mp->selector=new_string;
23139           str_room(length(mp_pre_script(ap))+length(mp->cur_exp)+2);
23140               mp_print_str(mp, mp->cur_exp);
23141           append_char(13);  /* a forced \ps\ newline  */
23142           mp_print_str(mp, mp_pre_script(ap));
23143           mp_pre_script(ap)=mp_make_string(mp);
23144           delete_str_ref(s);
23145           mp->selector=old_setting;
23146         } else {
23147           mp_pre_script(ap)=mp->cur_exp;
23148         }
23149         mp->cur_type=mp_vacuous;
23150       }
23151     } else if ( t==with_mp_post_script ) {
23152       if ( bp==mp_void )
23153         k=p; 
23154       bp=k;
23155       while ( mp_link(k)!=null ) {
23156         k=mp_link(k);
23157         if ( has_color(k) ) bp=k;
23158       }
23159       if ( bp!=null ) {
23160          if ( mp_post_script(bp)!=null ) {
23161            s=mp_post_script(bp);
23162            old_setting=mp->selector;
23163                mp->selector=new_string;
23164            str_room(length(mp_post_script(bp))+length(mp->cur_exp)+2);
23165            mp_print_str(mp, mp_post_script(bp));
23166            append_char(13); /* a forced \ps\ newline  */
23167            mp_print_str(mp, mp->cur_exp);
23168            mp_post_script(bp)=mp_make_string(mp);
23169            delete_str_ref(s);
23170            mp->selector=old_setting;
23171          } else {
23172            mp_post_script(bp)=mp->cur_exp;
23173          }
23174          mp->cur_type=mp_vacuous;
23175        }
23176     } else { 
23177       if ( dp==mp_void ) {
23178         @<Make |dp| a stroked node in list~|p|@>;
23179       }
23180       if ( dp!=null ) {
23181         if ( mp_dash_p(dp)!=null ) delete_edge_ref(mp_dash_p(dp));
23182         mp_dash_p(dp)=mp_make_dashes(mp, mp->cur_exp);
23183         dash_scale(dp)=unity;
23184         mp->cur_type=mp_vacuous;
23185       }
23186     }
23187   }
23188   @<Copy the information from objects |cp|, |pp|, and |dp| into the rest
23189     of the list@>;
23190 }
23191
23192 @ @<Complain about improper type@>=
23193 { exp_err("Improper type");
23194 @.Improper type@>
23195 help2("Next time say `withpen <known pen expression>';",
23196       "I'll ignore the bad `with' clause and look for another.");
23197 if ( t==with_mp_pre_script )
23198   mp->help_line[1]="Next time say `withprescript <known string expression>';";
23199 else if ( t==with_mp_post_script )
23200   mp->help_line[1]="Next time say `withpostscript <known string expression>';";
23201 else if ( t==mp_picture_type )
23202   mp->help_line[1]="Next time say `dashed <known picture expression>';";
23203 else if ( t==mp_uninitialized_model )
23204   mp->help_line[1]="Next time say `withcolor <known color expression>';";
23205 else if ( t==mp_rgb_model )
23206   mp->help_line[1]="Next time say `withrgbcolor <known color expression>';";
23207 else if ( t==mp_cmyk_model )
23208   mp->help_line[1]="Next time say `withcmykcolor <known cmykcolor expression>';";
23209 else if ( t==mp_grey_model )
23210   mp->help_line[1]="Next time say `withgreyscale <known numeric expression>';";;
23211 mp_put_get_flush_error(mp, 0);
23212 }
23213
23214 @ Forcing the color to be between |0| and |unity| here guarantees that no
23215 picture will ever contain a color outside the legal range for \ps\ graphics.
23216
23217 @<Transfer a color from the current expression to object~|cp|@>=
23218 { if ( mp->cur_type==mp_color_type )
23219    @<Transfer a rgbcolor from the current expression to object~|cp|@>
23220 else if ( mp->cur_type==mp_cmykcolor_type )
23221    @<Transfer a cmykcolor from the current expression to object~|cp|@>
23222 else if ( mp->cur_type==mp_known )
23223    @<Transfer a greyscale from the current expression to object~|cp|@>
23224 else if ( mp->cur_exp==false_code )
23225    @<Transfer a noncolor from the current expression to object~|cp|@>;
23226 }
23227
23228 @ @<Transfer a rgbcolor from the current expression to object~|cp|@>=
23229 { q=value(mp->cur_exp);
23230 cyan_val(cp)=0;
23231 magenta_val(cp)=0;
23232 yellow_val(cp)=0;
23233 black_val(cp)=0;
23234 red_val(cp)=value(red_part_loc(q));
23235 green_val(cp)=value(green_part_loc(q));
23236 blue_val(cp)=value(blue_part_loc(q));
23237 mp_color_model(cp)=mp_rgb_model;
23238 if ( red_val(cp)<0 ) red_val(cp)=0;
23239 if ( green_val(cp)<0 ) green_val(cp)=0;
23240 if ( blue_val(cp)<0 ) blue_val(cp)=0;
23241 if ( red_val(cp)>unity ) red_val(cp)=unity;
23242 if ( green_val(cp)>unity ) green_val(cp)=unity;
23243 if ( blue_val(cp)>unity ) blue_val(cp)=unity;
23244 }
23245
23246 @ @<Transfer a cmykcolor from the current expression to object~|cp|@>=
23247 { q=value(mp->cur_exp);
23248 cyan_val(cp)=value(cyan_part_loc(q));
23249 magenta_val(cp)=value(magenta_part_loc(q));
23250 yellow_val(cp)=value(yellow_part_loc(q));
23251 black_val(cp)=value(black_part_loc(q));
23252 mp_color_model(cp)=mp_cmyk_model;
23253 if ( cyan_val(cp)<0 ) cyan_val(cp)=0;
23254 if ( magenta_val(cp)<0 ) magenta_val(cp)=0;
23255 if ( yellow_val(cp)<0 ) yellow_val(cp)=0;
23256 if ( black_val(cp)<0 ) black_val(cp)=0;
23257 if ( cyan_val(cp)>unity ) cyan_val(cp)=unity;
23258 if ( magenta_val(cp)>unity ) magenta_val(cp)=unity;
23259 if ( yellow_val(cp)>unity ) yellow_val(cp)=unity;
23260 if ( black_val(cp)>unity ) black_val(cp)=unity;
23261 }
23262
23263 @ @<Transfer a greyscale from the current expression to object~|cp|@>=
23264 { q=mp->cur_exp;
23265 cyan_val(cp)=0;
23266 magenta_val(cp)=0;
23267 yellow_val(cp)=0;
23268 black_val(cp)=0;
23269 grey_val(cp)=q;
23270 mp_color_model(cp)=mp_grey_model;
23271 if ( grey_val(cp)<0 ) grey_val(cp)=0;
23272 if ( grey_val(cp)>unity ) grey_val(cp)=unity;
23273 }
23274
23275 @ @<Transfer a noncolor from the current expression to object~|cp|@>=
23276 {
23277 cyan_val(cp)=0;
23278 magenta_val(cp)=0;
23279 yellow_val(cp)=0;
23280 black_val(cp)=0;
23281 grey_val(cp)=0;
23282 mp_color_model(cp)=mp_no_model;
23283 }
23284
23285 @ @<Make |cp| a colored object in object list~|p|@>=
23286 { cp=p;
23287   while ( cp!=null ){ 
23288     if ( has_color(cp) ) break;
23289     cp=mp_link(cp);
23290   }
23291 }
23292
23293 @ @<Make |pp| an object in list~|p| that needs a pen@>=
23294 { pp=p;
23295   while ( pp!=null ) {
23296     if ( has_pen(pp) ) break;
23297     pp=mp_link(pp);
23298   }
23299 }
23300
23301 @ @<Make |dp| a stroked node in list~|p|@>=
23302 { dp=p;
23303   while ( dp!=null ) {
23304     if ( mp_type(dp)==mp_stroked_code ) break;
23305     dp=mp_link(dp);
23306   }
23307 }
23308
23309 @ @<Copy the information from objects |cp|, |pp|, and |dp| into...@>=
23310 @<Copy |cp|'s color into the colored objects linked to~|cp|@>;
23311 if ( pp>mp_void ) {
23312   @<Copy |mp_pen_p(pp)| into stroked and filled nodes linked to |pp|@>;
23313 }
23314 if ( dp>mp_void ) {
23315   @<Make stroked nodes linked to |dp| refer to |mp_dash_p(dp)|@>;
23316 }
23317
23318
23319 @ @<Copy |cp|'s color into the colored objects linked to~|cp|@>=
23320 { q=mp_link(cp);
23321   while ( q!=null ) { 
23322     if ( has_color(q) ) {
23323       red_val(q)=red_val(cp);
23324       green_val(q)=green_val(cp);
23325       blue_val(q)=blue_val(cp);
23326       black_val(q)=black_val(cp);
23327       mp_color_model(q)=mp_color_model(cp);
23328     }
23329     q=mp_link(q);
23330   }
23331 }
23332
23333 @ @<Copy |mp_pen_p(pp)| into stroked and filled nodes linked to |pp|@>=
23334 { q=mp_link(pp);
23335   while ( q!=null ) {
23336     if ( has_pen(q) ) {
23337       if ( mp_pen_p(q)!=null ) mp_toss_knot_list(mp, mp_pen_p(q));
23338       mp_pen_p(q)=copy_pen(mp_pen_p(pp));
23339     }
23340     q=mp_link(q);
23341   }
23342 }
23343
23344 @ @<Make stroked nodes linked to |dp| refer to |mp_dash_p(dp)|@>=
23345 { q=mp_link(dp);
23346   while ( q!=null ) {
23347     if ( mp_type(q)==mp_stroked_code ) {
23348       if ( mp_dash_p(q)!=null ) delete_edge_ref(mp_dash_p(q));
23349       mp_dash_p(q)=mp_dash_p(dp);
23350       dash_scale(q)=unity;
23351       if ( mp_dash_p(q)!=null ) add_edge_ref(mp_dash_p(q));
23352     }
23353     q=mp_link(q);
23354   }
23355 }
23356
23357 @ One of the things we need to do when we've parsed an \&{addto} or
23358 similar command is find the header of a supposed \&{picture} variable, given
23359 a token list for that variable.  Since the edge structure is about to be
23360 updated, we use |private_edges| to make sure that this is possible.
23361
23362 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
23363 static pointer mp_find_edges_var (MP mp, pointer t) ;
23364
23365 @ @c pointer mp_find_edges_var (MP mp, pointer t) {
23366   pointer p;
23367   pointer cur_edges; /* the return value */
23368   p=mp_find_variable(mp, t); cur_edges=null;
23369   if ( p==null ) { 
23370     mp_obliterated(mp, t); mp_put_get_error(mp);
23371   } else if ( mp_type(p)!=mp_picture_type )  { 
23372     print_err("Variable "); mp_show_token_list(mp, t,null,1000,0);
23373 @.Variable x is the wrong type@>
23374     mp_print(mp, " is the wrong type ("); 
23375     mp_print_type(mp, mp_type(p)); mp_print_char(mp, xord(')'));
23376     help2("I was looking for a \"known\" picture variable.",
23377           "So I'll not change anything just now."); 
23378     mp_put_get_error(mp);
23379   } else { 
23380     value(p)=mp_private_edges(mp, value(p));
23381     cur_edges=value(p);
23382   }
23383   mp_flush_node_list(mp, t);
23384   return cur_edges;
23385 }
23386
23387 @ @<Cases of |do_statement|...@>=
23388 case add_to_command: mp_do_add_to(mp); break;
23389 case bounds_command:mp_do_bounds(mp); break;
23390
23391 @ @<Put each...@>=
23392 mp_primitive(mp, "clip",bounds_command,mp_start_clip_code);
23393 @:clip_}{\&{clip} primitive@>
23394 mp_primitive(mp, "setbounds",bounds_command,mp_start_bounds_code);
23395 @:set_bounds_}{\&{setbounds} primitive@>
23396
23397 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
23398 case bounds_command: 
23399   if ( m==mp_start_clip_code ) mp_print(mp, "clip");
23400   else mp_print(mp, "setbounds");
23401   break;
23402
23403 @ The following function parses the beginning of an \&{addto} or \&{clip}
23404 command: it expects a variable name followed by a token with |cur_cmd=sep|
23405 and then an expression.  The function returns the token list for the variable
23406 and stores the command modifier for the separator token in the global variable
23407 |last_add_type|.  We must be careful because this variable might get overwritten
23408 any time we call |get_x_next|.
23409
23410 @<Glob...@>=
23411 quarterword last_add_type;
23412   /* command modifier that identifies the last \&{addto} command */
23413
23414 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
23415 static pointer mp_start_draw_cmd (MP mp,quarterword sep) ;
23416
23417 @ @c pointer mp_start_draw_cmd (MP mp,quarterword sep) {
23418   pointer lhv; /* variable to add to left */
23419   quarterword add_type=0; /* value to be returned in |last_add_type| */
23420   lhv=null;
23421   mp_get_x_next(mp); mp->var_flag=sep; mp_scan_primary(mp);
23422   if ( mp->cur_type!=mp_token_list ) {
23423     @<Abandon edges command because there's no variable@>;
23424   } else  { 
23425     lhv=mp->cur_exp; add_type=mp->cur_mod;
23426     mp->cur_type=mp_vacuous; mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
23427   }
23428   mp->last_add_type=add_type;
23429   return lhv;
23430 }
23431
23432 @ @<Abandon edges command because there's no variable@>=
23433 { exp_err("Not a suitable variable");
23434 @.Not a suitable variable@>
23435   help4("At this point I needed to see the name of a picture variable.",
23436     "(Or perhaps you have indeed presented me with one; I might",
23437     "have missed it, if it wasn't followed by the proper token.)",
23438     "So I'll not change anything just now.");
23439   mp_put_get_flush_error(mp, 0);
23440 }
23441
23442 @ Here is an example of how to use |start_draw_cmd|.
23443
23444 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
23445 static void mp_do_bounds (MP mp) ;
23446
23447 @ @c void mp_do_bounds (MP mp) {
23448   pointer lhv,lhe; /* variable on left, the corresponding edge structure */
23449   pointer p; /* for list manipulation */
23450   integer m; /* initial value of |cur_mod| */
23451   m=mp->cur_mod;
23452   lhv=mp_start_draw_cmd(mp, to_token);
23453   if ( lhv!=null ) {
23454     lhe=mp_find_edges_var(mp, lhv);
23455     if ( lhe==null ) {
23456       mp_flush_cur_exp(mp, 0);
23457     } else if ( mp->cur_type!=mp_path_type ) {
23458       exp_err("Improper `clip'");
23459 @.Improper `addto'@>
23460       help2("This expression should have specified a known path.",
23461             "So I'll not change anything just now."); 
23462       mp_put_get_flush_error(mp, 0);
23463     } else if ( mp_left_type(mp->cur_exp)==mp_endpoint ) {
23464       @<Complain about a non-cycle@>;
23465     } else {
23466       @<Make |cur_exp| into a \&{setbounds} or clipping path and add it to |lhe|@>;
23467     }
23468   }
23469 }
23470
23471 @ @<Complain about a non-cycle@>=
23472 { print_err("Not a cycle");
23473 @.Not a cycle@>
23474   help2("That contour should have ended with `..cycle' or `&cycle'.",
23475         "So I'll not change anything just now."); mp_put_get_error(mp);
23476 }
23477
23478 @ @<Make |cur_exp| into a \&{setbounds} or clipping path and add...@>=
23479 { p=mp_new_bounds_node(mp, mp->cur_exp,m);
23480   mp_link(p)=mp_link(dummy_loc(lhe));
23481   mp_link(dummy_loc(lhe))=p;
23482   if ( obj_tail(lhe)==dummy_loc(lhe) ) obj_tail(lhe)=p;
23483   p=mp_get_node(mp, mp->gr_object_size[stop_type(m)]);
23484   mp_type(p)=stop_type(m);
23485   mp_link(obj_tail(lhe))=p;
23486   obj_tail(lhe)=p;
23487   mp_init_bbox(mp, lhe);
23488 }
23489
23490 @ The |do_add_to| procedure is a little like |do_clip| but there are a lot more
23491 cases to deal with.
23492
23493 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
23494 static void mp_do_add_to (MP mp) ;
23495
23496 @ @c void mp_do_add_to (MP mp) {
23497   pointer lhv,lhe; /* variable on left, the corresponding edge structure */
23498   pointer p; /* the graphical object or list for |scan_with_list| to update */
23499   pointer e; /* an edge structure to be merged */
23500   quarterword add_type; /* |also_code|, |contour_code|, or |double_path_code| */
23501   lhv=mp_start_draw_cmd(mp, thing_to_add); add_type=mp->last_add_type;
23502   if ( lhv!=null ) {
23503     if ( add_type==also_code ) {
23504       @<Make sure the current expression is a suitable picture and set |e| and |p|
23505        appropriately@>;
23506     } else {
23507       @<Create a graphical object |p| based on |add_type| and the current
23508         expression@>;
23509     }
23510     mp_scan_with_list(mp, p);
23511     @<Use |p|, |e|, and |add_type| to augment |lhv| as requested@>;
23512   }
23513 }
23514
23515 @ Setting |p:=null| causes the $\langle$with list$\rangle$ to be ignored;
23516 setting |e:=null| prevents anything from being added to |lhe|.
23517
23518 @ @<Make sure the current expression is a suitable picture and set |e|...@>=
23519
23520   p=null; e=null;
23521   if ( mp->cur_type!=mp_picture_type ) {
23522     exp_err("Improper `addto'");
23523 @.Improper `addto'@>
23524     help2("This expression should have specified a known picture.",
23525           "So I'll not change anything just now."); 
23526     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
23527   } else { 
23528     e=mp_private_edges(mp, mp->cur_exp); mp->cur_type=mp_vacuous;
23529     p=mp_link(dummy_loc(e));
23530   }
23531 }
23532
23533 @ In this case |add_type<>also_code| so setting |p:=null| suppresses future
23534 attempts to add to the edge structure.
23535
23536 @<Create a graphical object |p| based on |add_type| and the current...@>=
23537 { e=null; p=null;
23538   if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) mp_pair_to_path(mp);
23539   if ( mp->cur_type!=mp_path_type ) {
23540     exp_err("Improper `addto'");
23541 @.Improper `addto'@>
23542     help2("This expression should have specified a known path.",
23543           "So I'll not change anything just now."); 
23544     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
23545   } else if ( add_type==contour_code ) {
23546     if ( mp_left_type(mp->cur_exp)==mp_endpoint ) {
23547       @<Complain about a non-cycle@>;
23548     } else { 
23549       p=mp_new_fill_node(mp, mp->cur_exp);
23550       mp->cur_type=mp_vacuous;
23551     }
23552   } else { 
23553     p=mp_new_stroked_node(mp, mp->cur_exp);
23554     mp->cur_type=mp_vacuous;
23555   }
23556 }
23557
23558 @ @<Use |p|, |e|, and |add_type| to augment |lhv| as requested@>=
23559 lhe=mp_find_edges_var(mp, lhv);
23560 if ( lhe==null ) {
23561   if ( (e==null)&&(p!=null) ) e=mp_toss_gr_object(mp, p);
23562   if ( e!=null ) delete_edge_ref(e);
23563 } else if ( add_type==also_code ) {
23564   if ( e!=null ) {
23565     @<Merge |e| into |lhe| and delete |e|@>;
23566   } else { 
23567     do_nothing;
23568   }
23569 } else if ( p!=null ) {
23570   mp_link(obj_tail(lhe))=p;
23571   obj_tail(lhe)=p;
23572   if ( add_type==double_path_code )
23573     if ( mp_pen_p(p)==null ) 
23574       mp_pen_p(p)=mp_get_pen_circle(mp, 0);
23575 }
23576
23577 @ @<Merge |e| into |lhe| and delete |e|@>=
23578 { if ( mp_link(dummy_loc(e))!=null ) {
23579     mp_link(obj_tail(lhe))=mp_link(dummy_loc(e));
23580     obj_tail(lhe)=obj_tail(e);
23581     obj_tail(e)=dummy_loc(e);
23582     mp_link(dummy_loc(e))=null;
23583     mp_flush_dash_list(mp, lhe);
23584   }
23585   mp_toss_edges(mp, e);
23586 }
23587
23588 @ @<Cases of |do_statement|...@>=
23589 case ship_out_command: mp_do_ship_out(mp); break;
23590
23591 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
23592 @<Declare the \ps\ output procedures@>
23593 static void mp_do_ship_out (MP mp) ;
23594
23595 @ @c void mp_do_ship_out (MP mp) {
23596   integer c; /* the character code */
23597   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
23598   if ( mp->cur_type!=mp_picture_type ) {
23599     @<Complain that it's not a known picture@>;
23600   } else { 
23601     c=mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_char_code]) % 256;
23602     if ( c<0 ) c=c+256;
23603     @<Store the width information for character code~|c|@>;
23604     mp_ship_out(mp, mp->cur_exp);
23605     mp_flush_cur_exp(mp, 0);
23606   }
23607 }
23608
23609 @ @<Complain that it's not a known picture@>=
23610
23611   exp_err("Not a known picture");
23612   help1("I can only output known pictures.");
23613   mp_put_get_flush_error(mp, 0);
23614 }
23615
23616 @ The \&{everyjob} command simply assigns a nonzero value to the global variable
23617 |start_sym|.
23618
23619 @<Cases of |do_statement|...@>=
23620 case every_job_command: 
23621   mp_get_symbol(mp); mp->start_sym=mp->cur_sym; mp_get_x_next(mp);
23622   break;
23623
23624 @ @<Glob...@>=
23625 halfword start_sym; /* a symbolic token to insert at beginning of job */
23626
23627 @ @<Set init...@>=
23628 mp->start_sym=0;
23629
23630 @ Finally, we have only the ``message'' commands remaining.
23631
23632 @d message_code 0
23633 @d err_message_code 1
23634 @d err_help_code 2
23635 @d filename_template_code 3
23636 @d print_with_leading_zeroes(A)  g = mp->pool_ptr;
23637               mp_print_int(mp, (A)); g = mp->pool_ptr-g;
23638               if ( f>g ) {
23639                 mp->pool_ptr = mp->pool_ptr - g;
23640                 while ( f>g ) {
23641                   mp_print_char(mp, xord('0'));
23642                   decr(f);
23643                   };
23644                 mp_print_int(mp, (A));
23645               };
23646               f = 0
23647
23648 @<Put each...@>=
23649 mp_primitive(mp, "message",message_command,message_code);
23650 @:message_}{\&{message} primitive@>
23651 mp_primitive(mp, "errmessage",message_command,err_message_code);
23652 @:err_message_}{\&{errmessage} primitive@>
23653 mp_primitive(mp, "errhelp",message_command,err_help_code);
23654 @:err_help_}{\&{errhelp} primitive@>
23655 mp_primitive(mp, "filenametemplate",message_command,filename_template_code);
23656 @:filename_template_}{\&{filenametemplate} primitive@>
23657
23658 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
23659 case message_command: 
23660   if ( m<err_message_code ) mp_print(mp, "message");
23661   else if ( m==err_message_code ) mp_print(mp, "errmessage");
23662   else if ( m==filename_template_code ) mp_print(mp, "filenametemplate");
23663   else mp_print(mp, "errhelp");
23664   break;
23665
23666 @ @<Cases of |do_statement|...@>=
23667 case message_command: mp_do_message(mp); break;
23668
23669 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
23670 @<Declare a procedure called |no_string_err|@>
23671 static void mp_do_message (MP mp) ;
23672
23673
23674 @c void mp_do_message (MP mp) {
23675   int m; /* the type of message */
23676   m=mp->cur_mod; mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
23677   if ( mp->cur_type!=mp_string_type )
23678     mp_no_string_err(mp, "A message should be a known string expression.");
23679   else {
23680     switch (m) {
23681     case message_code: 
23682       mp_print_nl(mp, ""); mp_print_str(mp, mp->cur_exp);
23683       break;
23684     case err_message_code:
23685       @<Print string |cur_exp| as an error message@>;
23686       break;
23687     case err_help_code:
23688       @<Save string |cur_exp| as the |err_help|@>;
23689       break;
23690     case filename_template_code:
23691       @<Save the filename template@>;
23692       break;
23693     } /* there are no other cases */
23694   }
23695   mp_flush_cur_exp(mp, 0);
23696 }
23697
23698 @ @<Declare a procedure called |no_string_err|@>=
23699 static void mp_no_string_err (MP mp, const char *s) { 
23700    exp_err("Not a string");
23701 @.Not a string@>
23702   help1(s);
23703   mp_put_get_error(mp);
23704 }
23705
23706 @ The global variable |err_help| is zero when the user has most recently
23707 given an empty help string, or if none has ever been given.
23708
23709 @<Save string |cur_exp| as the |err_help|@>=
23710
23711   if ( mp->err_help!=0 ) delete_str_ref(mp->err_help);
23712   if ( length(mp->cur_exp)==0 ) mp->err_help=0;
23713   else  { mp->err_help=mp->cur_exp; add_str_ref(mp->err_help); }
23714 }
23715
23716 @ If \&{errmessage} occurs often in |mp_scroll_mode|, without user-defined
23717 \&{errhelp}, we don't want to give a long help message each time. So we
23718 give a verbose explanation only once.
23719
23720 @<Glob...@>=
23721 boolean long_help_seen; /* has the long \.{\\errmessage} help been used? */
23722
23723 @ @<Set init...@>=mp->long_help_seen=false;
23724
23725 @ @<Print string |cur_exp| as an error message@>=
23726
23727   print_err(""); mp_print_str(mp, mp->cur_exp);
23728   if ( mp->err_help!=0 ) {
23729     mp->use_err_help=true;
23730   } else if ( mp->long_help_seen ) { 
23731     help1("(That was another `errmessage'.)") ; 
23732   } else  { 
23733    if ( mp->interaction<mp_error_stop_mode ) mp->long_help_seen=true;
23734     help4("This error message was generated by an `errmessage'",
23735      "command, so I can\'t give any explicit help.",
23736      "Pretend that you're Miss Marple: Examine all clues,",
23737 @^Marple, Jane@>
23738      "and deduce the truth by inspired guesses.");
23739   }
23740   mp_put_get_error(mp); mp->use_err_help=false;
23741 }
23742
23743 @ @<Cases of |do_statement|...@>=
23744 case write_command: mp_do_write(mp); break;
23745
23746 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
23747 static void mp_do_write (MP mp) ;
23748
23749 @ @c void mp_do_write (MP mp) {
23750   str_number t; /* the line of text to be written */
23751   write_index n,n0; /* for searching |wr_fname| and |wr_file| arrays */
23752   unsigned old_setting; /* for saving |selector| during output */
23753   mp_get_x_next(mp);
23754   mp_scan_expression(mp);
23755   if ( mp->cur_type!=mp_string_type ) {
23756     mp_no_string_err(mp, "The text to be written should be a known string expression");
23757   } else if ( mp->cur_cmd!=to_token ) { 
23758     print_err("Missing `to' clause");
23759     help1("A write command should end with `to <filename>'");
23760     mp_put_get_error(mp);
23761   } else { 
23762     t=mp->cur_exp; mp->cur_type=mp_vacuous;
23763     mp_get_x_next(mp);
23764     mp_scan_expression(mp);
23765     if ( mp->cur_type!=mp_string_type )
23766       mp_no_string_err(mp, "I can\'t write to that file name.  It isn't a known string");
23767     else {
23768       @<Write |t| to the file named by |cur_exp|@>;
23769     }
23770     delete_str_ref(t);
23771   }
23772   mp_flush_cur_exp(mp, 0);
23773 }
23774
23775 @ @<Write |t| to the file named by |cur_exp|@>=
23776
23777   @<Find |n| where |wr_fname[n]=cur_exp| and call |open_write_file| if
23778     |cur_exp| must be inserted@>;
23779   if ( mp_str_vs_str(mp, t,mp->eof_line)==0 ) {
23780     @<Record the end of file on |wr_file[n]|@>;
23781   } else { 
23782     old_setting=mp->selector;
23783     mp->selector=n+write_file;
23784     mp_print_str(mp, t); mp_print_ln(mp);
23785     mp->selector = old_setting;
23786   }
23787 }
23788
23789 @ @<Find |n| where |wr_fname[n]=cur_exp| and call |open_write_file| if...@>=
23790 {
23791   char *fn = str(mp->cur_exp);
23792   n=mp->write_files;
23793   n0=mp->write_files;
23794   while (mp_xstrcmp(fn,mp->wr_fname[n])!=0) { 
23795     if ( n==0 ) { /* bottom reached */
23796           if ( n0==mp->write_files ) {
23797         if ( mp->write_files<mp->max_write_files ) {
23798           incr(mp->write_files);
23799         } else {
23800           void **wr_file;
23801           char **wr_fname;
23802               write_index l,k;
23803           l = mp->max_write_files + (mp->max_write_files/4);
23804           wr_file = xmalloc((l+1),sizeof(void *));
23805           wr_fname = xmalloc((l+1),sizeof(char *));
23806               for (k=0;k<=l;k++) {
23807             if (k<=mp->max_write_files) {
23808                   wr_file[k]=mp->wr_file[k]; 
23809               wr_fname[k]=mp->wr_fname[k];
23810             } else {
23811                   wr_file[k]=0; 
23812               wr_fname[k]=NULL;
23813             }
23814           }
23815               xfree(mp->wr_file); xfree(mp->wr_fname);
23816           mp->max_write_files = l;
23817           mp->wr_file = wr_file;
23818           mp->wr_fname = wr_fname;
23819         }
23820       }
23821       n=n0;
23822       mp_open_write_file(mp, fn ,n);
23823     } else { 
23824       decr(n);
23825           if ( mp->wr_fname[n]==NULL )  n0=n; 
23826     }
23827   }
23828 }
23829
23830 @ @<Record the end of file on |wr_file[n]|@>=
23831 { (mp->close_file)(mp,mp->wr_file[n]);
23832   xfree(mp->wr_fname[n]);
23833   if ( n==mp->write_files-1 ) mp->write_files=n;
23834 }
23835
23836
23837 @* \[42] Writing font metric data.
23838 \TeX\ gets its knowledge about fonts from font metric files, also called
23839 \.{TFM} files; the `\.T' in `\.{TFM}' stands for \TeX,
23840 but other programs know about them too. One of \MP's duties is to
23841 write \.{TFM} files so that the user's fonts can readily be
23842 applied to typesetting.
23843 @:TFM files}{\.{TFM} files@>
23844 @^font metric files@>
23845
23846 The information in a \.{TFM} file appears in a sequence of 8-bit bytes.
23847 Since the number of bytes is always a multiple of~4, we could
23848 also regard the file as a sequence of 32-bit words, but \MP\ uses the
23849 byte interpretation. The format of \.{TFM} files was designed by
23850 Lyle Ramshaw in 1980. The intent is to convey a lot of different kinds
23851 @^Ramshaw, Lyle Harold@>
23852 of information in a compact but useful form.
23853
23854 @<Glob...@>=
23855 void * tfm_file; /* the font metric output goes here */
23856 char * metric_file_name; /* full name of the font metric file */
23857
23858 @ The first 24 bytes (6 words) of a \.{TFM} file contain twelve 16-bit
23859 integers that give the lengths of the various subsequent portions
23860 of the file. These twelve integers are, in order:
23861 $$\vbox{\halign{\hfil#&$\null=\null$#\hfil\cr
23862 |lf|&length of the entire file, in words;\cr
23863 |lh|&length of the header data, in words;\cr
23864 |bc|&smallest character code in the font;\cr
23865 |ec|&largest character code in the font;\cr
23866 |nw|&number of words in the width table;\cr
23867 |nh|&number of words in the height table;\cr
23868 |nd|&number of words in the depth table;\cr
23869 |ni|&number of words in the italic correction table;\cr
23870 |nl|&number of words in the lig/kern table;\cr
23871 |nk|&number of words in the kern table;\cr
23872 |ne|&number of words in the extensible character table;\cr
23873 |np|&number of font parameter words.\cr}}$$
23874 They are all nonnegative and less than $2^{15}$. We must have |bc-1<=ec<=255|,
23875 |ne<=256|, and
23876 $$\hbox{|lf=6+lh+(ec-bc+1)+nw+nh+nd+ni+nl+nk+ne+np|.}$$
23877 Note that a font may contain as many as 256 characters (if |bc=0| and |ec=255|),
23878 and as few as 0 characters (if |bc=ec+1|).
23879
23880 Incidentally, when two or more 8-bit bytes are combined to form an integer of
23881 16 or more bits, the most significant bytes appear first in the file.
23882 This is called BigEndian order.
23883 @^BigEndian order@>
23884
23885 @ The rest of the \.{TFM} file may be regarded as a sequence of ten data
23886 arrays.
23887
23888 The most important data type used here is a |fix_word|, which is
23889 a 32-bit representation of a binary fraction. A |fix_word| is a signed
23890 quantity, with the two's complement of the entire word used to represent
23891 negation. Of the 32 bits in a |fix_word|, exactly 12 are to the left of the
23892 binary point; thus, the largest |fix_word| value is $2048-2^{-20}$, and
23893 the smallest is $-2048$. We will see below, however, that all but two of
23894 the |fix_word| values must lie between $-16$ and $+16$.
23895
23896 @ The first data array is a block of header information, which contains
23897 general facts about the font. The header must contain at least two words,
23898 |header[0]| and |header[1]|, whose meaning is explained below.  Additional
23899 header information of use to other software routines might also be
23900 included, and \MP\ will generate it if the \.{headerbyte} command occurs.
23901 For example, 16 more words of header information are in use at the Xerox
23902 Palo Alto Research Center; the first ten specify the character coding
23903 scheme used (e.g., `\.{XEROX TEXT}' or `\.{TEX MATHSY}'), the next five
23904 give the font family name (e.g., `\.{HELVETICA}' or `\.{CMSY}'), and the
23905 last gives the ``face byte.''
23906
23907 \yskip\hang|header[0]| is a 32-bit check sum that \MP\ will copy into
23908 the \.{GF} output file. This helps ensure consistency between files,
23909 since \TeX\ records the check sums from the \.{TFM}'s it reads, and these
23910 should match the check sums on actual fonts that are used.  The actual
23911 relation between this check sum and the rest of the \.{TFM} file is not
23912 important; the check sum is simply an identification number with the
23913 property that incompatible fonts almost always have distinct check sums.
23914 @^check sum@>
23915
23916 \yskip\hang|header[1]| is a |fix_word| containing the design size of the
23917 font, in units of \TeX\ points. This number must be at least 1.0; it is
23918 fairly arbitrary, but usually the design size is 10.0 for a ``10 point''
23919 font, i.e., a font that was designed to look best at a 10-point size,
23920 whatever that really means. When a \TeX\ user asks for a font `\.{at}
23921 $\delta$ \.{pt}', the effect is to override the design size and replace it
23922 by $\delta$, and to multiply the $x$ and~$y$ coordinates of the points in
23923 the font image by a factor of $\delta$ divided by the design size.  {\sl
23924 All other dimensions in the\/ \.{TFM} file are |fix_word|\kern-1pt\
23925 numbers in design-size units.} Thus, for example, the value of |param[6]|,
23926 which defines the \.{em} unit, is often the |fix_word| value $2^{20}=1.0$,
23927 since many fonts have a design size equal to one em.  The other dimensions
23928 must be less than 16 design-size units in absolute value; thus,
23929 |header[1]| and |param[1]| are the only |fix_word| entries in the whole
23930 \.{TFM} file whose first byte might be something besides 0 or 255.
23931 @^design size@>
23932
23933 @ Next comes the |char_info| array, which contains one |char_info_word|
23934 per character. Each word in this part of the file contains six fields
23935 packed into four bytes as follows.
23936
23937 \yskip\hang first byte: |width_index| (8 bits)\par
23938 \hang second byte: |height_index| (4 bits) times 16, plus |depth_index|
23939   (4~bits)\par
23940 \hang third byte: |italic_index| (6 bits) times 4, plus |tag|
23941   (2~bits)\par
23942 \hang fourth byte: |remainder| (8 bits)\par
23943 \yskip\noindent
23944 The actual width of a character is \\{width}|[width_index]|, in design-size
23945 units; this is a device for compressing information, since many characters
23946 have the same width. Since it is quite common for many characters
23947 to have the same height, depth, or italic correction, the \.{TFM} format
23948 imposes a limit of 16 different heights, 16 different depths, and
23949 64 different italic corrections.
23950
23951 Incidentally, the relation $\\{width}[0]=\\{height}[0]=\\{depth}[0]=
23952 \\{italic}[0]=0$ should always hold, so that an index of zero implies a
23953 value of zero.  The |width_index| should never be zero unless the
23954 character does not exist in the font, since a character is valid if and
23955 only if it lies between |bc| and |ec| and has a nonzero |width_index|.
23956
23957 @ The |tag| field in a |char_info_word| has four values that explain how to
23958 interpret the |remainder| field.
23959
23960 \yskip\hang|tag=0| (|no_tag|) means that |remainder| is unused.\par
23961 \hang|tag=1| (|lig_tag|) means that this character has a ligature/kerning
23962 program starting at location |remainder| in the |lig_kern| array.\par
23963 \hang|tag=2| (|list_tag|) means that this character is part of a chain of
23964 characters of ascending sizes, and not the largest in the chain.  The
23965 |remainder| field gives the character code of the next larger character.\par
23966 \hang|tag=3| (|ext_tag|) means that this character code represents an
23967 extensible character, i.e., a character that is built up of smaller pieces
23968 so that it can be made arbitrarily large. The pieces are specified in
23969 |exten[remainder]|.\par
23970 \yskip\noindent
23971 Characters with |tag=2| and |tag=3| are treated as characters with |tag=0|
23972 unless they are used in special circumstances in math formulas. For example,
23973 \TeX's \.{\\sum} operation looks for a |list_tag|, and the \.{\\left}
23974 operation looks for both |list_tag| and |ext_tag|.
23975
23976 @d no_tag 0 /* vanilla character */
23977 @d lig_tag 1 /* character has a ligature/kerning program */
23978 @d list_tag 2 /* character has a successor in a charlist */
23979 @d ext_tag 3 /* character is extensible */
23980
23981 @ The |lig_kern| array contains instructions in a simple programming language
23982 that explains what to do for special letter pairs. Each word in this array is a
23983 |lig_kern_command| of four bytes.
23984
23985 \yskip\hang first byte: |skip_byte|, indicates that this is the final program
23986   step if the byte is 128 or more, otherwise the next step is obtained by
23987   skipping this number of intervening steps.\par
23988 \hang second byte: |next_char|, ``if |next_char| follows the current character,
23989   then perform the operation and stop, otherwise continue.''\par
23990 \hang third byte: |op_byte|, indicates a ligature step if less than~128,
23991   a kern step otherwise.\par
23992 \hang fourth byte: |remainder|.\par
23993 \yskip\noindent
23994 In a kern step, an
23995 additional space equal to |kern[256*(op_byte-128)+remainder]| is inserted
23996 between the current character and |next_char|. This amount is
23997 often negative, so that the characters are brought closer together
23998 by kerning; but it might be positive.
23999
24000 There are eight kinds of ligature steps, having |op_byte| codes $4a+2b+c$ where
24001 $0\le a\le b+c$ and $0\le b,c\le1$. The character whose code is
24002 |remainder| is inserted between the current character and |next_char|;
24003 then the current character is deleted if $b=0$, and |next_char| is
24004 deleted if $c=0$; then we pass over $a$~characters to reach the next
24005 current character (which may have a ligature/kerning program of its own).
24006
24007 If the very first instruction of the |lig_kern| array has |skip_byte=255|,
24008 the |next_char| byte is the so-called right boundary character of this font;
24009 the value of |next_char| need not lie between |bc| and~|ec|.
24010 If the very last instruction of the |lig_kern| array has |skip_byte=255|,
24011 there is a special ligature/kerning program for a left boundary character,
24012 beginning at location |256*op_byte+remainder|.
24013 The interpretation is that \TeX\ puts implicit boundary characters
24014 before and after each consecutive string of characters from the same font.
24015 These implicit characters do not appear in the output, but they can affect
24016 ligatures and kerning.
24017
24018 If the very first instruction of a character's |lig_kern| program has
24019 |skip_byte>128|, the program actually begins in location
24020 |256*op_byte+remainder|. This feature allows access to large |lig_kern|
24021 arrays, because the first instruction must otherwise
24022 appear in a location |<=255|.
24023
24024 Any instruction with |skip_byte>128| in the |lig_kern| array must satisfy
24025 the condition
24026 $$\hbox{|256*op_byte+remainder<nl|.}$$
24027 If such an instruction is encountered during
24028 normal program execution, it denotes an unconditional halt; no ligature
24029 command is performed.
24030
24031 @d stop_flag (128)
24032   /* value indicating `\.{STOP}' in a lig/kern program */
24033 @d kern_flag (128) /* op code for a kern step */
24034 @d skip_byte(A) mp->lig_kern[(A)].b0
24035 @d next_char(A) mp->lig_kern[(A)].b1
24036 @d op_byte(A) mp->lig_kern[(A)].b2
24037 @d rem_byte(A) mp->lig_kern[(A)].b3
24038
24039 @ Extensible characters are specified by an |extensible_recipe|, which
24040 consists of four bytes called |top|, |mid|, |bot|, and |rep| (in this
24041 order). These bytes are the character codes of individual pieces used to
24042 build up a large symbol.  If |top|, |mid|, or |bot| are zero, they are not
24043 present in the built-up result. For example, an extensible vertical line is
24044 like an extensible bracket, except that the top and bottom pieces are missing.
24045
24046 Let $T$, $M$, $B$, and $R$ denote the respective pieces, or an empty box
24047 if the piece isn't present. Then the extensible characters have the form
24048 $TR^kMR^kB$ from top to bottom, for some |k>=0|, unless $M$ is absent;
24049 in the latter case we can have $TR^kB$ for both even and odd values of~|k|.
24050 The width of the extensible character is the width of $R$; and the
24051 height-plus-depth is the sum of the individual height-plus-depths of the
24052 components used, since the pieces are butted together in a vertical list.
24053
24054 @d ext_top(A) mp->exten[(A)].b0 /* |top| piece in a recipe */
24055 @d ext_mid(A) mp->exten[(A)].b1 /* |mid| piece in a recipe */
24056 @d ext_bot(A) mp->exten[(A)].b2 /* |bot| piece in a recipe */
24057 @d ext_rep(A) mp->exten[(A)].b3 /* |rep| piece in a recipe */
24058
24059 @ The final portion of a \.{TFM} file is the |param| array, which is another
24060 sequence of |fix_word| values.
24061
24062 \yskip\hang|param[1]=slant| is the amount of italic slant, which is used
24063 to help position accents. For example, |slant=.25| means that when you go
24064 up one unit, you also go .25 units to the right. The |slant| is a pure
24065 number; it is the only |fix_word| other than the design size itself that is
24066 not scaled by the design size.
24067 @^design size@>
24068
24069 \hang|param[2]=space| is the normal spacing between words in text.
24070 Note that character 040 in the font need not have anything to do with
24071 blank spaces.
24072
24073 \hang|param[3]=space_stretch| is the amount of glue stretching between words.
24074
24075 \hang|param[4]=space_shrink| is the amount of glue shrinking between words.
24076
24077 \hang|param[5]=x_height| is the size of one ex in the font; it is also
24078 the height of letters for which accents don't have to be raised or lowered.
24079
24080 \hang|param[6]=quad| is the size of one em in the font.
24081
24082 \hang|param[7]=extra_space| is the amount added to |param[2]| at the
24083 ends of sentences.
24084
24085 \yskip\noindent
24086 If fewer than seven parameters are present, \TeX\ sets the missing parameters
24087 to zero.
24088
24089 @d slant_code 1
24090 @d space_code 2
24091 @d space_stretch_code 3
24092 @d space_shrink_code 4
24093 @d x_height_code 5
24094 @d quad_code 6
24095 @d extra_space_code 7
24096
24097 @ So that is what \.{TFM} files hold. One of \MP's duties is to output such
24098 information, and it does this all at once at the end of a job.
24099 In order to prepare for such frenetic activity, it squirrels away the
24100 necessary facts in various arrays as information becomes available.
24101
24102 Character dimensions (\&{charwd}, \&{charht}, \&{chardp}, and \&{charic})
24103 are stored respectively in |tfm_width|, |tfm_height|, |tfm_depth|, and
24104 |tfm_ital_corr|. Other information about a character (e.g., about
24105 its ligatures or successors) is accessible via the |char_tag| and
24106 |char_remainder| arrays. Other information about the font as a whole
24107 is kept in additional arrays called |header_byte|, |lig_kern|,
24108 |kern|, |exten|, and |param|.
24109
24110 @d max_tfm_int 32510
24111 @d undefined_label max_tfm_int /* an undefined local label */
24112
24113 @<Glob...@>=
24114 #define TFM_ITEMS 257
24115 eight_bits bc;
24116 eight_bits ec; /* smallest and largest character codes shipped out */
24117 scaled tfm_width[TFM_ITEMS]; /* \&{charwd} values */
24118 scaled tfm_height[TFM_ITEMS]; /* \&{charht} values */
24119 scaled tfm_depth[TFM_ITEMS]; /* \&{chardp} values */
24120 scaled tfm_ital_corr[TFM_ITEMS]; /* \&{charic} values */
24121 boolean char_exists[TFM_ITEMS]; /* has this code been shipped out? */
24122 int char_tag[TFM_ITEMS]; /* |remainder| category */
24123 int char_remainder[TFM_ITEMS]; /* the |remainder| byte */
24124 char *header_byte; /* bytes of the \.{TFM} header */
24125 int header_last; /* last initialized \.{TFM} header byte */
24126 int header_size; /* size of the \.{TFM} header */
24127 four_quarters *lig_kern; /* the ligature/kern table */
24128 short nl; /* the number of ligature/kern steps so far */
24129 scaled *kern; /* distinct kerning amounts */
24130 short nk; /* the number of distinct kerns so far */
24131 four_quarters exten[TFM_ITEMS]; /* extensible character recipes */
24132 short ne; /* the number of extensible characters so far */
24133 scaled *param; /* \&{fontinfo} parameters */
24134 short np; /* the largest \&{fontinfo} parameter specified so far */
24135 short nw;short nh;short nd;short ni; /* sizes of \.{TFM} subtables */
24136 short skip_table[TFM_ITEMS]; /* local label status */
24137 boolean lk_started; /* has there been a lig/kern step in this command yet? */
24138 integer bchar; /* right boundary character */
24139 short bch_label; /* left boundary starting location */
24140 short ll;short lll; /* registers used for lig/kern processing */
24141 short label_loc[257]; /* lig/kern starting addresses */
24142 eight_bits label_char[257]; /* characters for |label_loc| */
24143 short label_ptr; /* highest position occupied in |label_loc| */
24144
24145 @ @<Allocate or initialize ...@>=
24146 mp->header_size = 128; /* just for init */
24147 mp->header_byte = xmalloc(mp->header_size, sizeof(char));
24148
24149 @ @<Dealloc variables@>=
24150 xfree(mp->header_byte);
24151 xfree(mp->lig_kern);
24152 xfree(mp->kern);
24153 xfree(mp->param);
24154
24155 @ @<Set init...@>=
24156 for (k=0;k<= 255;k++ ) {
24157   mp->tfm_width[k]=0; mp->tfm_height[k]=0; mp->tfm_depth[k]=0; mp->tfm_ital_corr[k]=0;
24158   mp->char_exists[k]=false; mp->char_tag[k]=no_tag; mp->char_remainder[k]=0;
24159   mp->skip_table[k]=undefined_label;
24160 }
24161 memset(mp->header_byte,0,(size_t)mp->header_size);
24162 mp->bc=255; mp->ec=0; mp->nl=0; mp->nk=0; mp->ne=0; mp->np=0;
24163 mp->internal[mp_boundary_char]=-unity;
24164 mp->bch_label=undefined_label;
24165 mp->label_loc[0]=-1; mp->label_ptr=0;
24166
24167 @ @<Declarations@>=
24168 static scaled mp_tfm_check (MP mp,quarterword m) ;
24169
24170 @ @c
24171 static scaled mp_tfm_check (MP mp,quarterword m) {
24172   if ( abs(mp->internal[m])>=fraction_half ) {
24173     print_err("Enormous "); mp_print(mp, mp->int_name[m]);
24174 @.Enormous charwd...@>
24175 @.Enormous chardp...@>
24176 @.Enormous charht...@>
24177 @.Enormous charic...@>
24178 @.Enormous designsize...@>
24179     mp_print(mp, " has been reduced");
24180     help1("Font metric dimensions must be less than 2048pt.");
24181     mp_put_get_error(mp);
24182     if ( mp->internal[m]>0 ) return (fraction_half-1);
24183     else return (1-fraction_half);
24184   } else {
24185     return mp->internal[m];
24186   }
24187 }
24188
24189 @ @<Store the width information for character code~|c|@>=
24190 if ( c<mp->bc ) mp->bc=(eight_bits)c;
24191 if ( c>mp->ec ) mp->ec=(eight_bits)c;
24192 mp->char_exists[c]=true;
24193 mp->tfm_width[c]=mp_tfm_check(mp,mp_char_wd);
24194 mp->tfm_height[c]=mp_tfm_check(mp, mp_char_ht);
24195 mp->tfm_depth[c]=mp_tfm_check(mp, mp_char_dp);
24196 mp->tfm_ital_corr[c]=mp_tfm_check(mp, mp_char_ic)
24197
24198 @ Now let's consider \MP's special \.{TFM}-oriented commands.
24199
24200 @<Cases of |do_statement|...@>=
24201 case tfm_command: mp_do_tfm_command(mp); break;
24202
24203 @ @d char_list_code 0
24204 @d lig_table_code 1
24205 @d extensible_code 2
24206 @d header_byte_code 3
24207 @d font_dimen_code 4
24208
24209 @<Put each...@>=
24210 mp_primitive(mp, "charlist",tfm_command,char_list_code);
24211 @:char_list_}{\&{charlist} primitive@>
24212 mp_primitive(mp, "ligtable",tfm_command,lig_table_code);
24213 @:lig_table_}{\&{ligtable} primitive@>
24214 mp_primitive(mp, "extensible",tfm_command,extensible_code);
24215 @:extensible_}{\&{extensible} primitive@>
24216 mp_primitive(mp, "headerbyte",tfm_command,header_byte_code);
24217 @:header_byte_}{\&{headerbyte} primitive@>
24218 mp_primitive(mp, "fontdimen",tfm_command,font_dimen_code);
24219 @:font_dimen_}{\&{fontdimen} primitive@>
24220
24221 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
24222 case tfm_command: 
24223   switch (m) {
24224   case char_list_code:mp_print(mp, "charlist"); break;
24225   case lig_table_code:mp_print(mp, "ligtable"); break;
24226   case extensible_code:mp_print(mp, "extensible"); break;
24227   case header_byte_code:mp_print(mp, "headerbyte"); break;
24228   default: mp_print(mp, "fontdimen"); break;
24229   }
24230   break;
24231
24232 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
24233 static eight_bits mp_get_code (MP mp) ;
24234
24235 @ @c eight_bits mp_get_code (MP mp) { /* scans a character code value */
24236   integer c; /* the code value found */
24237   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
24238   if ( mp->cur_type==mp_known ) { 
24239     c=mp_round_unscaled(mp, mp->cur_exp);
24240     if ( c>=0 ) if ( c<256 ) return (eight_bits)c;
24241   } else if ( mp->cur_type==mp_string_type ) {
24242     if ( length(mp->cur_exp)==1 )  { 
24243       c=mp->str_pool[mp->str_start[mp->cur_exp]];
24244       return (eight_bits)c;
24245     }
24246   }
24247   exp_err("Invalid code has been replaced by 0");
24248 @.Invalid code...@>
24249   help2("I was looking for a number between 0 and 255, or for a",
24250         "string of length 1. Didn't find it; will use 0 instead.");
24251   mp_put_get_flush_error(mp, 0); c=0;
24252   return (eight_bits)c;
24253 }
24254
24255 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
24256 static void mp_set_tag (MP mp,halfword c, quarterword t, halfword r) ;
24257
24258 @ @c void mp_set_tag (MP mp,halfword c, quarterword t, halfword r) { 
24259   if ( mp->char_tag[c]==no_tag ) {
24260     mp->char_tag[c]=t; mp->char_remainder[c]=r;
24261     if ( t==lig_tag ){ 
24262       incr(mp->label_ptr); mp->label_loc[mp->label_ptr]=r; 
24263       mp->label_char[mp->label_ptr]=(eight_bits)c;
24264     }
24265   } else {
24266     @<Complain about a character tag conflict@>;
24267   }
24268 }
24269
24270 @ @<Complain about a character tag conflict@>=
24271
24272   print_err("Character ");
24273   if ( (c>' ')&&(c<127) ) mp_print_char(mp,xord(c));
24274   else if ( c==256 ) mp_print(mp, "||");
24275   else  { mp_print(mp, "code "); mp_print_int(mp, c); };
24276   mp_print(mp, " is already ");
24277 @.Character c is already...@>
24278   switch (mp->char_tag[c]) {
24279   case lig_tag: mp_print(mp, "in a ligtable"); break;
24280   case list_tag: mp_print(mp, "in a charlist"); break;
24281   case ext_tag: mp_print(mp, "extensible"); break;
24282   } /* there are no other cases */
24283   help2("It's not legal to label a character more than once.",
24284         "So I'll not change anything just now.");
24285   mp_put_get_error(mp); 
24286 }
24287
24288 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
24289 static void mp_do_tfm_command (MP mp) ;
24290
24291 @ @c void mp_do_tfm_command (MP mp) {
24292   int c,cc; /* character codes */
24293   int k; /* index into the |kern| array */
24294   int j; /* index into |header_byte| or |param| */
24295   switch (mp->cur_mod) {
24296   case char_list_code: 
24297     c=mp_get_code(mp);
24298      /* we will store a list of character successors */
24299     while ( mp->cur_cmd==colon )   { 
24300       cc=mp_get_code(mp); mp_set_tag(mp, c,list_tag,cc); c=cc;
24301     };
24302     break;
24303   case lig_table_code: 
24304     if (mp->lig_kern==NULL) 
24305        mp->lig_kern = xmalloc((max_tfm_int+1),sizeof(four_quarters));
24306     if (mp->kern==NULL) 
24307        mp->kern = xmalloc((max_tfm_int+1),sizeof(scaled));
24308     @<Store a list of ligature/kern steps@>;
24309     break;
24310   case extensible_code: 
24311     @<Define an extensible recipe@>;
24312     break;
24313   case header_byte_code: 
24314   case font_dimen_code: 
24315     c=mp->cur_mod; mp_get_x_next(mp);
24316     mp_scan_expression(mp);
24317     if ( (mp->cur_type!=mp_known)||(mp->cur_exp<half_unit) ) {
24318       exp_err("Improper location");
24319 @.Improper location@>
24320       help2("I was looking for a known, positive number.",
24321             "For safety's sake I'll ignore the present command.");
24322       mp_put_get_error(mp);
24323     } else  { 
24324       j=mp_round_unscaled(mp, mp->cur_exp);
24325       if ( mp->cur_cmd!=colon ) {
24326         mp_missing_err(mp, ":");
24327 @.Missing `:'@>
24328         help1("A colon should follow a headerbyte or fontinfo location.");
24329         mp_back_error(mp);
24330       }
24331       if ( c==header_byte_code ) { 
24332         @<Store a list of header bytes@>;
24333       } else {     
24334         if (mp->param==NULL) 
24335           mp->param = xmalloc((max_tfm_int+1),sizeof(scaled));
24336         @<Store a list of font dimensions@>;
24337       }
24338     }
24339     break;
24340   } /* there are no other cases */
24341 }
24342
24343 @ @<Store a list of ligature/kern steps@>=
24344
24345   mp->lk_started=false;
24346 CONTINUE: 
24347   mp_get_x_next(mp);
24348   if ((mp->cur_cmd==skip_to)&& mp->lk_started )
24349     @<Process a |skip_to| command and |goto done|@>;
24350   if ( mp->cur_cmd==bchar_label ) { c=256; mp->cur_cmd=colon; }
24351   else { mp_back_input(mp); c=mp_get_code(mp); };
24352   if ((mp->cur_cmd==colon)||(mp->cur_cmd==double_colon)) {
24353     @<Record a label in a lig/kern subprogram and |goto continue|@>;
24354   }
24355   if ( mp->cur_cmd==lig_kern_token ) { 
24356     @<Compile a ligature/kern command@>; 
24357   } else  { 
24358     print_err("Illegal ligtable step");
24359 @.Illegal ligtable step@>
24360     help1("I was looking for `=:' or `kern' here.");
24361     mp_back_error(mp); next_char(mp->nl)=qi(0); 
24362     op_byte(mp->nl)=qi(0); rem_byte(mp->nl)=qi(0);
24363     skip_byte(mp->nl)=stop_flag+1; /* this specifies an unconditional stop */
24364   }
24365   if ( mp->nl==max_tfm_int) mp_fatal_error(mp, "ligtable too large");
24366   incr(mp->nl);
24367   if ( mp->cur_cmd==comma ) goto CONTINUE;
24368   if ( skip_byte(mp->nl-1)<stop_flag ) skip_byte(mp->nl-1)=stop_flag;
24369 }
24370 DONE:
24371
24372 @ @<Put each...@>=
24373 mp_primitive(mp, "=:",lig_kern_token,0);
24374 @:=:_}{\.{=:} primitive@>
24375 mp_primitive(mp, "=:|",lig_kern_token,1);
24376 @:=:/_}{\.{=:\char'174} primitive@>
24377 mp_primitive(mp, "=:|>",lig_kern_token,5);
24378 @:=:/>_}{\.{=:\char'174>} primitive@>
24379 mp_primitive(mp, "|=:",lig_kern_token,2);
24380 @:=:/_}{\.{\char'174=:} primitive@>
24381 mp_primitive(mp, "|=:>",lig_kern_token,6);
24382 @:=:/>_}{\.{\char'174=:>} primitive@>
24383 mp_primitive(mp, "|=:|",lig_kern_token,3);
24384 @:=:/_}{\.{\char'174=:\char'174} primitive@>
24385 mp_primitive(mp, "|=:|>",lig_kern_token,7);
24386 @:=:/>_}{\.{\char'174=:\char'174>} primitive@>
24387 mp_primitive(mp, "|=:|>>",lig_kern_token,11);
24388 @:=:/>_}{\.{\char'174=:\char'174>>} primitive@>
24389 mp_primitive(mp, "kern",lig_kern_token,128);
24390 @:kern_}{\&{kern} primitive@>
24391
24392 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
24393 case lig_kern_token: 
24394   switch (m) {
24395   case 0:mp_print(mp, "=:"); break;
24396   case 1:mp_print(mp, "=:|"); break;
24397   case 2:mp_print(mp, "|=:"); break;
24398   case 3:mp_print(mp, "|=:|"); break;
24399   case 5:mp_print(mp, "=:|>"); break;
24400   case 6:mp_print(mp, "|=:>"); break;
24401   case 7:mp_print(mp, "|=:|>"); break;
24402   case 11:mp_print(mp, "|=:|>>"); break;
24403   default: mp_print(mp, "kern"); break;
24404   }
24405   break;
24406
24407 @ Local labels are implemented by maintaining the |skip_table| array,
24408 where |skip_table[c]| is either |undefined_label| or the address of the
24409 most recent lig/kern instruction that skips to local label~|c|. In the
24410 latter case, the |skip_byte| in that instruction will (temporarily)
24411 be zero if there were no prior skips to this label, or it will be the
24412 distance to the prior skip.
24413
24414 We may need to cancel skips that span more than 127 lig/kern steps.
24415
24416 @d cancel_skips(A) mp->ll=(A);
24417   do {  
24418     mp->lll=qo(skip_byte(mp->ll)); 
24419     skip_byte(mp->ll)=stop_flag; mp->ll=mp->ll-mp->lll;
24420   } while (mp->lll!=0)
24421 @d skip_error(A) { print_err("Too far to skip");
24422 @.Too far to skip@>
24423   help1("At most 127 lig/kern steps can separate skipto1 from 1::.");
24424   mp_error(mp); cancel_skips((A));
24425   }
24426
24427 @<Process a |skip_to| command and |goto done|@>=
24428
24429   c=mp_get_code(mp);
24430   if ( mp->nl-mp->skip_table[c]>128 ) {
24431     skip_error(mp->skip_table[c]); mp->skip_table[c]=undefined_label;
24432   }
24433   if ( mp->skip_table[c]==undefined_label ) skip_byte(mp->nl-1)=qi(0);
24434   else skip_byte(mp->nl-1)=qi(mp->nl-mp->skip_table[c]-1);
24435   mp->skip_table[c]=mp->nl-1; goto DONE;
24436 }
24437
24438 @ @<Record a label in a lig/kern subprogram and |goto continue|@>=
24439
24440   if ( mp->cur_cmd==colon ) {
24441     if ( c==256 ) mp->bch_label=mp->nl;
24442     else mp_set_tag(mp, c,lig_tag,mp->nl);
24443   } else if ( mp->skip_table[c]<undefined_label ) {
24444     mp->ll=mp->skip_table[c]; mp->skip_table[c]=undefined_label;
24445     do {  
24446       mp->lll=qo(skip_byte(mp->ll));
24447       if ( mp->nl-mp->ll>128 ) {
24448         skip_error(mp->ll); goto CONTINUE;
24449       }
24450       skip_byte(mp->ll)=qi(mp->nl-mp->ll-1); mp->ll=mp->ll-mp->lll;
24451     } while (mp->lll!=0);
24452   }
24453   goto CONTINUE;
24454 }
24455
24456 @ @<Compile a ligature/kern...@>=
24457
24458   next_char(mp->nl)=qi(c); skip_byte(mp->nl)=qi(0);
24459   if ( mp->cur_mod<128 ) { /* ligature op */
24460     op_byte(mp->nl)=qi(mp->cur_mod); rem_byte(mp->nl)=qi(mp_get_code(mp));
24461   } else { 
24462     mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
24463     if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
24464       exp_err("Improper kern");
24465 @.Improper kern@>
24466       help2("The amount of kern should be a known numeric value.",
24467             "I'm zeroing this one. Proceed, with fingers crossed.");
24468       mp_put_get_flush_error(mp, 0);
24469     }
24470     mp->kern[mp->nk]=mp->cur_exp;
24471     k=0; 
24472     while ( mp->kern[k]!=mp->cur_exp ) incr(k);
24473     if ( k==mp->nk ) {
24474       if ( mp->nk==max_tfm_int ) mp_fatal_error(mp, "too many TFM kerns");
24475       incr(mp->nk);
24476     }
24477     op_byte(mp->nl)=kern_flag+(k / 256);
24478     rem_byte(mp->nl)=qi((k % 256));
24479   }
24480   mp->lk_started=true;
24481 }
24482
24483 @ @d missing_extensible_punctuation(A) 
24484   { mp_missing_err(mp, (A));
24485 @.Missing `\char`\#'@>
24486   help1("I'm processing `extensible c: t,m,b,r'."); mp_back_error(mp);
24487   }
24488
24489 @<Define an extensible recipe@>=
24490
24491   if ( mp->ne==256 ) mp_fatal_error(mp, "too many extensible recipies");
24492   c=mp_get_code(mp); mp_set_tag(mp, c,ext_tag,mp->ne);
24493   if ( mp->cur_cmd!=colon ) missing_extensible_punctuation(":");
24494   ext_top(mp->ne)=qi(mp_get_code(mp));
24495   if ( mp->cur_cmd!=comma ) missing_extensible_punctuation(",");
24496   ext_mid(mp->ne)=qi(mp_get_code(mp));
24497   if ( mp->cur_cmd!=comma ) missing_extensible_punctuation(",");
24498   ext_bot(mp->ne)=qi(mp_get_code(mp));
24499   if ( mp->cur_cmd!=comma ) missing_extensible_punctuation(",");
24500   ext_rep(mp->ne)=qi(mp_get_code(mp));
24501   incr(mp->ne);
24502 }
24503
24504 @ The header could contain ASCII zeroes, so can't use |strdup|.
24505
24506 @<Store a list of header bytes@>=
24507 do {  
24508   if ( j>=mp->header_size ) {
24509     size_t l = (size_t)(mp->header_size + (mp->header_size/4));
24510     char *t = xmalloc(l,1);
24511     memset(t,0,l); 
24512     memcpy(t,mp->header_byte,(size_t)mp->header_size);
24513     xfree (mp->header_byte);
24514     mp->header_byte = t;
24515     mp->header_size = (int)l;
24516   }
24517   mp->header_byte[j]=(char)mp_get_code(mp); 
24518   incr(j); incr(mp->header_last);
24519 } while (mp->cur_cmd==comma)
24520
24521 @ @<Store a list of font dimensions@>=
24522 do {  
24523   if ( j>max_tfm_int ) mp_fatal_error(mp, "too many fontdimens");
24524   while ( j>mp->np ) { incr(mp->np); mp->param[mp->np]=0; };
24525   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
24526   if ( mp->cur_type!=mp_known ){ 
24527     exp_err("Improper font parameter");
24528 @.Improper font parameter@>
24529     help1("I'm zeroing this one. Proceed, with fingers crossed.");
24530     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
24531   }
24532   mp->param[j]=mp->cur_exp; incr(j);
24533 } while (mp->cur_cmd==comma)
24534
24535 @ OK: We've stored all the data that is needed for the \.{TFM} file.
24536 All that remains is to output it in the correct format.
24537
24538 An interesting problem needs to be solved in this connection, because
24539 the \.{TFM} format allows at most 256~widths, 16~heights, 16~depths,
24540 and 64~italic corrections. If the data has more distinct values than
24541 this, we want to meet the necessary restrictions by perturbing the
24542 given values as little as possible.
24543
24544 \MP\ solves this problem in two steps. First the values of a given
24545 kind (widths, heights, depths, or italic corrections) are sorted;
24546 then the list of sorted values is perturbed, if necessary.
24547
24548 The sorting operation is facilitated by having a special node of
24549 essentially infinite |value| at the end of the current list.
24550
24551 @<Initialize table entries...@>=
24552 value(inf_val)=fraction_four;
24553
24554 @ Straight linear insertion is good enough for sorting, since the lists
24555 are usually not terribly long. As we work on the data, the current list
24556 will start at |mp_link(temp_head)| and end at |inf_val|; the nodes in this
24557 list will be in increasing order of their |value| fields.
24558
24559 Given such a list, the |sort_in| function takes a value and returns a pointer
24560 to where that value can be found in the list. The value is inserted in
24561 the proper place, if necessary.
24562
24563 At the time we need to do these operations, most of \MP's work has been
24564 completed, so we will have plenty of memory to play with. The value nodes
24565 that are allocated for sorting will never be returned to free storage.
24566
24567 @d clear_the_list mp_link(temp_head)=inf_val
24568
24569 @c 
24570 static pointer mp_sort_in (MP mp,scaled v) {
24571   pointer p,q,r; /* list manipulation registers */
24572   p=temp_head;
24573   while (1) { 
24574     q=mp_link(p);
24575     if ( v<=value(q) ) break;
24576     p=q;
24577   }
24578   if ( v<value(q) ) {
24579     r=mp_get_node(mp, value_node_size); value(r)=v; mp_link(r)=q; mp_link(p)=r;
24580   }
24581   return mp_link(p);
24582 }
24583
24584 @ Now we come to the interesting part, where we reduce the list if necessary
24585 until it has the required size. The |min_cover| routine is basic to this
24586 process; it computes the minimum number~|m| such that the values of the
24587 current sorted list can be covered by |m|~intervals of width~|d|. It
24588 also sets the global value |perturbation| to the smallest value $d'>d$
24589 such that the covering found by this algorithm would be different.
24590
24591 In particular, |min_cover(0)| returns the number of distinct values in the
24592 current list and sets |perturbation| to the minimum distance between
24593 adjacent values.
24594
24595 @c 
24596 static integer mp_min_cover (MP mp,scaled d) {
24597   pointer p; /* runs through the current list */
24598   scaled l; /* the least element covered by the current interval */
24599   integer m; /* lower bound on the size of the minimum cover */
24600   m=0; p=mp_link(temp_head); mp->perturbation=el_gordo;
24601   while ( p!=inf_val ){ 
24602     incr(m); l=value(p);
24603     do {  p=mp_link(p); } while (value(p)<=l+d);
24604     if ( value(p)-l<mp->perturbation ) 
24605       mp->perturbation=value(p)-l;
24606   }
24607   return m;
24608 }
24609
24610 @ @<Glob...@>=
24611 scaled perturbation; /* quantity related to \.{TFM} rounding */
24612 integer excess; /* the list is this much too long */
24613
24614 @ The smallest |d| such that a given list can be covered with |m| intervals
24615 is determined by the |threshold| routine, which is sort of an inverse
24616 to |min_cover|. The idea is to increase the interval size rapidly until
24617 finding the range, then to go sequentially until the exact borderline has
24618 been discovered.
24619
24620 @c 
24621 static scaled mp_threshold (MP mp,integer m) {
24622   scaled d; /* lower bound on the smallest interval size */
24623   mp->excess=mp_min_cover(mp, 0)-m;
24624   if ( mp->excess<=0 ) {
24625     return 0;
24626   } else  { 
24627     do {  
24628       d=mp->perturbation;
24629     } while (mp_min_cover(mp, d+d)>m);
24630     while ( mp_min_cover(mp, d)>m ) 
24631       d=mp->perturbation;
24632     return d;
24633   }
24634 }
24635
24636 @ The |skimp| procedure reduces the current list to at most |m| entries,
24637 by changing values if necessary. It also sets |mp_info(p):=k| if |value(p)|
24638 is the |k|th distinct value on the resulting list, and it sets
24639 |perturbation| to the maximum amount by which a |value| field has
24640 been changed. The size of the resulting list is returned as the
24641 value of |skimp|.
24642
24643 @c 
24644 static integer mp_skimp (MP mp,integer m) {
24645   scaled d; /* the size of intervals being coalesced */
24646   pointer p,q,r; /* list manipulation registers */
24647   scaled l; /* the least value in the current interval */
24648   scaled v; /* a compromise value */
24649   d=mp_threshold(mp, m); mp->perturbation=0;
24650   q=temp_head; m=0; p=mp_link(temp_head);
24651   while ( p!=inf_val ) {
24652     incr(m); l=value(p); mp_info(p)=m;
24653     if ( value(mp_link(p))<=l+d ) {
24654       @<Replace an interval of values by its midpoint@>;
24655     }
24656     q=p; p=mp_link(p);
24657   }
24658   return m;
24659 }
24660
24661 @ @<Replace an interval...@>=
24662
24663   do {  
24664     p=mp_link(p); mp_info(p)=m;
24665     decr(mp->excess); if ( mp->excess==0 ) d=0;
24666   } while (value(mp_link(p))<=l+d);
24667   v=l+halfp(value(p)-l);
24668   if ( value(p)-v>mp->perturbation ) 
24669     mp->perturbation=value(p)-v;
24670   r=q;
24671   do {  
24672     r=mp_link(r); value(r)=v;
24673   } while (r!=p);
24674   mp_link(q)=p; /* remove duplicate values from the current list */
24675 }
24676
24677 @ A warning message is issued whenever something is perturbed by
24678 more than 1/16\thinspace pt.
24679
24680 @c 
24681 static void mp_tfm_warning (MP mp,quarterword m) { 
24682   mp_print_nl(mp, "(some "); 
24683   mp_print(mp, mp->int_name[m]);
24684 @.some charwds...@>
24685 @.some chardps...@>
24686 @.some charhts...@>
24687 @.some charics...@>
24688   mp_print(mp, " values had to be adjusted by as much as ");
24689   mp_print_scaled(mp, mp->perturbation); mp_print(mp, "pt)");
24690 }
24691
24692 @ Here's an example of how we use these routines.
24693 The width data needs to be perturbed only if there are 256 distinct
24694 widths, but \MP\ must check for this case even though it is
24695 highly unusual.
24696
24697 An integer variable |k| will be defined when we use this code.
24698 The |dimen_head| array will contain pointers to the sorted
24699 lists of dimensions.
24700
24701 @<Massage the \.{TFM} widths@>=
24702 clear_the_list;
24703 for (k=mp->bc;k<=mp->ec;k++)  {
24704   if ( mp->char_exists[k] )
24705     mp->tfm_width[k]=mp_sort_in(mp, mp->tfm_width[k]);
24706 }
24707 mp->nw=mp_skimp(mp, 255)+1; mp->dimen_head[1]=mp_link(temp_head);
24708 if ( mp->perturbation>=010000 ) mp_tfm_warning(mp, mp_char_wd)
24709
24710 @ @<Glob...@>=
24711 pointer dimen_head[5]; /* lists of \.{TFM} dimensions */
24712
24713 @ Heights, depths, and italic corrections are different from widths
24714 not only because their list length is more severely restricted, but
24715 also because zero values do not need to be put into the lists.
24716
24717 @<Massage the \.{TFM} heights, depths, and italic corrections@>=
24718 clear_the_list;
24719 for (k=mp->bc;k<=mp->ec;k++) {
24720   if ( mp->char_exists[k] ) {
24721     if ( mp->tfm_height[k]==0 ) mp->tfm_height[k]=zero_val;
24722     else mp->tfm_height[k]=mp_sort_in(mp, mp->tfm_height[k]);
24723   }
24724 }
24725 mp->nh=mp_skimp(mp, 15)+1; mp->dimen_head[2]=mp_link(temp_head);
24726 if ( mp->perturbation>=010000 ) mp_tfm_warning(mp, mp_char_ht);
24727 clear_the_list;
24728 for (k=mp->bc;k<=mp->ec;k++) {
24729   if ( mp->char_exists[k] ) {
24730     if ( mp->tfm_depth[k]==0 ) mp->tfm_depth[k]=zero_val;
24731     else mp->tfm_depth[k]=mp_sort_in(mp, mp->tfm_depth[k]);
24732   }
24733 }
24734 mp->nd=mp_skimp(mp, 15)+1; mp->dimen_head[3]=mp_link(temp_head);
24735 if ( mp->perturbation>=010000 ) mp_tfm_warning(mp, mp_char_dp);
24736 clear_the_list;
24737 for (k=mp->bc;k<=mp->ec;k++) {
24738   if ( mp->char_exists[k] ) {
24739     if ( mp->tfm_ital_corr[k]==0 ) mp->tfm_ital_corr[k]=zero_val;
24740     else mp->tfm_ital_corr[k]=mp_sort_in(mp, mp->tfm_ital_corr[k]);
24741   }
24742 }
24743 mp->ni=mp_skimp(mp, 63)+1; mp->dimen_head[4]=mp_link(temp_head);
24744 if ( mp->perturbation>=010000 ) mp_tfm_warning(mp, mp_char_ic)
24745
24746 @ @<Initialize table entries...@>=
24747 value(zero_val)=0; mp_info(zero_val)=0;
24748
24749 @ Bytes 5--8 of the header are set to the design size, unless the user has
24750 some crazy reason for specifying them differently.
24751 @^design size@>
24752
24753 Error messages are not allowed at the time this procedure is called,
24754 so a warning is printed instead.
24755
24756 The value of |max_tfm_dimen| is calculated so that
24757 $$\hbox{|make_scaled(16*max_tfm_dimen,internal[mp_design_size])|}
24758  < \\{three\_bytes}.$$
24759
24760 @d three_bytes 0100000000 /* $2^{24}$ */
24761
24762 @c 
24763 static void mp_fix_design_size (MP mp) {
24764   scaled d; /* the design size */
24765   d=mp->internal[mp_design_size];
24766   if ( (d<unity)||(d>=fraction_half) ) {
24767     if ( d!=0 )
24768       mp_print_nl(mp, "(illegal design size has been changed to 128pt)");
24769 @.illegal design size...@>
24770     d=040000000; mp->internal[mp_design_size]=d;
24771   }
24772   if ( mp->header_byte[4]<0 ) if ( mp->header_byte[5]<0 )
24773     if ( mp->header_byte[6]<0 ) if ( mp->header_byte[7]<0 ) {
24774      mp->header_byte[4]=d / 04000000;
24775      mp->header_byte[5]=(d / 4096) % 256;
24776      mp->header_byte[6]=(d / 16) % 256;
24777      mp->header_byte[7]=(d % 16)*16;
24778   };
24779   mp->max_tfm_dimen=16*mp->internal[mp_design_size]-1-mp->internal[mp_design_size] / 010000000;
24780   if ( mp->max_tfm_dimen>=fraction_half ) mp->max_tfm_dimen=fraction_half-1;
24781 }
24782
24783 @ The |dimen_out| procedure computes a |fix_word| relative to the
24784 design size. If the data was out of range, it is corrected and the
24785 global variable |tfm_changed| is increased by~one.
24786
24787 @c 
24788 static integer mp_dimen_out (MP mp,scaled x) { 
24789   if ( abs(x)>mp->max_tfm_dimen ) {
24790     incr(mp->tfm_changed);
24791     if ( x>0 ) x=mp->max_tfm_dimen; else x=-mp->max_tfm_dimen;
24792   }
24793   x=mp_make_scaled(mp, x*16,mp->internal[mp_design_size]);
24794   return x;
24795 }
24796
24797 @ @<Glob...@>=
24798 scaled max_tfm_dimen; /* bound on widths, heights, kerns, etc. */
24799 integer tfm_changed; /* the number of data entries that were out of bounds */
24800
24801 @ If the user has not specified any of the first four header bytes,
24802 the |fix_check_sum| procedure replaces them by a ``check sum'' computed
24803 from the |tfm_width| data relative to the design size.
24804 @^check sum@>
24805
24806 @c 
24807 static void mp_fix_check_sum (MP mp) {
24808   eight_bits k; /* runs through character codes */
24809   eight_bits B1,B2,B3,B4; /* bytes of the check sum */
24810   integer x;  /* hash value used in check sum computation */
24811   if ( mp->header_byte[0]==0 && mp->header_byte[1]==0 &&
24812        mp->header_byte[2]==0 && mp->header_byte[3]==0 ) {
24813     @<Compute a check sum in |(b1,b2,b3,b4)|@>;
24814     mp->header_byte[0]=(char)B1; mp->header_byte[1]=(char)B2;
24815     mp->header_byte[2]=(char)B3; mp->header_byte[3]=(char)B4; 
24816     return;
24817   }
24818 }
24819
24820 @ @<Compute a check sum in |(b1,b2,b3,b4)|@>=
24821 B1=mp->bc; B2=mp->ec; B3=mp->bc; B4=mp->ec; mp->tfm_changed=0;
24822 for (k=mp->bc;k<=mp->ec;k++) { 
24823   if ( mp->char_exists[k] ) {
24824     x=mp_dimen_out(mp, value(mp->tfm_width[k]))+(k+4)*020000000; /* this is positive */
24825     B1=(eight_bits)((B1+B1+x) % 255);
24826     B2=(eight_bits)((B2+B2+x) % 253);
24827     B3=(eight_bits)((B3+B3+x) % 251);
24828     B4=(eight_bits)((B4+B4+x) % 247);
24829   }
24830 }
24831
24832 @ Finally we're ready to actually write the \.{TFM} information.
24833 Here are some utility routines for this purpose.
24834
24835 @d tfm_out(A) do { /* output one byte to |tfm_file| */
24836   unsigned char s=(unsigned char)(A); 
24837   (mp->write_binary_file)(mp,mp->tfm_file,(void *)&s,1); 
24838   } while (0)
24839
24840 @c 
24841 static void mp_tfm_two (MP mp,integer x) { /* output two bytes to |tfm_file| */
24842   tfm_out(x / 256); tfm_out(x % 256);
24843 }
24844 static void mp_tfm_four (MP mp,integer x) { /* output four bytes to |tfm_file| */
24845   if ( x>=0 ) tfm_out(x / three_bytes);
24846   else { 
24847     x=x+010000000000; /* use two's complement for negative values */
24848     x=x+010000000000;
24849     tfm_out((x / three_bytes) + 128);
24850   };
24851   x=x % three_bytes; tfm_out(x / unity);
24852   x=x % unity; tfm_out(x / 0400);
24853   tfm_out(x % 0400);
24854 }
24855 static void mp_tfm_qqqq (MP mp,four_quarters x) { /* output four quarterwords to |tfm_file| */
24856   tfm_out(qo(x.b0)); tfm_out(qo(x.b1)); 
24857   tfm_out(qo(x.b2)); tfm_out(qo(x.b3));
24858 }
24859
24860 @ @<Finish the \.{TFM} file@>=
24861 if ( mp->job_name==NULL ) mp_open_log_file(mp);
24862 mp_pack_job_name(mp, ".tfm");
24863 while ( ! mp_b_open_out(mp, &mp->tfm_file, mp_filetype_metrics) )
24864   mp_prompt_file_name(mp, "file name for font metrics",".tfm");
24865 mp->metric_file_name=xstrdup(mp->name_of_file);
24866 @<Output the subfile sizes and header bytes@>;
24867 @<Output the character information bytes, then
24868   output the dimensions themselves@>;
24869 @<Output the ligature/kern program@>;
24870 @<Output the extensible character recipes and the font metric parameters@>;
24871   if ( mp->internal[mp_tracing_stats]>0 )
24872   @<Log the subfile sizes of the \.{TFM} file@>;
24873 mp_print_nl(mp, "Font metrics written on "); 
24874 mp_print(mp, mp->metric_file_name); mp_print_char(mp, xord('.'));
24875 @.Font metrics written...@>
24876 (mp->close_file)(mp,mp->tfm_file)
24877
24878 @ Integer variables |lh|, |k|, and |lk_offset| will be defined when we use
24879 this code.
24880
24881 @<Output the subfile sizes and header bytes@>=
24882 k=mp->header_last;
24883 LH=(k+3) / 4; /* this is the number of header words */
24884 if ( mp->bc>mp->ec ) mp->bc=1; /* if there are no characters, |ec=0| and |bc=1| */
24885 @<Compute the ligature/kern program offset and implant the
24886   left boundary label@>;
24887 mp_tfm_two(mp,6+LH+(mp->ec-mp->bc+1)+mp->nw+mp->nh+mp->nd+mp->ni+mp->nl
24888      +lk_offset+mp->nk+mp->ne+mp->np);
24889   /* this is the total number of file words that will be output */
24890 mp_tfm_two(mp, LH); mp_tfm_two(mp, mp->bc); mp_tfm_two(mp, mp->ec); 
24891 mp_tfm_two(mp, mp->nw); mp_tfm_two(mp, mp->nh);
24892 mp_tfm_two(mp, mp->nd); mp_tfm_two(mp, mp->ni); mp_tfm_two(mp, mp->nl+lk_offset); 
24893 mp_tfm_two(mp, mp->nk); mp_tfm_two(mp, mp->ne);
24894 mp_tfm_two(mp, mp->np);
24895 for (k=0;k< 4*LH;k++)   { 
24896   tfm_out(mp->header_byte[k]);
24897 }
24898
24899 @ @<Output the character information bytes...@>=
24900 for (k=mp->bc;k<=mp->ec;k++) {
24901   if ( ! mp->char_exists[k] ) {
24902     mp_tfm_four(mp, 0);
24903   } else { 
24904     tfm_out(mp_info(mp->tfm_width[k])); /* the width index */
24905     tfm_out((mp_info(mp->tfm_height[k]))*16+mp_info(mp->tfm_depth[k]));
24906     tfm_out((mp_info(mp->tfm_ital_corr[k]))*4+mp->char_tag[k]);
24907     tfm_out(mp->char_remainder[k]);
24908   };
24909 }
24910 mp->tfm_changed=0;
24911 for (k=1;k<=4;k++) { 
24912   mp_tfm_four(mp, 0); p=mp->dimen_head[k];
24913   while ( p!=inf_val ) {
24914     mp_tfm_four(mp, mp_dimen_out(mp, value(p))); p=mp_link(p);
24915   }
24916 }
24917
24918
24919 @ We need to output special instructions at the beginning of the
24920 |lig_kern| array in order to specify the right boundary character
24921 and/or to handle starting addresses that exceed 255. The |label_loc|
24922 and |label_char| arrays have been set up to record all the
24923 starting addresses; we have $-1=|label_loc|[0]<|label_loc|[1]\le\cdots
24924 \le|label_loc|[|label_ptr]|$.
24925
24926 @<Compute the ligature/kern program offset...@>=
24927 mp->bchar=mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_boundary_char]);
24928 if ((mp->bchar<0)||(mp->bchar>255))
24929   { mp->bchar=-1; mp->lk_started=false; lk_offset=0; }
24930 else { mp->lk_started=true; lk_offset=1; };
24931 @<Find the minimum |lk_offset| and adjust all remainders@>;
24932 if ( mp->bch_label<undefined_label )
24933   { skip_byte(mp->nl)=qi(255); next_char(mp->nl)=qi(0);
24934   op_byte(mp->nl)=qi(((mp->bch_label+lk_offset)/ 256));
24935   rem_byte(mp->nl)=qi(((mp->bch_label+lk_offset)% 256));
24936   incr(mp->nl); /* possibly |nl=lig_table_size+1| */
24937   }
24938
24939 @ @<Find the minimum |lk_offset|...@>=
24940 k=mp->label_ptr; /* pointer to the largest unallocated label */
24941 if ( mp->label_loc[k]+lk_offset>255 ) {
24942   lk_offset=0; mp->lk_started=false; /* location 0 can do double duty */
24943   do {  
24944     mp->char_remainder[mp->label_char[k]]=lk_offset;
24945     while ( mp->label_loc[k-1]==mp->label_loc[k] ) {
24946        decr(k); mp->char_remainder[mp->label_char[k]]=lk_offset;
24947     }
24948     incr(lk_offset); decr(k);
24949   } while (! (lk_offset+mp->label_loc[k]<256));
24950     /* N.B.: |lk_offset=256| satisfies this when |k=0| */
24951 }
24952 if ( lk_offset>0 ) {
24953   while ( k>0 ) {
24954     mp->char_remainder[mp->label_char[k]]
24955      =mp->char_remainder[mp->label_char[k]]+lk_offset;
24956     decr(k);
24957   }
24958 }
24959
24960 @ @<Output the ligature/kern program@>=
24961 for (k=0;k<= 255;k++ ) {
24962   if ( mp->skip_table[k]<undefined_label ) {
24963      mp_print_nl(mp, "(local label "); mp_print_int(mp, k); mp_print(mp, ":: was missing)");
24964 @.local label l:: was missing@>
24965     cancel_skips(mp->skip_table[k]);
24966   }
24967 }
24968 if ( mp->lk_started ) { /* |lk_offset=1| for the special |bchar| */
24969   tfm_out(255); tfm_out(mp->bchar); mp_tfm_two(mp, 0);
24970 } else {
24971   for (k=1;k<=lk_offset;k++) {/* output the redirection specs */
24972     mp->ll=mp->label_loc[mp->label_ptr];
24973     if ( mp->bchar<0 ) { tfm_out(254); tfm_out(0);   }
24974     else { tfm_out(255); tfm_out(mp->bchar);   };
24975     mp_tfm_two(mp, mp->ll+lk_offset);
24976     do {  
24977       decr(mp->label_ptr);
24978     } while (! (mp->label_loc[mp->label_ptr]<mp->ll));
24979   }
24980 }
24981 for (k=0;k<=mp->nl-1;k++) mp_tfm_qqqq(mp, mp->lig_kern[k]);
24982 for (k=0;k<=mp->nk-1;k++) mp_tfm_four(mp, mp_dimen_out(mp, mp->kern[k]))
24983
24984 @ @<Output the extensible character recipes...@>=
24985 for (k=0;k<=mp->ne-1;k++) 
24986   mp_tfm_qqqq(mp, mp->exten[k]);
24987 for (k=1;k<=mp->np;k++) {
24988   if ( k==1 ) {
24989     if ( abs(mp->param[1])<fraction_half ) {
24990       mp_tfm_four(mp, mp->param[1]*16);
24991     } else  { 
24992       incr(mp->tfm_changed);
24993       if ( mp->param[1]>0 ) mp_tfm_four(mp, el_gordo);
24994       else mp_tfm_four(mp, -el_gordo);
24995     }
24996   } else {
24997     mp_tfm_four(mp, mp_dimen_out(mp, mp->param[k]));
24998   }
24999 }
25000 if ( mp->tfm_changed>0 )  { 
25001   if ( mp->tfm_changed==1 ) mp_print_nl(mp, "(a font metric dimension");
25002 @.a font metric dimension...@>
25003   else  { 
25004     mp_print_nl(mp, "("); mp_print_int(mp, mp->tfm_changed);
25005 @.font metric dimensions...@>
25006     mp_print(mp, " font metric dimensions");
25007   }
25008   mp_print(mp, " had to be decreased)");
25009 }
25010
25011 @ @<Log the subfile sizes of the \.{TFM} file@>=
25012
25013   char s[200];
25014   wlog_ln(" ");
25015   if ( mp->bch_label<undefined_label ) decr(mp->nl);
25016   mp_snprintf(s,128,"(You used %iw,%ih,%id,%ii,%il,%ik,%ie,%ip metric file positions)",
25017                  mp->nw, mp->nh, mp->nd, mp->ni, mp->nl, mp->nk, mp->ne,mp->np);
25018   wlog_ln(s);
25019 }
25020
25021 @* \[43] Reading font metric data.
25022
25023 \MP\ isn't a typesetting program but it does need to find the bounding box
25024 of a sequence of typeset characters.  Thus it needs to read \.{TFM} files as
25025 well as write them.
25026
25027 @<Glob...@>=
25028 void * tfm_infile;
25029
25030 @ All the width, height, and depth information is stored in an array called
25031 |font_info|.  This array is allocated sequentially and each font is stored
25032 as a series of |char_info| words followed by the width, height, and depth
25033 tables.  Since |font_name| entries are permanent, their |str_ref| values are
25034 set to |max_str_ref|.
25035
25036 @<Types...@>=
25037 typedef unsigned int font_number; /* |0..font_max| */
25038
25039 @ The |font_info| array is indexed via a group directory arrays.
25040 For example, the |char_info| data for character~|c| in font~|f| will be
25041 in |font_info[char_base[f]+c].qqqq|.
25042
25043 @<Glob...@>=
25044 font_number font_max; /* maximum font number for included text fonts */
25045 size_t      font_mem_size; /* number of words for \.{TFM} information for text fonts */
25046 memory_word *font_info; /* height, width, and depth data */
25047 char        **font_enc_name; /* encoding names, if any */
25048 boolean     *font_ps_name_fixed; /* are the postscript names fixed already?  */
25049 size_t      next_fmem; /* next unused entry in |font_info| */
25050 font_number last_fnum; /* last font number used so far */
25051 scaled      *font_dsize;  /* 16 times the ``design'' size in \ps\ points */
25052 char        **font_name;  /* name as specified in the \&{infont} command */
25053 char        **font_ps_name;  /* PostScript name for use when |internal[mp_prologues]>0| */
25054 font_number last_ps_fnum; /* last valid |font_ps_name| index */
25055 eight_bits  *font_bc;
25056 eight_bits  *font_ec;  /* first and last character code */
25057 int         *char_base;  /* base address for |char_info| */
25058 int         *width_base; /* index for zeroth character width */
25059 int         *height_base; /* index for zeroth character height */
25060 int         *depth_base; /* index for zeroth character depth */
25061 pointer     *font_sizes;
25062
25063 @ @<Allocate or initialize ...@>=
25064 mp->font_mem_size = 10000; 
25065 mp->font_info = xmalloc ((mp->font_mem_size+1),sizeof(memory_word));
25066 memset (mp->font_info,0,sizeof(memory_word)*(mp->font_mem_size+1));
25067 mp->last_fnum = null_font;
25068
25069 @ @<Dealloc variables@>=
25070 for (k=1;k<=(int)mp->last_fnum;k++) {
25071   xfree(mp->font_enc_name[k]);
25072   xfree(mp->font_name[k]);
25073   xfree(mp->font_ps_name[k]);
25074 }
25075 xfree(mp->font_info);
25076 xfree(mp->font_enc_name);
25077 xfree(mp->font_ps_name_fixed);
25078 xfree(mp->font_dsize);
25079 xfree(mp->font_name);
25080 xfree(mp->font_ps_name);
25081 xfree(mp->font_bc);
25082 xfree(mp->font_ec);
25083 xfree(mp->char_base);
25084 xfree(mp->width_base);
25085 xfree(mp->height_base);
25086 xfree(mp->depth_base);
25087 xfree(mp->font_sizes);
25088
25089
25090 @c 
25091 void mp_reallocate_fonts (MP mp, font_number l) {
25092   font_number f;
25093   XREALLOC(mp->font_enc_name,      l, char *);
25094   XREALLOC(mp->font_ps_name_fixed, l, boolean);
25095   XREALLOC(mp->font_dsize,         l, scaled);
25096   XREALLOC(mp->font_name,          l, char *);
25097   XREALLOC(mp->font_ps_name,       l, char *);
25098   XREALLOC(mp->font_bc,            l, eight_bits);
25099   XREALLOC(mp->font_ec,            l, eight_bits);
25100   XREALLOC(mp->char_base,          l, int);
25101   XREALLOC(mp->width_base,         l, int);
25102   XREALLOC(mp->height_base,        l, int);
25103   XREALLOC(mp->depth_base,         l, int);
25104   XREALLOC(mp->font_sizes,         l, pointer);
25105   for (f=(mp->last_fnum+1);f<=l;f++) {
25106     mp->font_enc_name[f]=NULL;
25107     mp->font_ps_name_fixed[f] = false;
25108     mp->font_name[f]=NULL;
25109     mp->font_ps_name[f]=NULL;
25110     mp->font_sizes[f]=null;
25111   }
25112   mp->font_max = l;
25113 }
25114
25115 @ @<Internal library declarations@>=
25116 void mp_reallocate_fonts (MP mp, font_number l);
25117
25118
25119 @ A |null_font| containing no characters is useful for error recovery.  Its
25120 |font_name| entry starts out empty but is reset each time an erroneous font is
25121 found.  This helps to cut down on the number of duplicate error messages without
25122 wasting a lot of space.
25123
25124 @d null_font 0 /* the |font_number| for an empty font */
25125
25126 @<Set initial...@>=
25127 mp->font_dsize[null_font]=0;
25128 mp->font_bc[null_font]=1;
25129 mp->font_ec[null_font]=0;
25130 mp->char_base[null_font]=0;
25131 mp->width_base[null_font]=0;
25132 mp->height_base[null_font]=0;
25133 mp->depth_base[null_font]=0;
25134 mp->next_fmem=0;
25135 mp->last_fnum=null_font;
25136 mp->last_ps_fnum=null_font;
25137 mp->font_name[null_font]=(char *)"nullfont";
25138 mp->font_ps_name[null_font]=(char *)"";
25139 mp->font_ps_name_fixed[null_font] = false;
25140 mp->font_enc_name[null_font]=NULL;
25141 mp->font_sizes[null_font]=null;
25142
25143 @ Each |char_info| word is of type |four_quarters|.  The |b0| field contains
25144 the |width index|; the |b1| field contains the height
25145 index; the |b2| fields contains the depth index, and the |b3| field used only
25146 for temporary storage. (It is used to keep track of which characters occur in
25147 an edge structure that is being shipped out.)
25148 The corresponding words in the width, height, and depth tables are stored as
25149 |scaled| values in units of \ps\ points.
25150
25151 With the macros below, the |char_info| word for character~|c| in font~|f| is
25152 |char_mp_info(f,c)| and the width is
25153 $$\hbox{|char_width(f,char_mp_info(f,c)).sc|.}$$
25154
25155 @d char_mp_info(A,B) mp->font_info[mp->char_base[(A)]+(B)].qqqq
25156 @d char_width(A,B) mp->font_info[mp->width_base[(A)]+(B).b0].sc
25157 @d char_height(A,B) mp->font_info[mp->height_base[(A)]+(B).b1].sc
25158 @d char_depth(A,B) mp->font_info[mp->depth_base[(A)]+(B).b2].sc
25159 @d ichar_exists(A) ((A).b0>0)
25160
25161 @ When we have a font name and we don't know whether it has been loaded yet,
25162 we scan the |font_name| array before calling |read_font_info|.
25163
25164 @<Declarations@>=
25165 static font_number mp_find_font (MP mp, char *f) ;
25166
25167 @ @c
25168 font_number mp_find_font (MP mp, char *f) {
25169   font_number n;
25170   for (n=0;n<=mp->last_fnum;n++) {
25171     if (mp_xstrcmp(f,mp->font_name[n])==0 ) {
25172       mp_xfree(f);
25173       return n;
25174     }
25175   }
25176   n = mp_read_font_info(mp, f);
25177   mp_xfree(f);
25178   return n;
25179 }
25180
25181 @ This is an interface function for getting the width of character,
25182 as a double in ps units
25183
25184 @c double mp_get_char_dimension (MP mp, char *fname, int c, int t) {
25185   unsigned n;
25186   four_quarters cc;
25187   font_number f = 0;
25188   double w = -1.0;
25189   for (n=0;n<=mp->last_fnum;n++) {
25190     if (mp_xstrcmp(fname,mp->font_name[n])==0 ) {
25191       f = n;
25192       break;
25193     }
25194   }
25195   if (f==0)
25196     return 0.0;
25197   cc = char_mp_info(f,c);
25198   if (! ichar_exists(cc) )
25199     return 0.0;
25200   if (t=='w')
25201     w = (double)char_width(f,cc);
25202   else if (t=='h')
25203     w = (double)char_height(f,cc);
25204   else if (t=='d')
25205     w = (double)char_depth(f,cc);
25206   return w/655.35*(72.27/72);
25207 }
25208
25209 @ @<Exported function ...@>=
25210 double mp_get_char_dimension (MP mp, char *fname, int n, int t);
25211
25212
25213 @ One simple application of |find_font| is the implementation of the |font_size|
25214 operator that gets the design size for a given font name.
25215
25216 @<Find the design size of the font whose name is |cur_exp|@>=
25217 mp_flush_cur_exp(mp, (mp->font_dsize[mp_find_font(mp, str(mp->cur_exp))]+8) / 16)
25218
25219 @ If we discover that the font doesn't have a requested character, we omit it
25220 from the bounding box computation and expect the \ps\ interpreter to drop it.
25221 This routine issues a warning message if the user has asked for it.
25222
25223 @<Declarations@>=
25224 static void mp_lost_warning (MP mp,font_number f, pool_pointer k);
25225
25226 @ @c 
25227 void mp_lost_warning (MP mp,font_number f, pool_pointer k) { 
25228   if ( mp->internal[mp_tracing_lost_chars]>0 ) { 
25229     mp_begin_diagnostic(mp);
25230     if ( mp->selector==log_only ) incr(mp->selector);
25231     mp_print_nl(mp, "Missing character: There is no ");
25232 @.Missing character@>
25233     mp_print_str(mp, mp->str_pool[k]); 
25234     mp_print(mp, " in font ");
25235     mp_print(mp, mp->font_name[f]); mp_print_char(mp, xord('!')); 
25236     mp_end_diagnostic(mp, false);
25237   }
25238 }
25239
25240 @ The whole purpose of saving the height, width, and depth information is to be
25241 able to find the bounding box of an item of text in an edge structure.  The
25242 |set_text_box| procedure takes a text node and adds this information.
25243
25244 @<Declarations@>=
25245 static void mp_set_text_box (MP mp,pointer p); 
25246
25247 @ @c 
25248 void mp_set_text_box (MP mp,pointer p) {
25249   font_number f; /* |mp_font_n(p)| */
25250   ASCII_code bc,ec; /* range of valid characters for font |f| */
25251   pool_pointer k,kk; /* current character and character to stop at */
25252   four_quarters cc; /* the |char_info| for the current character */
25253   scaled h,d; /* dimensions of the current character */
25254   width_val(p)=0;
25255   height_val(p)=-el_gordo;
25256   depth_val(p)=-el_gordo;
25257   f=(font_number)mp_font_n(p);
25258   bc=mp->font_bc[f];
25259   ec=mp->font_ec[f];
25260   kk=str_stop(mp_text_p(p));
25261   k=mp->str_start[mp_text_p(p)];
25262   while ( k<kk ) {
25263     @<Adjust |p|'s bounding box to contain |str_pool[k]|; advance |k|@>;
25264   }
25265   @<Set the height and depth to zero if the bounding box is empty@>;
25266 }
25267
25268 @ @<Adjust |p|'s bounding box to contain |str_pool[k]|; advance |k|@>=
25269
25270   if ( (mp->str_pool[k]<bc)||(mp->str_pool[k]>ec) ) {
25271     mp_lost_warning(mp, f,k);
25272   } else { 
25273     cc=char_mp_info(f,mp->str_pool[k]);
25274     if ( ! ichar_exists(cc) ) {
25275       mp_lost_warning(mp, f,k);
25276     } else { 
25277       width_val(p)=width_val(p)+char_width(f,cc);
25278       h=char_height(f,cc);
25279       d=char_depth(f,cc);
25280       if ( h>height_val(p) ) height_val(p)=h;
25281       if ( d>depth_val(p) ) depth_val(p)=d;
25282     }
25283   }
25284   incr(k);
25285 }
25286
25287 @ Let's hope modern compilers do comparisons correctly when the difference would
25288 overflow.
25289
25290 @<Set the height and depth to zero if the bounding box is empty@>=
25291 if ( height_val(p)<-depth_val(p) ) { 
25292   height_val(p)=0;
25293   depth_val(p)=0;
25294 }
25295
25296 @ The new primitives fontmapfile and fontmapline.
25297
25298 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
25299 static void mp_do_mapfile (MP mp) ;
25300 static void mp_do_mapline (MP mp) ;
25301
25302 @ @c 
25303 static void mp_do_mapfile (MP mp) { 
25304   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
25305   if ( mp->cur_type!=mp_string_type ) {
25306     @<Complain about improper map operation@>;
25307   } else {
25308     mp_map_file(mp,mp->cur_exp);
25309   }
25310 }
25311 static void mp_do_mapline (MP mp) { 
25312   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
25313   if ( mp->cur_type!=mp_string_type ) {
25314      @<Complain about improper map operation@>;
25315   } else { 
25316      mp_map_line(mp,mp->cur_exp);
25317   }
25318 }
25319
25320 @ @<Complain about improper map operation@>=
25321
25322   exp_err("Unsuitable expression");
25323   help1("Only known strings can be map files or map lines.");
25324   mp_put_get_error(mp);
25325 }
25326
25327 @ To print |scaled| value to PDF output we need some subroutines to ensure
25328 accurary.
25329
25330 @d max_integer   0x7FFFFFFF /* $2^{31}-1$ */
25331
25332 @<Glob...@>=
25333 scaled one_bp; /* scaled value corresponds to 1bp */
25334 scaled one_hundred_bp; /* scaled value corresponds to 100bp */
25335 scaled one_hundred_inch; /* scaled value corresponds to 100in */
25336 integer ten_pow[10]; /* $10^0..10^9$ */
25337 integer scaled_out; /* amount of |scaled| that was taken out in |divide_scaled| */
25338
25339 @ @<Set init...@>=
25340 mp->one_bp = 65782; /* 65781.76 */
25341 mp->one_hundred_bp = 6578176;
25342 mp->one_hundred_inch = 473628672;
25343 mp->ten_pow[0] = 1;
25344 for (i = 1;i<= 9; i++ ) {
25345   mp->ten_pow[i] = 10*mp->ten_pow[i - 1];
25346 }
25347
25348 @ The following function divides |s| by |m|. |dd| is number of decimal digits.
25349
25350 @c scaled mp_divide_scaled (MP mp,scaled s, scaled m, integer  dd) {
25351   scaled q,r;
25352   integer sign,i;
25353   sign = 1;
25354   if ( s < 0 ) { sign = -sign; s = -s; }
25355   if ( m < 0 ) { sign = -sign; m = -m; }
25356   if ( m == 0 )
25357     mp_confusion(mp, "arithmetic: divided by zero");
25358   else if ( m >= (max_integer / 10) )
25359     mp_confusion(mp, "arithmetic: number too big");
25360   q = s / m;
25361   r = s % m;
25362   for (i = 1;i<=dd;i++) {
25363     q = 10*q + (10*r) / m;
25364     r = (10*r) % m;
25365   }
25366   if ( 2*r >= m ) { incr(q); r = r - m; }
25367   mp->scaled_out = sign*(s - (r / mp->ten_pow[dd]));
25368   return (sign*q);
25369 }
25370
25371 @* \[44] Shipping pictures out.
25372 The |ship_out| procedure, to be described below, is given a pointer to
25373 an edge structure. Its mission is to output a file containing the \ps\
25374 description of an edge structure.
25375
25376 @ Each time an edge structure is shipped out we write a new \ps\ output
25377 file named according to the current \&{charcode}.
25378 @:char_code_}{\&{charcode} primitive@>
25379
25380 This is the only backend function that remains in the main |mpost.w| file. 
25381 There are just too many variable accesses needed for status reporting 
25382 etcetera to make it worthwile to move the code to |psout.w|.
25383
25384 @<Internal library declarations@>=
25385 void mp_open_output_file (MP mp) ;
25386
25387 @ @c 
25388 static char *mp_set_output_file_name (MP mp, integer c) {
25389   char *ss = NULL; /* filename extension proposal */  
25390   char *nn = NULL; /* temp string  for str() */
25391   unsigned old_setting; /* previous |selector| setting */
25392   pool_pointer i; /*  indexes into |filename_template|  */
25393   integer cc; /* a temporary integer for template building  */
25394   integer f,g=0; /* field widths */
25395   if ( mp->job_name==NULL ) mp_open_log_file(mp);
25396   if ( mp->filename_template==0 ) {
25397     char *s; /* a file extension derived from |c| */
25398     if ( c<0 ) 
25399       s=xstrdup(".ps");
25400     else 
25401       @<Use |c| to compute the file extension |s|@>;
25402     mp_pack_job_name(mp, s);
25403     free(s);
25404     ss = xstrdup(mp->name_of_file);
25405   } else { /* initializations */
25406     str_number s, n; /* a file extension derived from |c| */
25407     old_setting=mp->selector; 
25408     mp->selector=new_string;
25409     f = 0;
25410     i = mp->str_start[mp->filename_template];
25411     n = null_str; /* initialize */
25412     while ( i<str_stop(mp->filename_template) ) {
25413        if ( mp->str_pool[i]=='%' ) {
25414       CONTINUE:
25415         incr(i);
25416         if ( i<str_stop(mp->filename_template) ) {
25417           if ( mp->str_pool[i]=='j' ) {
25418             mp_print(mp, mp->job_name);
25419           } else if ( mp->str_pool[i]=='d' ) {
25420              cc= mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_day]);
25421              print_with_leading_zeroes(cc);
25422           } else if ( mp->str_pool[i]=='m' ) {
25423              cc= mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_month]);
25424              print_with_leading_zeroes(cc);
25425           } else if ( mp->str_pool[i]=='y' ) {
25426              cc= mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_year]);
25427              print_with_leading_zeroes(cc);
25428           } else if ( mp->str_pool[i]=='H' ) {
25429              cc= mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_time]) / 60;
25430              print_with_leading_zeroes(cc);
25431           }  else if ( mp->str_pool[i]=='M' ) {
25432              cc= mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_time]) % 60;
25433              print_with_leading_zeroes(cc);
25434           } else if ( mp->str_pool[i]=='c' ) {
25435             if ( c<0 ) mp_print(mp, "ps");
25436             else print_with_leading_zeroes(c);
25437           } else if ( (mp->str_pool[i]>='0') && 
25438                       (mp->str_pool[i]<='9') ) {
25439             if ( (f<10)  )
25440               f = (f*10) + mp->str_pool[i]-'0';
25441             goto CONTINUE;
25442           } else {
25443             mp_print_str(mp, mp->str_pool[i]);
25444           }
25445         }
25446       } else {
25447         if ( mp->str_pool[i]=='.' )
25448           if (length(n)==0)
25449             n = mp_make_string(mp);
25450         mp_print_str(mp, mp->str_pool[i]);
25451       };
25452       incr(i);
25453     }
25454     s = mp_make_string(mp);
25455     mp->selector= old_setting;
25456     if (length(n)==0) {
25457        n=s;
25458        s=null_str;
25459     }
25460     ss = str(s);
25461     nn = str(n);
25462     mp_pack_file_name(mp, nn,"",ss);
25463     free(nn);
25464     delete_str_ref(n);
25465     delete_str_ref(s);
25466   }
25467   return ss;
25468 }
25469
25470 static char * mp_get_output_file_name (MP mp) {
25471   char *f;
25472   char *saved_name;  /* saved |name_of_file| */
25473   saved_name = xstrdup(mp->name_of_file);
25474   f = xstrdup(mp_set_output_file_name(mp, mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_char_code])));
25475   mp_pack_file_name(mp, saved_name,NULL,NULL);
25476   free(saved_name);
25477   return f;
25478 }
25479
25480 void mp_open_output_file (MP mp) {
25481   char *ss; /* filename extension proposal */
25482   integer c; /* \&{charcode} rounded to the nearest integer */
25483   c=mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_char_code]);
25484   ss = mp_set_output_file_name(mp, c);
25485   while ( ! mp_a_open_out(mp, (void *)&mp->ps_file, mp_filetype_postscript) )
25486     mp_prompt_file_name(mp, "file name for output",ss);
25487   xfree(ss);
25488   @<Store the true output file name if appropriate@>;
25489 }
25490
25491 @ The file extension created here could be up to five characters long in
25492 extreme cases so it may have to be shortened on some systems.
25493 @^system dependencies@>
25494
25495 @<Use |c| to compute the file extension |s|@>=
25496
25497   s = xmalloc(7,1);
25498   mp_snprintf(s,7,".%i",(int)c);
25499 }
25500
25501 @ The user won't want to see all the output file names so we only save the
25502 first and last ones and a count of how many there were.  For this purpose
25503 files are ordered primarily by \&{charcode} and secondarily by order of
25504 creation.
25505 @:char_code_}{\&{charcode} primitive@>
25506
25507 @<Store the true output file name if appropriate@>=
25508 if ((c<mp->first_output_code)&&(mp->first_output_code>=0)) {
25509   mp->first_output_code=c;
25510   xfree(mp->first_file_name);
25511   mp->first_file_name=xstrdup(mp->name_of_file);
25512 }
25513 if ( c>=mp->last_output_code ) {
25514   mp->last_output_code=c;
25515   xfree(mp->last_file_name);
25516   mp->last_file_name=xstrdup(mp->name_of_file);
25517 }
25518
25519 @ @<Glob...@>=
25520 char * first_file_name;
25521 char * last_file_name; /* full file names */
25522 integer first_output_code;integer last_output_code; /* rounded \&{charcode} values */
25523 @:char_code_}{\&{charcode} primitive@>
25524 integer total_shipped; /* total number of |ship_out| operations completed */
25525
25526 @ @<Set init...@>=
25527 mp->first_file_name=xstrdup("");
25528 mp->last_file_name=xstrdup("");
25529 mp->first_output_code=32768;
25530 mp->last_output_code=-32768;
25531 mp->total_shipped=0;
25532
25533 @ @<Dealloc variables@>=
25534 xfree(mp->first_file_name);
25535 xfree(mp->last_file_name);
25536
25537 @ @<Begin the progress report for the output of picture~|c|@>=
25538 if ( (int)mp->term_offset>mp->max_print_line-6 ) mp_print_ln(mp);
25539 else if ( (mp->term_offset>0)||(mp->file_offset>0) ) mp_print_char(mp, xord(' '));
25540 mp_print_char(mp, xord('['));
25541 if ( c>=0 ) mp_print_int(mp, c)
25542
25543 @ @<End progress report@>=
25544 mp_print_char(mp, xord(']'));
25545 update_terminal;
25546 incr(mp->total_shipped)
25547
25548 @ @<Explain what output files were written@>=
25549 if ( mp->total_shipped>0 ) { 
25550   mp_print_nl(mp, "");
25551   mp_print_int(mp, mp->total_shipped);
25552   if (mp->noninteractive) {
25553     mp_print(mp, " figure");
25554     if ( mp->total_shipped>1 ) mp_print_char(mp, xord('s'));
25555     mp_print(mp, " created.");
25556   } else {
25557     mp_print(mp, " output file");
25558     if ( mp->total_shipped>1 ) mp_print_char(mp, xord('s'));
25559     mp_print(mp, " written: ");
25560     mp_print(mp, mp->first_file_name);
25561     if ( mp->total_shipped>1 ) {
25562       if ( 31+strlen(mp->first_file_name)+
25563          strlen(mp->last_file_name)> (unsigned)mp->max_print_line) 
25564         mp_print_ln(mp);
25565       mp_print(mp, " .. ");
25566       mp_print(mp, mp->last_file_name);
25567     }
25568   }
25569 }
25570
25571 @ @<Internal library declarations@>=
25572 boolean mp_has_font_size(MP mp, font_number f );
25573
25574 @ @c 
25575 boolean mp_has_font_size(MP mp, font_number f ) {
25576   return (mp->font_sizes[f]!=null);
25577 }
25578
25579 @ The \&{special} command saves up lines of text to be printed during the next
25580 |ship_out| operation.  The saved items are stored as a list of capsule tokens.
25581
25582 @<Glob...@>=
25583 pointer last_pending; /* the last token in a list of pending specials */
25584
25585 @ @<Set init...@>=
25586 mp->last_pending=spec_head;
25587
25588 @ @<Cases of |do_statement|...@>=
25589 case special_command: 
25590   if ( mp->cur_mod==0 ) mp_do_special(mp); else 
25591   if ( mp->cur_mod==1 ) mp_do_mapfile(mp); else 
25592   mp_do_mapline(mp);
25593   break;
25594
25595 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
25596 static void mp_do_special (MP mp) ;
25597
25598 @ @c void mp_do_special (MP mp) { 
25599   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
25600   if ( mp->cur_type!=mp_string_type ) {
25601     @<Complain about improper special operation@>;
25602   } else { 
25603     mp_link(mp->last_pending)=mp_stash_cur_exp(mp);
25604     mp->last_pending=mp_link(mp->last_pending);
25605     mp_link(mp->last_pending)=null;
25606   }
25607 }
25608
25609 @ @<Complain about improper special operation@>=
25610
25611   exp_err("Unsuitable expression");
25612   help1("Only known strings are allowed for output as specials.");
25613   mp_put_get_error(mp);
25614 }
25615
25616 @ On the export side, we need an extra object type for special strings.
25617
25618 @<Graphical object codes@>=
25619 mp_special_code=8, 
25620
25621 @ @<Export pending specials@>=
25622 p=mp_link(spec_head);
25623 while ( p!=null ) {
25624   mp_special_object *tp;
25625   tp = (mp_special_object *)mp_new_graphic_object(mp,mp_special_code);  
25626   gr_pre_script(tp)  = str(value(p));
25627   if (hh->body==NULL) hh->body = (mp_graphic_object *)tp; 
25628   else gr_link(hp) = (mp_graphic_object *)tp;
25629   hp = (mp_graphic_object *)tp;
25630   p=mp_link(p);
25631 }
25632 mp_flush_token_list(mp, mp_link(spec_head));
25633 mp_link(spec_head)=null;
25634 mp->last_pending=spec_head
25635
25636 @ We are now ready for the main output procedure.  Note that the |selector|
25637 setting is saved in a global variable so that |begin_diagnostic| can access it.
25638
25639 @<Declare the \ps\ output procedures@>=
25640 static void mp_ship_out (MP mp, pointer h) ;
25641
25642 @ Once again, the |gr_XXXX| macros are defined in |mppsout.h|
25643
25644 @d export_color(q,p) 
25645   if ( mp_color_model(p)==mp_uninitialized_model ) {
25646     gr_color_model(q)  = (unsigned char)(mp->internal[mp_default_color_model]/65536);
25647     gr_cyan_val(q)     = 0;
25648         gr_magenta_val(q)  = 0;
25649         gr_yellow_val(q)   = 0;
25650         gr_black_val(q)    = (gr_color_model(q)==mp_cmyk_model ? unity : 0);
25651   } else {
25652     gr_color_model(q)  = (unsigned char)mp_color_model(p);
25653     gr_cyan_val(q)     = cyan_val(p);
25654     gr_magenta_val(q)  = magenta_val(p);
25655     gr_yellow_val(q)   = yellow_val(p);
25656     gr_black_val(q)    = black_val(p);
25657   }
25658
25659 @d export_scripts(q,p)
25660   if (mp_pre_script(p)!=null)  gr_pre_script(q)   = str(mp_pre_script(p));
25661   if (mp_post_script(p)!=null) gr_post_script(q)  = str(mp_post_script(p));
25662
25663 @c
25664 struct mp_edge_object *mp_gr_export(MP mp, pointer h) {
25665   pointer p; /* the current graphical object */
25666   integer t; /* a temporary value */
25667   integer c; /* a rounded charcode */
25668   scaled d_width; /* the current pen width */
25669   mp_edge_object *hh; /* the first graphical object */
25670   mp_graphic_object *hq; /* something |hp| points to  */
25671   mp_text_object    *tt;
25672   mp_fill_object    *tf;
25673   mp_stroked_object *ts;
25674   mp_clip_object    *tc;
25675   mp_bounds_object  *tb;
25676   mp_graphic_object *hp = NULL; /* the current graphical object */
25677   mp_set_bbox(mp, h, true);
25678   hh = xmalloc(1,sizeof(mp_edge_object));
25679   hh->body = NULL;
25680   hh->next = NULL;
25681   hh->parent = mp;
25682   hh->minx = minx_val(h);
25683   hh->miny = miny_val(h);
25684   hh->maxx = maxx_val(h);
25685   hh->maxy = maxy_val(h);
25686   hh->filename = mp_get_output_file_name(mp);
25687   c = mp_round_unscaled(mp,mp->internal[mp_char_code]);
25688   hh->charcode = c;
25689   hh->width = mp->internal[mp_char_wd];
25690   hh->height = mp->internal[mp_char_ht];
25691   hh->depth = mp->internal[mp_char_dp];
25692   hh->ital_corr = mp->internal[mp_char_ic];
25693   @<Export pending specials@>;
25694   p=mp_link(dummy_loc(h));
25695   while ( p!=null ) { 
25696     hq = mp_new_graphic_object(mp,mp_type(p));
25697     switch (mp_type(p)) {
25698     case mp_fill_code:
25699       tf = (mp_fill_object *)hq;
25700       gr_pen_p(tf)        = mp_export_knot_list(mp,mp_pen_p(p));
25701       d_width = mp_get_pen_scale(mp, mp_pen_p(p));
25702       if ((mp_pen_p(p)==null) || pen_is_elliptical(mp_pen_p(p)))  {
25703             gr_path_p(tf)       = mp_export_knot_list(mp,mp_path_p(p));
25704       } else {
25705         pointer pc, pp;
25706         pc = mp_copy_path(mp, mp_path_p(p));
25707         pp = mp_make_envelope(mp, pc, mp_pen_p(p),ljoin_val(p),0,miterlim_val(p));
25708         gr_path_p(tf)       = mp_export_knot_list(mp,pp);
25709         mp_toss_knot_list(mp, pp);
25710         pc = mp_htap_ypoc(mp, mp_path_p(p));
25711         pp = mp_make_envelope(mp, pc, mp_pen_p(p),ljoin_val(p),0,miterlim_val(p));
25712         gr_htap_p(tf)       = mp_export_knot_list(mp,pp);
25713         mp_toss_knot_list(mp, pp);
25714       }
25715       export_color(tf,p) ;
25716       export_scripts(tf,p);
25717       gr_ljoin_val(tf)    = (unsigned char)ljoin_val(p);
25718       gr_miterlim_val(tf) = miterlim_val(p);
25719       break;
25720     case mp_stroked_code:
25721       ts = (mp_stroked_object *)hq;
25722       gr_pen_p(ts)        = mp_export_knot_list(mp,mp_pen_p(p));
25723       d_width = mp_get_pen_scale(mp, mp_pen_p(p));
25724       if (pen_is_elliptical(mp_pen_p(p)))  {
25725               gr_path_p(ts)       = mp_export_knot_list(mp,mp_path_p(p));
25726       } else {
25727         pointer pc;
25728         pc=mp_copy_path(mp, mp_path_p(p));
25729         t=lcap_val(p);
25730         if ( mp_left_type(pc)!=mp_endpoint ) { 
25731           mp_left_type(mp_insert_knot(mp, pc,mp_x_coord(pc),mp_y_coord(pc)))=mp_endpoint;
25732           mp_right_type(pc)=mp_endpoint;
25733           pc=mp_link(pc);
25734           t=1;
25735         }
25736         pc=mp_make_envelope(mp,pc,mp_pen_p(p),ljoin_val(p),t,miterlim_val(p));
25737         gr_path_p(ts)       = mp_export_knot_list(mp,pc);
25738         mp_toss_knot_list(mp, pc);
25739       }
25740       export_color(ts,p) ;
25741       export_scripts(ts,p);
25742       gr_ljoin_val(ts)    = (unsigned char)ljoin_val(p);
25743       gr_miterlim_val(ts) = miterlim_val(p);
25744       gr_lcap_val(ts)     = (unsigned char)lcap_val(p);
25745       gr_dash_p(ts)       = mp_export_dashes(mp,p,&d_width);
25746       break;
25747     case mp_text_code:
25748       tt = (mp_text_object *)hq;
25749       gr_text_p(tt)       = str(mp_text_p(p));
25750       gr_font_n(tt)       = (unsigned int)mp_font_n(p);
25751       gr_font_name(tt)    = mp_xstrdup(mp,mp->font_name[mp_font_n(p)]);
25752       gr_font_dsize(tt)   = (unsigned int)mp->font_dsize[mp_font_n(p)];
25753       export_color(tt,p) ;
25754       export_scripts(tt,p);
25755       gr_width_val(tt)    = width_val(p);
25756       gr_height_val(tt)   = height_val(p);
25757       gr_depth_val(tt)    = depth_val(p);
25758       gr_tx_val(tt)       = tx_val(p);
25759       gr_ty_val(tt)       = ty_val(p);
25760       gr_txx_val(tt)      = txx_val(p);
25761       gr_txy_val(tt)      = txy_val(p);
25762       gr_tyx_val(tt)      = tyx_val(p);
25763       gr_tyy_val(tt)      = tyy_val(p);
25764       break;
25765     case mp_start_clip_code: 
25766       tc = (mp_clip_object *)hq;
25767       gr_path_p(tc) = mp_export_knot_list(mp,mp_path_p(p));
25768       break;
25769     case mp_start_bounds_code:
25770       tb = (mp_bounds_object *)hq;
25771       gr_path_p(tb) = mp_export_knot_list(mp,mp_path_p(p));
25772       break;
25773     case mp_stop_clip_code: 
25774     case mp_stop_bounds_code:
25775       /* nothing to do here */
25776       break;
25777     } 
25778     if (hh->body==NULL) hh->body=hq; else  gr_link(hp) = hq;
25779     hp = hq;
25780     p=mp_link(p);
25781   }
25782   return hh;
25783 }
25784
25785 @ @<Declarations@>=
25786 static struct mp_edge_object *mp_gr_export(MP mp, int h);
25787
25788 @ This function is now nearly trivial.
25789
25790 @c
25791 void mp_ship_out (MP mp, pointer h) { /* output edge structure |h| */
25792   integer c; /* \&{charcode} rounded to the nearest integer */
25793   c=mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_char_code]);
25794   @<Begin the progress report for the output of picture~|c|@>;
25795   (mp->shipout_backend) (mp, h);
25796   @<End progress report@>;
25797   if ( mp->internal[mp_tracing_output]>0 ) 
25798    mp_print_edges(mp, h," (just shipped out)",true);
25799 }
25800
25801 @ @<Declarations@>=
25802 static void mp_shipout_backend (MP mp, pointer h);
25803
25804 @ @c
25805 void mp_shipout_backend (MP mp, pointer h) {
25806   mp_edge_object *hh; /* the first graphical object */
25807   hh = mp_gr_export(mp,h);
25808   (void)mp_gr_ship_out (hh,
25809                  (mp->internal[mp_prologues]/65536),
25810                  (mp->internal[mp_procset]/65536), 
25811                  false);
25812   mp_gr_toss_objects(hh);
25813 }
25814
25815 @ @<Exported types@>=
25816 typedef void (*mp_backend_writer)(MP, int);
25817
25818 @ @<Option variables@>=
25819 mp_backend_writer shipout_backend;
25820
25821 @ Now that we've finished |ship_out|, let's look at the other commands
25822 by which a user can send things to the \.{GF} file.
25823
25824 @ @<Determine if a character has been shipped out@>=
25825
25826   mp->cur_exp=mp_round_unscaled(mp, mp->cur_exp) % 256;
25827   if ( mp->cur_exp<0 ) mp->cur_exp=mp->cur_exp+256;
25828   boolean_reset(mp->char_exists[mp->cur_exp]);
25829   mp->cur_type=mp_boolean_type;
25830 }
25831
25832 @ @<Glob...@>=
25833 psout_data ps;
25834
25835 @ @<Allocate or initialize ...@>=
25836 mp_backend_initialize(mp);
25837
25838 @ @<Dealloc...@>=
25839 mp_backend_free(mp);
25840
25841
25842 @* \[45] Dumping and undumping the tables.
25843 After \.{INIMP} has seen a collection of macros, it
25844 can write all the necessary information on an auxiliary file so
25845 that production versions of \MP\ are able to initialize their
25846 memory at high speed. The present section of the program takes
25847 care of such output and input. We shall consider simultaneously
25848 the processes of storing and restoring,
25849 so that the inverse relation between them is clear.
25850 @.INIMP@>
25851
25852 The global variable |mem_ident| is a string that is printed right
25853 after the |banner| line when \MP\ is ready to start. For \.{INIMP} this
25854 string says simply `\.{(INIMP)}'; for other versions of \MP\ it says,
25855 for example, `\.{(mem=plain 1990.4.14)}', showing the year,
25856 month, and day that the mem file was created. We have |mem_ident=0|
25857 before \MP's tables are loaded.
25858
25859 @<Glob...@>=
25860 char * mem_ident;
25861 void * mem_file; /* for input or output of mem information */
25862
25863 @ @<Set init...@>=
25864 mp->mem_ident=NULL;
25865
25866 @ @<Initialize table entries...@>=
25867 mp->mem_ident=xstrdup(" (INIMP)");
25868
25869 @ @<Declarations@>=
25870 extern void mp_store_mem_file (MP mp) ;
25871 extern boolean mp_load_mem_file (MP mp);
25872 extern boolean mp_undump_constants (MP mp);
25873
25874 @ @<Dealloc variables@>=
25875 xfree(mp->mem_ident);
25876
25877
25878 @* \[46] The main program.
25879 This is it: the part of \MP\ that executes all those procedures we have
25880 written.
25881
25882 Well---almost. We haven't put the parsing subroutines into the
25883 program yet; and we'd better leave space for a few more routines that may
25884 have been forgotten.
25885
25886 @c @<Declare the basic parsing subroutines@>
25887 @<Declare miscellaneous procedures that were declared |forward|@>
25888
25889 @ We've noted that there are two versions of \MP. One, called \.{INIMP},
25890 @.INIMP@>
25891 has to be run first; it initializes everything from scratch, without
25892 reading a mem file, and it has the capability of dumping a mem file.
25893 The other one is called `\.{VIRMP}'; it is a ``virgin'' program that needs
25894 @.VIRMP@>
25895 to input a mem file in order to get started. \.{VIRMP} typically has
25896 a bit more memory capacity than \.{INIMP}, because it does not need the
25897 space consumed by the dumping/undumping routines and the numerous calls on
25898 |primitive|, etc.
25899
25900 The \.{VIRMP} program cannot read a mem file instantaneously, of course;
25901 the best implementations therefore allow for production versions of \MP\ that
25902 not only avoid the loading routine for object code, they also have
25903 a mem file pre-loaded. 
25904
25905 @ @<Option variables@>=
25906 int ini_version; /* are we iniMP? */
25907
25908 @ @<Set |ini_version|@>=
25909 mp->ini_version = (opt->ini_version ? true : false);
25910
25911 @ The code below make the final chosen hash size the next larger
25912 multiple of 2 from the requested size, and this array is a list of
25913 suitable prime numbers to go with such values. 
25914
25915 The top limit is chosen such that it is definately lower than
25916 |max_halfword-3*param_size|, because |param_size| cannot be larger
25917 than |max_halfword/sizeof(pointer)|.
25918
25919 @<Declarations@>=
25920 static int mp_prime_choices[] = 
25921   { 12289,        24593,    49157,    98317,
25922     196613,      393241,   786433,  1572869,
25923     3145739,    6291469, 12582917, 25165843,
25924     50331653, 100663319  };
25925
25926 @ @<Find constant sizes@>=
25927 if (mp->ini_version) {
25928   unsigned i = 14;
25929   set_value(mp->mem_top,opt->main_memory,5000);
25930   mp->mem_max = mp->mem_top;
25931   set_value(mp->param_size,opt->param_size,150);
25932   set_value(mp->max_in_open,opt->max_in_open,10);
25933   if (opt->hash_size>0x8000000) 
25934     opt->hash_size=0x8000000;
25935   set_value(mp->hash_size,(2*opt->hash_size-1),16384);
25936   mp->hash_size = mp->hash_size>>i;
25937   while (mp->hash_size>=2) {
25938     mp->hash_size /= 2;
25939     i++;
25940   }
25941   mp->hash_size = mp->hash_size << i;
25942   if (mp->hash_size>0x8000000) 
25943     mp->hash_size=0x8000000;
25944   mp->hash_prime=mp_prime_choices[(i-14)];
25945 } else {
25946   if (mp->mem_name == NULL) {
25947     mp->mem_name = mp_xstrdup(mp,"plain");
25948   }
25949   if (mp_open_mem_file(mp)) {
25950     if (!mp_undump_constants(mp))
25951       goto OFF_BASE;    
25952     set_value(mp->mem_max,opt->main_memory,mp->mem_top);
25953     goto DONE;
25954   } 
25955 OFF_BASE:
25956   wterm_ln("(Fatal mem file error; I'm stymied)\n");
25957   mp->history = mp_fatal_error_stop;
25958   mp_jump_out(mp);
25959 }
25960 DONE:
25961
25962
25963 @ Here we do whatever is needed to complete \MP's job gracefully on the
25964 local operating system. The code here might come into play after a fatal
25965 error; it must therefore consist entirely of ``safe'' operations that
25966 cannot produce error messages. For example, it would be a mistake to call
25967 |str_room| or |make_string| at this time, because a call on |overflow|
25968 might lead to an infinite loop.
25969 @^system dependencies@>
25970
25971 This program doesn't bother to close the input files that may still be open.
25972
25973 @ @c
25974 void mp_close_files_and_terminate (MP mp) {
25975   integer k; /* all-purpose index */
25976   integer LH; /* the length of the \.{TFM} header, in words */
25977   int lk_offset; /* extra words inserted at beginning of |lig_kern| array */
25978   pointer p; /* runs through a list of \.{TFM} dimensions */
25979   @<Close all open files in the |rd_file| and |wr_file| arrays@>;
25980   if ( mp->internal[mp_tracing_stats]>0 )
25981     @<Output statistics about this job@>;
25982   wake_up_terminal; 
25983   @<Do all the finishing work on the \.{TFM} file@>;
25984   @<Explain what output files were written@>;
25985   if ( mp->log_opened  && ! mp->noninteractive ){ 
25986     wlog_cr;
25987     (mp->close_file)(mp,mp->log_file); 
25988     mp->selector=mp->selector-2;
25989     if ( mp->selector==term_only ) {
25990       mp_print_nl(mp, "Transcript written on ");
25991 @.Transcript written...@>
25992       mp_print(mp, mp->log_name); mp_print_char(mp, xord('.'));
25993     }
25994   }
25995   mp_print_ln(mp);
25996   mp->finished = true;
25997 }
25998
25999 @ @<Declarations@>=
26000 static void mp_close_files_and_terminate (MP mp) ;
26001
26002 @ @<Close all open files in the |rd_file| and |wr_file| arrays@>=
26003 if (mp->rd_fname!=NULL) {
26004   for (k=0;k<=(int)mp->read_files-1;k++ ) {
26005     if ( mp->rd_fname[k]!=NULL ) {
26006       (mp->close_file)(mp,mp->rd_file[k]);
26007       xfree(mp->rd_fname[k]);      
26008    }
26009  }
26010 }
26011 if (mp->wr_fname!=NULL) {
26012   for (k=0;k<=(int)mp->write_files-1;k++) {
26013     if ( mp->wr_fname[k]!=NULL ) {
26014      (mp->close_file)(mp,mp->wr_file[k]);
26015       xfree(mp->wr_fname[k]); 
26016     }
26017   }
26018 }
26019
26020 @ @<Dealloc ...@>=
26021 for (k=0;k<(int)mp->max_read_files;k++ ) {
26022   if ( mp->rd_fname[k]!=NULL ) {
26023     (mp->close_file)(mp,mp->rd_file[k]);
26024     xfree(mp->rd_fname[k]); 
26025   }
26026 }
26027 xfree(mp->rd_file);
26028 xfree(mp->rd_fname);
26029 for (k=0;k<(int)mp->max_write_files;k++) {
26030   if ( mp->wr_fname[k]!=NULL ) {
26031     (mp->close_file)(mp,mp->wr_file[k]);
26032     xfree(mp->wr_fname[k]); 
26033   }
26034 }
26035 xfree(mp->wr_file);
26036 xfree(mp->wr_fname);
26037
26038
26039 @ We want to produce a \.{TFM} file if and only if |mp_fontmaking| is positive.
26040
26041 We reclaim all of the variable-size memory at this point, so that
26042 there is no chance of another memory overflow after the memory capacity
26043 has already been exceeded.
26044
26045 @<Do all the finishing work on the \.{TFM} file@>=
26046 if ( mp->internal[mp_fontmaking]>0 ) {
26047   @<Make the dynamic memory into one big available node@>;
26048   @<Massage the \.{TFM} widths@>;
26049   mp_fix_design_size(mp); mp_fix_check_sum(mp);
26050   @<Massage the \.{TFM} heights, depths, and italic corrections@>;
26051   mp->internal[mp_fontmaking]=0; /* avoid loop in case of fatal error */
26052   @<Finish the \.{TFM} file@>;
26053 }
26054
26055 @ @<Make the dynamic memory into one big available node@>=
26056 mp->rover=lo_mem_stat_max+1; mp_link(mp->rover)=empty_flag; mp->lo_mem_max=mp->hi_mem_min-1;
26057 if ( mp->lo_mem_max-mp->rover>max_halfword ) mp->lo_mem_max=max_halfword+mp->rover;
26058 node_size(mp->rover)=mp->lo_mem_max-mp->rover; 
26059 lmp_link(mp->rover)=mp->rover; rmp_link(mp->rover)=mp->rover;
26060 mp_link(mp->lo_mem_max)=null; mp_info(mp->lo_mem_max)=null
26061
26062 @ The present section goes directly to the log file instead of using
26063 |print| commands, because there's no need for these strings to take
26064 up |str_pool| memory when a non-{\bf stat} version of \MP\ is being used.
26065
26066 @<Output statistics...@>=
26067 if ( mp->log_opened ) { 
26068   char s[128];
26069   wlog_ln(" ");
26070   wlog_ln("Here is how much of MetaPost's memory you used:");
26071 @.Here is how much...@>
26072   mp_snprintf(s,128," %i string%s out of %i",(int)mp->max_strs_used-mp->init_str_use,
26073           (mp->max_strs_used!=mp->init_str_use+1 ? "s" : ""),
26074           (int)(mp->max_strings-1-mp->init_str_use));
26075   wlog_ln(s);
26076   mp_snprintf(s,128," %i string characters out of %i",
26077            (int)mp->max_pl_used-mp->init_pool_ptr,
26078            (int)mp->pool_size-mp->init_pool_ptr);
26079   wlog_ln(s);
26080   mp_snprintf(s,128," %i words of memory out of %i",
26081            (int)mp->lo_mem_max+mp->mem_end-mp->hi_mem_min+2,
26082            (int)mp->mem_end);
26083   wlog_ln(s);
26084   mp_snprintf(s,128," %i symbolic tokens out of %i", (int)mp->st_count, (int)mp->hash_size);
26085   wlog_ln(s);
26086   mp_snprintf(s,128," %ii,%in,%ip,%ib stack positions out of %ii,%in,%ip,%ib",
26087            (int)mp->max_in_stack,(int)mp->int_ptr,
26088            (int)mp->max_param_stack,(int)mp->max_buf_stack+1,
26089            (int)mp->stack_size,(int)mp->max_internal,(int)mp->param_size,(int)mp->buf_size);
26090   wlog_ln(s);
26091   mp_snprintf(s,128," %i string compactions (moved %i characters, %i strings)",
26092           (int)mp->pact_count,(int)mp->pact_chars,(int)mp->pact_strs);
26093   wlog_ln(s);
26094 }
26095
26096 @ It is nice to have have some of the stats available from the API.
26097
26098 @<Exported function ...@>=
26099 int mp_memory_usage (MP mp );
26100 int mp_hash_usage (MP mp );
26101 int mp_param_usage (MP mp );
26102 int mp_open_usage (MP mp );
26103
26104 @ @c
26105 int mp_memory_usage (MP mp ) {
26106         return (int)mp->lo_mem_max+mp->mem_end-mp->hi_mem_min+2;
26107 }
26108 int mp_hash_usage (MP mp ) {
26109   return (int)mp->st_count;
26110 }
26111 int mp_param_usage (MP mp ) {
26112         return (int)mp->max_param_stack;
26113 }
26114 int mp_open_usage (MP mp ) {
26115         return (int)mp->max_in_stack;
26116 }
26117
26118 @ We get to the |final_cleanup| routine when \&{end} or \&{dump} has
26119 been scanned.
26120
26121 @c
26122 void mp_final_cleanup (MP mp) {
26123   quarterword c; /* 0 for \&{end}, 1 for \&{dump} */
26124   c=mp->cur_mod;
26125   if ( mp->job_name==NULL ) mp_open_log_file(mp);
26126   while ( mp->input_ptr>0 ) {
26127     if ( token_state ) mp_end_token_list(mp);
26128     else  mp_end_file_reading(mp);
26129   }
26130   while ( mp->loop_ptr!=null ) mp_stop_iteration(mp);
26131   while ( mp->open_parens>0 ) { 
26132     mp_print(mp, " )"); decr(mp->open_parens);
26133   };
26134   while ( mp->cond_ptr!=null ) {
26135     mp_print_nl(mp, "(end occurred when ");
26136 @.end occurred...@>
26137     mp_print_cmd_mod(mp, fi_or_else,mp->cur_if);
26138     /* `\.{if}' or `\.{elseif}' or `\.{else}' */
26139     if ( mp->if_line!=0 ) {
26140       mp_print(mp, " on line "); mp_print_int(mp, mp->if_line);
26141     }
26142     mp_print(mp, " was incomplete)");
26143     mp->if_line=if_line_field(mp->cond_ptr);
26144     mp->cur_if=mp_name_type(mp->cond_ptr); mp->cond_ptr=mp_link(mp->cond_ptr);
26145   }
26146   if ( mp->history!=mp_spotless )
26147     if ( ((mp->history==mp_warning_issued)||(mp->interaction<mp_error_stop_mode)) )
26148       if ( mp->selector==term_and_log ) {
26149     mp->selector=term_only;
26150     mp_print_nl(mp, "(see the transcript file for additional information)");
26151 @.see the transcript file...@>
26152     mp->selector=term_and_log;
26153   }
26154   if ( c==1 ) {
26155     if (mp->ini_version) {
26156       mp_store_mem_file(mp); return;
26157     }
26158     mp_print_nl(mp, "(dump is performed only by INIMP)"); return;
26159 @.dump...only by INIMP@>
26160   }
26161 }
26162
26163 @ @<Declarations@>=
26164 static void mp_final_cleanup (MP mp) ;
26165 static void mp_init_prim (MP mp) ;
26166 static void mp_init_tab (MP mp) ;
26167
26168 @ @c
26169 void mp_init_prim (MP mp) { /* initialize all the primitives */
26170   @<Put each...@>;
26171 }
26172 @#
26173 void mp_init_tab (MP mp) { /* initialize other tables */
26174   integer k; /* all-purpose index */
26175   @<Initialize table entries (done by \.{INIMP} only)@>;
26176 }
26177
26178
26179 @ When we begin the following code, \MP's tables may still contain garbage;
26180 thus we must proceed cautiously to get bootstrapped in.
26181
26182 But when we finish this part of the program, \MP\ is ready to call on the
26183 |main_control| routine to do its work.
26184
26185 @<Get the first line...@>=
26186
26187   @<Initialize the input routines@>;
26188   if (mp->mem_ident==NULL) {
26189     if ( ! mp_load_mem_file(mp) ) {
26190       (mp->close_file)(mp, mp->mem_file); 
26191        mp->history = mp_fatal_error_stop;
26192        return mp;
26193     }
26194     (mp->close_file)(mp, mp->mem_file);
26195   }
26196   @<Initializations following first line@>;
26197 }
26198
26199 @ @<Initializations following first line@>=
26200   mp->buffer[limit]=(ASCII_code)'%';
26201   mp_fix_date_and_time(mp);
26202   if (mp->random_seed==0)
26203     mp->random_seed = (mp->internal[mp_time] / unity)+mp->internal[mp_day];
26204   mp_init_randoms(mp, mp->random_seed);
26205   @<Initialize the print |selector|...@>;
26206   if ( loc<limit ) if ( mp->buffer[loc]!='\\' ) 
26207     mp_start_input(mp); /* \&{input} assumed */
26208
26209 @ @<Run inimpost commands@>=
26210 {
26211   mp_get_strings_started(mp);
26212   mp_init_tab(mp); /* initialize the tables */
26213   mp_init_prim(mp); /* call |primitive| for each primitive */
26214   mp->init_str_use=mp->max_str_ptr=mp->str_ptr;
26215   mp->init_pool_ptr=mp->max_pool_ptr=mp->pool_ptr;
26216   mp_fix_date_and_time(mp);
26217 }
26218
26219 @ Saving the filename template
26220
26221 @<Save the filename template@>=
26222
26223   if ( mp->filename_template!=0 ) delete_str_ref(mp->filename_template);
26224   if ( length(mp->cur_exp)==0 ) mp->filename_template=0;
26225   else { 
26226     mp->filename_template=mp->cur_exp; add_str_ref(mp->filename_template);
26227   }
26228 }
26229
26230 @* \[47] Debugging.
26231
26232
26233 @* \[48] System-dependent changes.
26234 This section should be replaced, if necessary, by any special
26235 modification of the program
26236 that are necessary to make \MP\ work at a particular installation.
26237 It is usually best to design your change file so that all changes to
26238 previous sections preserve the section numbering; then everybody's version
26239 will be consistent with the published program. More extensive changes,
26240 which introduce new sections, can be inserted here; then only the index
26241 itself will get a new section number.
26242 @^system dependencies@>
26243
26244 @* \[49] Index.
26245 Here is where you can find all uses of each identifier in the program,
26246 with underlined entries pointing to where the identifier was defined.
26247 If the identifier is only one letter long, however, you get to see only
26248 the underlined entries. {\sl All references are to section numbers instead of
26249 page numbers.}
26250
26251 This index also lists error messages and other aspects of the program
26252 that you might want to look up some day. For example, the entry
26253 for ``system dependencies'' lists all sections that should receive
26254 special attention from people who are installing \MP\ in a new
26255 operating environment. A list of various things that can't happen appears
26256 under ``this can't happen''.
26257 Approximately 25 sections are listed under ``inner loop''; these account
26258 for more than 60\pct! of \MP's running time, exclusive of input and output.